Способ формирования рабочего процесса газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к области газотурбостроения. Целью изобретения является уменьшение эксплуатационных затрат путем использования энергоносителей низкого давления. Эта цель достигается тем, что в известном способе формирования рабочего процесса ГТД, заключающимся в подаче воздуха в его газодинамический тракт, сжатие воздуха, подачу топлива в зону горения, часть топлива подают в воздушный поток перед зоной его сжатия с расходом, не вызывающим воспламенения топлива. 1 ил.

Изобретение относится к газотурбостроению.

Известен способ формирования рабочего процесса газотурбинного двигателя (ГТД), включающий распыление энергоносителей непосредственно в камеры сгорания Однако известный способ имеет следующие недостатки: для распыления энергоносителей непосредственно в камеры сгорания необходимо иметь либо энергоносители высокого давления, что бывает весьма редко, либо подкачивающие устройства, обеспечивающие повышение давлений энергоносителей до давления воздуха или газа в камерах сгорания с учетом гидравлических сопротивлений в проточных частях энергоносителей и качества их распыла. Применение подкачивающих устройств приводит к дополнительным затратам и снижению эксплуатационной надежности, Затраченная энергия на привод подкачивающих устройств снижает КПД газотурбинной установки, особенно когда энергоноситель газообразный. Создание подкачивающих устройств весьма сложная задача, что препятствует, например, полезному использованию энергоносителей низкого давления в нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих и других отраслях промышленности. Указанные энергоносители низкого давления бесполезно сжигаются в факелах, загрязняющих повсеместно окружающую среду.

Целью изобретения является уменьшение эксплуатационных затрат путем использования энергоносителей низкого давления.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формирования рабочего процесса ГТД, заключающимся в подаче воздуха в его газодинамический тракт, сжатии воздуха, подаче топлива в зону горения, часть топлива подают в воздушный поток с расходом, не вызывающим воспламенения топлива.

Предложенный способ позволяет использовать энергоносители с давлением ниже давлений газа в камерах сгорания ГТД без дожимающих устройств, например, газ "факелов" нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих отраслей промышленности, в газотурбинных двигателях различных термодинамических и конструктивных схем - турбореактивных, турбовинтовых, двухконтурных, морских, промышленных и других ГТД, что повышает экономическую эффективность применения ГТД в промышленности. Роль дожимающих устройств для энергоносителей, впрыскиваемых в проточную часть ГТД, выполняют компрессы газотурбинного двигателя, которые сжимают в смеси с воздухом энергоносители от исходных давлений до давлений в камерах сгорания. Энергия, затраченная на сжатие энергоносителя предложенным способом, полностью используется в цикле, что благоприятно влияет на повышение КПД.

Таким образом, предложенный способ подачи энергоносителей повышает суммарный КПД газотурбинной установки при использовании энергоносителей низкого давления - энергоносителей с давлениями меньшими, чем давления в камерах сгорания. Обеспечение заданного режима работы ГТД может осуществляться соответствующим изменением расходов энергоносителей, подаваемых непосредственно в камеры сгорания. Возможны и другие варианты регулирования.

На чертеже представлен пример схемы подачи энергоносителя в ГТД.

Предлагаемый способ подачи энергоносителя в камеру сгорания в данном варианте реализован следующим образом.

Энергоносители поступают в ГТД двумя путями. В первом случае энергоноситель подается, регулируется и распыляется устройством 1 непосредственно в камеру сгорания 2 в количествах, обеспечивающих поддержание дежурного пламени в камере сгорания и регулирование режимов в диапазоне работы ГТД от пускового до полной мощности. Второй путь - энергоноситель подается устройством 3 в поток воздуха во входное устройство ГТД 4, который в смеси с атмосферным воздухом сжимается компрессорами 5 и направляется в камеру сгорания 2. Заданный режим ГТД регулируется устройством 1, причем, когда количество энергоносителя, подаваемого во входное устройство уменьшается (увеличивается), то регулятор устройства 1 соответственно увеличивает (уменьшает) количество энергоносителя, подаваемого непосредственно в камеру сгорания 2 с таким расчетом, чтобы суммарная тепловая энергия, поступающая двумя путями, обеспечивала заданный режим работы ГТД.

Применение способа подачи энергоносителей в камеры сгорания газотурбинных двигателей отечественного и зарубежного производства различных термодинамических и конструктивных схем, позволит полезно использовать энергоносители низкого давления.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, заключающийся в подаче воздуха в его газодинамический тракт, сжатие воздуха, подачу топлива в зону горения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения эксплуатационных затрат путем использования энергоносителей низкого давления, в нем часть топлива подают в воздушный поток с расходом, не вызывающим воспламенения топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1