Шумоглушник-теплоутилізатор вихлопних газів газотурбінної установки

Пропонована корисна модель відноситься до машинобудування, зокрема, до енергетики, а більш конкретно, до конструкції апаратів, призначених для утилізації теплоти вихлопних газів і зниженню рівня шуму на вихлопі суднових і авіаційних газотурбінних установок (ГТУ). Найбільш близьким до пропонованого за технічною суттю є шумоглушник-теплоутилізатор вихлопних газів ГТУ, який включає дифузор, призначений для його підключення своєю меншою основою до вихлопної труби ГТУ, у порожнині дифузора встановлені теплообмінні модулі, між якими утворене вікно, розташоване співвісно з дифузором, проставка, встановлена на вільному кінці дифузора, а також регульовані шибери, призначені для керування потоком димових газів [А.с. СРСР №945628, МПК 3 F28F27/00, Опубл. 23.07.82. Бюл. №27]. Використання шиберів у описаному пристрої дозволяє дещо знизити шум на вихлопі ГТУ. Але, на деяких режимах роботи ГТУ виникає акустичний резонанс і рівень шуму при цьому перевищує допустимі норми, що призводить до акустичного забруднення навколишнього середовища і погіршення умов роботи обслуговуючого персоналу. У основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого шумоглушника-теплоутилізатора вихлопних газів ГТУ, який би дозволив суттєво знизити шум на вихлопі ГТУ. Поставлена задача вирішується за рахунок створення перешкод на шляху шуму і зменшення вірогідності виникнення акустичного резонансу. Пропонований, як і відомий шумоглушник-теплоутилізатор вихлопних газів ГТУ, включає дифузор, призначений для його підключення своєю меншою основою до патрубку для відведення вихлопних газів ГТУ, у порожнині дифузора встановлені теплообмінні модулі, які утворюють вікно, розташоване співвісно з дифузором, проставка, встановлена на вільному кінці дифузора, а також регульовані шибери, призначені для керування потоком димових газів, а, відповідно до пропозиції, стінки дифузору, вікна (перепускного каналу) та проставки виконані подвійними, у порожнині кожної стінки розміщений звукопоглинаючий матеріал, а поверхня кожної стінки, розташована у порожнині дифузора, виконана перфорованою. Ще одною особливістю пропонованого пристрою є і те, що у якості звукопоглинаючого матеріалу, яким заповненена порожнина кожної стінки, застосовані супертонкі базальтові волокна. Завдяки застосуванню у пропонованій конструкції перфорованих стінок та розміщенню звукопоглинаючого матеріалу у порожнині стінок, які є перешкодами на шляху звукової хвилі шуму, виникнення акустичного резонансу у конструкції практично виключено. Супертонкі - товщиною 2...10мкм - базальтові волокна вільно витримують температури до +1000°С, є хімічно інертними до димових газів і є перешкодою на шляху звукової хвилі шуму, а тому їх застосування у пропонованій конструкції є ефективним. Пропонована корисна модель дозволяє комплексно вирішити дві проблеми: забезпечити утилізацію теплоти вихлопних газів ГТУ і використання її на покриття власних теплофікаційних потреб підприємств зовнішніх споживачів і одночасно знизити рівень шуму вихлопу установок, зменшуючи таким чином теплове і акустичне забруднення навколишнього середовища. Суть пропонованої конструкції пояснюється схематичними кресленнями. На Фіг.1 показано шумоглушник-теплоутилізатор в режимі найбільшої продуктивності (повне перекриття вікна). На Фіг.2 показано шумоглушник-теплоутилізатор в неробочому режимі (вікно повністю відкрите). Пропонований шумоглушник-теплоутилізатор вихлопних газів ГТУ, включає дифузор 1, призначений для його підключення своєю меншою основою до патрубку для відведення вихлопних газів ГТУ (не показано). У порожнині дифузора 1 встановлені теплообмінні модулі 2. Кожний теплообмінний модуль 2 виготовлений у вигляді рядів оребрених труб, заповнених теплоносієм - водою. Теплообмінні модулі 2 утворюють вікно 3, розташоване співвісно з дифузором 1. Проставка 4 встановлена на вільному кінці дифузора 1. У порожнині дифузора 1 встановлені також регульовані шибери 5 і 6, призначені для керування потоком димових газів. Стінки дифузору 1, вікна (перепускного каналу) 3 та проставки 4 виконані подвійними. У порожнині кожної стінки розміщений звукопоглинаючий матеріал 7 - супертонкі - товщиною 2...10мкм - базальтові волокна. Внутрішня поверхня кожної стінки, розташована у порожнині дифузора 1, перфорована. У порожнині дифузора 1 встановлені пари нерухомих рам 8. Окрім того, між теплообмінними модулями 2 встановлені касети із звукопоглинаючим матеріалом (не показано). Робота шумоглушника-теплоутилізатора відбувається таким чином. У режимі найбільшої продуктивності (наприклад, взимку). Потік вихлопних газів надходить до дифузору 1, потім - у міжтрубний простір теплообмінних модулів 2, у яких вода підігрівається за рахунок теплоти вихлопних газів ГТУ. Потім вихлопні гази через проставку 4 викидаються в атмосферу, а підігріта вода спрямовується на покриття власних потреб підприємства і для зовнішніх споживачів тепла. Регулювання теплопродуктивності здійснюється кутовим переміщенням стулок шиберів 5 і 6. При цьому частина газового потоку, величина якого залежить від взаємного розташування стулок, перепускається через вікно 3 повз теплообмінні модулі 2. В неробочому режимі (наприклад, влітку) стулки шиберів 5 повністю закриті, а стулки шиберів 6 відкриті. Потік вихлопних газів через патрубок надходить у порожнину дифузору 1 у вікно 3 і викидається у атмосферу. Зниження рівня шуму вихлопу ГТУ досягається за рахунок багаторазової зміни поперечного перерізу між рядами оребрених труб, поглинанням звуку перфорованими поверхнями стінок та звукопоглинаючим матеріалом 7, розташованим у порожнині стінок дифузора 1, вікна (перепускного каналу) 3, проставки 4, касет між модулями 2, а також поверхнями труб модулів 2 і їх оребрення, і охолодження потоку вихлопних газів у шумоглушникутеплоутилізаторі. При цьому шляхом створення на шляху шуму згаданих перешкод суттєво зменшується вірогідність виникнення акустичного резонансу у пропонованому пристрої. Комплектне вирішення двох проблем: зниження рівня шуму на вихлопі ГТУ і утилізації теплоти вихлопних газів у пропонованому пристрої дозволяє отримати значний економічний і соціальний ефект при мінімальних витратах, зменшити теплове і акустичне забруднення навколишнього середовища.