Газотурбінний двигун

Газотурбинный двигатель, содержащий газогенератор и силовой турбокомп рессорный агрегат, состоящий из вала, силовой турбины перерасширения и дожимающего компрессора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в силовом турбокомпрессорном агрегате между силовой турбиной перерасширения и дожимающим компрессором установлен охладитель газа, а в газогенераторе между компрессором и камерой сгорания подогреватель сжатого воздуха, которые связаны контуром промежуточного высокотемпературного теплоносителя, перекачиваемого посредством насоса, причем в контуре установлен охладитель теплоносителя, а также утилизационный теплообменник. Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована в энергетическом и транспортном машиностроении. Газотурбинные двигатели (ГТД) обладают хорошими весогабаритными характеристиками, но часто уступают по экономичности двигателям внутреннего сгорания. В последние годы прослеживается тенденция повышения экономичности ГТД за счет усложнения его цикла работы. Так, перерасширив газ в силовой турбине до давления ниже атмосферного, потом охладив его и подав в атмосферу посредством дожимающего компрессора, можно получить дополнительную работу в цикле [1]. Далее, можно повысить тепловую экономичность ГТД за счет полезного использования тепла газов за турбиной перерасширения. Известен ГТД с выпуском из турбины при давлении ниже атмосферного [2], в котором тепло газа после турбины перерасширения используется для подогрева сжатого воздуха перед камерой сгорания двигателя. Недостаток известного устройства ГТД заключается в том, что в газовый тракт двигателя между турбиной перерасширения и дожимающим компрессором встраиваются теплообменные поверхности регенератора и отопителя, газ отводится в радиатор для его охлаждения и подачи на вход дожимающего компрессора. Применение нескольких теплообменников типа "газ-воздух", нарушение прямоточности газового тракта за счет отвода газа в радиатор приводит к существенным потерям энергии на прокачку газа и, следовательно, снижение полезной мощности двигателя. 398 Задачей полезной модели является увеличение экономичности ГТД с силовой турбиной перерасширения. Это достигается тем, что в ГТД, содержащем газогенератор с подогревателем воздуха перед камерой сгорания и силовой турбокомпрессорный агрегат, состоящий из вала, газовой турбины перерасширения, охладителя газа и дожимающего компрессора, достаточно во всех случаях, чтобы ГТД дополнительно содержал контур промежуточного высокотемпературного теплоносителя, связывающего между собой охладитель газа, подогреватель воздуха, утилизационный теплообменник и охладитель теплоносителя. Такое решение позволяет встроить в проточную часть газогенератора подогреватель воздуха типа "воздух-жидкость" и силового турбокомпрессорного агрегата охладитель газа типа "газ-жидкость" за счет компактности теплообменников [3] и снизить, таким образом, потери энергии на прокачку рабочего тела в тракте двигателя. Следовательно, получаем дополнительную работу в цикле, что увеличивает суммарную мощность двигателя при прежнем расходе топлива, т.е. уменьшается удельный расход топлива и повышается экономичность двигателя. Утилизационный теплообменник позволяет универсально использовать тепло на теплофикационные нужды, в бинарном цикле для выработки дополнительной энергии и других целей, что увеличивает уровень использования тепла топлива до 75-85%. На чертеже изображена принципиальная конструктивная схема газотурбинного двигателя. Газотурбинный двигатель со 5 10 15 20 25 30 35 40 держит последовательно расположенные газогенератор, состоящий из компрессора 1, подогревателя воздуха 2, камеры сгорания 3 и турбины компрессора 4, силовой турбокомпрессорный агрегат, включающий силовую турбину перерасширения 5, закрепленный с ней на одном валу дожимающий компрессор 7, охладитель газа 6 и нагрузку 9. Выхлоп газа производится через патрубок 8. Контур 10 промежуточного высокотемпературного теплоносителя с циркуляционным насосом 14 связывает между собой охладитель газа 6, подогреватель воздуха 2, угилизационный теплообменник 11 и охладитель теплоносителя 12. Насос 13 прокачивает воду через охладитель теплоносителя 12. Газотурбинный двигатель работает следующим образом. После газогенератора газ расширяется, производя полезную работу, в силовой турбине перерасширения 5 до давления ниже атмосферного, охлаждается и направляется в атмосферу дожимающим компрессором 7. Газ за силовой турбиной перерасширения 5 в охладителе газа 6 отдает тепло прокачиваемому через него промежуточному теплоносителю, который по трубопроводу поступает в подогреватель воздуха 2 и нагревает перед камерой сгорания 3 сжатый в компрессоре 1 воздух. Далее, теплоноситель направляется в утилизационный теплообменник 11 для отбора тепла на внешние потребители и доохлаждается до минимально возможной температуры в охладителе теплоносителя 12. Полезная мощность от силового турбокомпрессора агрегата передается нагрузке 7. 398 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор 'О. Обручар Замовлення 521 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101