Газотурбінна установка

Газотурбінна установка, що містить агрегат для стиснення повітря, підключений до турбіни за 3 36361 жувати високий ступінь підвищення тиску повітря при зниженні витрати робочих середовищ, спричиняють більш широкий, відносно прототипу, діапазон ефективної роботи газотурбінної установки з КОД. Підключення каналу для підведення стискаючого середовища до газової магістралі на ділянці між турбіною і камерою згоряння забезпечує можливість використання частини гарячих газів на виході з камери згоряння як стискаючого середовища у каскадному обміннику тиску, і таким чином дозволить витрачати самодостатній робочий цикл газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску без компресора, що відбирає частину потужності від турбіни. Останнє дозволить зменшити розміри і, отже, момент інерції турбіни. Завдяки зниженню інерції обертання ротора ГТУ, у тому числі, у виді відсутності робочого колеса компресора, підвищується якість перехідних процесів установки. Сутність корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом, де зображена принципова схема газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску. Газотурбінна установка містить каскадний обмінник тиску 1, виконаний у ви гляді ротора 2 з комірками 3 і статора 4, постаченого каналом 5 для відведення стисненого повітря з вентилятором 6, каналом 7 для підведення стисненого повітря з вентилятором 8, каналом 9 для підведення стискаючого середовища і каналом 10 для відведення стискаючого середовища. На внутрішній поверхні статора 4 і по обидва боки каналу 9 для підведення стискаючого середовища виконано два ряди вікон 11, попарно сполучені між собою замкнутими напорообмінними каналами 12 симетрично відносно каналу 10 для стискаючого середовища. Канал 5 для відведення стисненого повітря газовою магістраллю 13 з розміщеною в ній камерою згоряння 14 і форсункою 15 підключено до турбіни 16, зв'язаною зі споживачем 17. Канал 9 для підведення стискаючого середовища з'єднаний з газовою магістраллю 13 на ділянці між камерою згоряння 14 і турбіною 16. Газотурбінна установка працює наступним чином. При роботі газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску атмосферне повітря, що нагнітає вентилятор 8, надходить до комірки З ротора 2, де в результаті робочого процесу каскадного обмінника тиску 1 здійснюється його стиснення гарячим газом, який підводиться до комірки З через канал 9 для підведення стискаючого середовища. Потенційна енергія стискаючого гарячого газу, що заповнює комірку 3 після її роз'єднання з каналом 9 для підведення стискаючого середовища і каналом 5 для відведення стисненого повітря, ко 4 рисно витрачається на попереднє стиснення свіжого заряду у комірках 3 у процесах каскадного масообміну через вікна 11 напорообмінних каналів 12, що періодично сполучають суміжні комірки 3 ділянок стиснення і розширення. Завдяки цьому, а також у зв'язку з відсутністю хвиль великої інтенсивності, досягається високий ККД каскадного обмінника тиску 1. Гарячій газ, що віддав значну частину потенційної енергії через канал 10 для відведення стискаючого середовища відводиться в атмосферу, а стиснене повітря під дією вентилятора 6 витискується через канал 5 для відведення стисненого повітря до камери згоряння 14, де у результаті згоряння підведеного через форсунку 15 палива утворюється стискуючій гарячий газ. Частина генеруємого камерою згоряння 14 гарячого газу відводиться у канал 9 для підведення стискаючого середовища, і у такий спосіб використовується для здійснення робочого циклу каскадного обмінника тиску 1. Інша частина гарячого газу по газовій магістралі 13 направляється до турбіни 16, де, розширюючись, реалізує роботу, що відводиться до споживача 17. У розглянутому пристрої газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску 1 робота стиснення повітря здійснюється за рахунок високоефективного прямого перетворення енергії частини генеруємих камерою згоряння 14 гарячих газів, при цьому на привод ротора 2 каскадного обмінника тиску 1 відволікається досить незначна частина механічної енергії установки. В остаточному підсумку, менша частина розташовуваної роботи генеруємих камерою згоряння 14 газів - щодо традиційних газотурбінних установок з лопатковим компресором - витрачається на стиснення повітря, і у такий спосіб досягається більш високий ККД газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску. Оскільки лише частина газів з камери згоряння 14 направляється до турбіни 16, остання має значно менші розміри при еквівалентній потужності газотурбінної установки. У сукупності із практично безінерційною роботою каскадного обмінника тиску 1 менший момент інерції турбіни 16 спричиняє більш високу якість перехідних процесів газотурбінної установки. Використання енергії робочих середовищ у комірках 3 ротору 2 після їхнього роз'єднання з каналами високого тиску 9 і 5 для здійснення попереднього стиснення свіжого повітряного заряду мінімізує негативний вплив неповноти витиснення стисненого повітря з комірок 3 ротору 2 (так названого "мертвого обсягу"), що у свою чергу, сприяє зниженню чутливості до відхилення частоти обертання ротора 2 і витрати робочих середовищ від розрахункових значень і, отже, розширенню області ефективної роботи газотурбінної установки з каскадним обмінником тиску. 5 Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 36361 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601