Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления

 

Использование: газотурбостроение. Сущность изобретения: в газотурбинной установке после сжатия воздуха в него впрыскивают влагу, получаемую путем конденсации влаги из продуктов сгорания, причем отбор воды осуществляют одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора, а стенки конденсатора выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 С 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4723376/06 (22) 24.07.89 (46) 07.07.92. Бюл. N. 25

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Камский политехнический институт (72) И.И,Мосин (53) 621.438(088.8) (56) Полетавкин П.Г. Парогазовые установки. M.:Íàóêà, 1980, с.88, рис.46, (54) СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ

УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с регенерацией теплоты отработанных газов и может найти применение в тех областях теплотехники, где используется утилизация тепла продуктов сгорания.

Известен способ работы газотурбинной установки, заключающийся в подаче сжатого воздуха от компрессора в теплообменный аппарат, омываемый горячими газа-. ми, покидающим установку, где он нагревается и поступает в камеру сгорания (1);

Известен способ работы газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха в компрессоре, впрыск в сжатый воздух воды, подогрев воздушно-водяной смеси в теплообменнике, воспламенение ее в камере сгорания путем подачи в последнюю топлива и расширение продуктов сгорания в турбине (2).

Известен также способ работы парогазотурбинной установки, заключающийся в сжатии воздуха в компрессоре с впрыском воды, подаче пароовздушной смеси от компрессора в камеру сгорания, воспламенение ее путем подачи топлива, расширение,, Ы2„„1746012 А1 (57) Использование; газотурбостроение.

Сущность изобретения: в газотурбинной установке после сжатия воздуха в него впрыскивают влагу, получаемую путем конденсации влаги из продуктов сгорания, причем отбор воды осуществляют одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора, а стенки конденсатора выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости. 1 ил. продуктов сгорания в парогазовой турбине 3 с последующим поступлением отработанной смеси в холодильник-конденсатор, где конденсируются пары воды, впрыскнутой в компрессор, после чего конденсат нагнетается в форсунки для распыла в компрессоре, а охлажденные продукты сгорания из холодильника-конденсатора выбрасываются в . атмосферу (3).

Устройство, в котором реализуется известный способ, содержит компрессор, камеру сгорания, турбину, холодильникконденсатор, подключенный парогазовой магистралью к турбине, а водяной магистралью через насос высокого давления к фо- . рсунке распыла, Недостатком известных способов работы газотурбинной установки и устройств, реализующих этот способ, является низкая экономичность из-за больших потерь теплоты в окружающую среду, отводимой с продуктами сгорания или в холодильникеконденсаторе.

Целью изобретения является повышение экономичности газотурбинной установки.

1746012

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающей сжатие воздуха, смешение его с перегретым паром и нагрев, расширение полученной смеси в турбине, охлаждение и конденсацию содер- 5 жащейся в ней воды, отбор воды производят одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора. А в устройстве для осуществления способа, содержа- 10 щей последовательно подключенные компрессор, камеру сгорания, турбину, теплообменник, конденсатор с теплообменными поверхностями и водяную магистраль, теплообменные поверхности конденсатора 15 выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости.

На чертеже представлена схема газо- 20 турбинной установки, реализующая предлагаемый способ работы.

Газотурбинная установка, работа которой реализует предлагаемый способ. состоит из компрессора 1 с воздушной линией, 25 подключенной к камере сгорания 2, камере

3 смешения и турбине 4, магистрали отвода продуктов сгорания от турбины 4 через теплообменник 5 и конденсатор 6 в атмосферу, водяной емкости 7, подключенной через 30 конденсатор 6, радиатор 8, насос 9, регулятор 10 расхода и теплообменник 5 к магистрали 11 и камере смешения 3, вентилятора

12..

Газотурбинная установка работает сле- 35 дующим образом.

Сжатый в компрессоре 1 воздух поступает в воздушную линию, камеру сгорания

2, образовавшиеся продукты сгорания поступают в камеру 3 смешения, где происхо- 40 дит их смешение с перегретым водяным паром, который образуется эа счет отбора теплоты от продуктов сгорания из воды, поступающей из водяной емкости 7 с помощью насоса 9 через конденсатор 6, 45 радиатор 8 и регулятор расхода 10 в теплообменник 5, а по магистрали 11 перегретый водяной пар поступает в камеру 3 смешения. Образовавшаяся смесь (гаэ водяной пар) из камеры смешения поступает на турбину 4, где расширяется и поступает в теплообменик 5, охлаждаясь до температуры, близкой к температуре конденсации, а затем направляется в конденсатор 6, где происходит конденсация паров воды из газовой смеси и впитывание их эа счет капиллярных сил во внутреннюю полость водяной магистрали конденсатора, а из конденсатора 6 вода поступает в радиатор 8, где охлаждается с помощью вентилятора 12 и воздуха окружающей среды до заданной (начальной) температуры, и в насос 9, с помощью которого через регулятор 10 и теплообмениик 5 по магистрали 11 и первгретый водяной пар поступает в камеру 3 смешения. Отработанная газовая смесь иэ конденсатора 6 выбра- . сывается в атмосферу.

Формула изобретения

1. Способ работы газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха, смешение его с перегретым паром и нагрев, расширение полученной смеси в турбине, охлаждение и конденсацию содержащейся в ней воды, отбор и последующую подачу сконденсированной воды в нагреваемый сжатый воздух, поступающий в камеру сгорания,отл ича ю щийся тем, что,с целью повышения его эффективности отбор воды производят одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора, 2. Газотурбинная установка, содержащая последовательно подключенные компрессор, камеру сгорания, турбину, теплообменник, холодильник, конденсатор с теплообменными поверхностями и водяную магистраль, подключенную к конденсатору, холодильнику и к камере сгорания, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что теплообменные поверхности конденсатора выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости.

1746012

Составитель И,Мосин

Техред М. Моргентал Корректор Н. Король

Редактор Л. Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2311 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5