Выхлопной тракт газотурбинного привода

 

Изобретение относится к выхлопным трактам газоперекачивающих агрегатов и электростанций. Выхлопной тракт газотурбинного двигателя содержит состыкованные между собой под прямым углом газоходы, утилизационный теплообменник, расположенный на одном из газоходов после поворотных заслонок по ходу рабочего тела байпасные клапаны. Байпасные клапаны, перекрывающие проходное сечение газоходов, выполнены в виде жалюзийных заслонок с параллельными осями поворота и расположены в месте стыковки газоходов. Оси поворотных заслонок расположены на образующей четверти цилиндра, радиус которого равен ширине перекрываемого газохода, а его центр находится в вершине внутреннего угла места стыковки газоходов. Такое выполнение выхлопного тракта приводит к снижению уровня его газодинамического сопротивления. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к выхлопному тракту газотурбинного привода газоперекачивающих агрегатов и электростанций.

Широко известны конструкции выхлопных трактов газотурбинных приводов, содержащие состыкованные между собой под прямым углом газоходы, байпасные клапаны, перекрывающие проходное сечение газоходов, которые выполнены в виде жалюзийных заслонок с параллельными осями поворота. В одном из газоходов (после поворотных заслонок по ходу рабочего тела) расположен утилизационный теплообменник (УТО) (см., например, Апанасенко А.И. и др. Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении. Л. : Недра, 1991, с. 105 - 106; Щуровский В.А., Зайцев Ю.А. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты, М.: Недра, 1994, с. 95, а также авт. св. N 1625993, МПК 5 F 02 C 6/18 по заявке N 4444108/06 от 19.04.88 г.).

Основным недостатком известных конструкций выхлопных трактов является их повышенное газодинамическое сопротивление, величина которого значительно влияет на такие характеристики газотурбинных приводов, как мощность и КПД. При определенных значениях газодинамического сопротивления может происходить даже остановка привода из-за запирания его газовоздушного тракта. Основную долю сопротивления выхлопного тракта газотурбинного привода составляют потери на повороты потока выхлопных газов, связанные с возникновением турбулентных потоков в прямых углах тракта, образованных стенками газоходов и плоскостью закрытых байпасных клапанов.

Технической задачей изобретения является снижение уровня газодинамического сопротивления выхлопного тракта газотурбинного привода, содержащего УТО.

Технический результат достигается тем, что в выхлопном тракте газотурбинного привода, содержащем состыкованные между собой под прямым углом газоходы и байпасные клапаны, перекрывающие проходное сечение газоходов, выполненные в виде жалюзийных заслонок с параллельными осями поворота, утилизационный теплообменник, расположенный на одном из газоходов после одного из байпасных клапанов по ходу рабочего тела, байпасные клапаны расположены в месте стыковки газоходов, а оси поворотных заслонок байпасных клапанов расположены на образующей четверти цилиндра, радиус которого равен ширине перекрываемого газохода, а его центр находится в вершине внутреннего угла места стыковки газоходов.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого выхлопного тракта при выключенном УТО.

На фиг. 2 показано сечение нескольких заслонок в увеличенном виде.

На фиг. 3 показана схема выхлопного тракта ГТУ при включенном УТО.

Выхлопной тракт газотурбинного привода состоит из выхлопной улитки привода 1, диффузора 2, газохода 3 и выхлопной трубы 4. К газоходу 3 подстыкован УТО 5 и газоход 6, выход которого открыт в газоход 3. В газоходе 3 смонтированы байпасные клапаны 8 и 9, выполненные в виде заслонок 10, имеющих возможность поворота вокруг осей 11. Оси 11 размещены по образующей четверти цилиндра радиуса R, равного ширине A газохода 3. Заслонки 10 байпасных клапанов имеют возможность поворачиваться вокруг осей 11 на угол в пределах 0 < ϕ > 90^o так, что в закрытом состоянии образуют четверть цилиндра с радиусом R. В открытом положении плоскости заслонок параллельны друг другу.

При отключении УТО устройство работает так (см.фиг. 1). Выхлопные газы газотурбинного привода поворачиваются в выхлопной улитке 1 и направляются в диффузор 2, в котором происходит снижение их скорости. При набегании потока газа на цилиндрическую поверхность закрытого байпасного клапана 8 он плавно поворачивается и направляется в газоход 3, откуда через открытый клапан 9 беспрепятственно поступает в выхлопную трубу 4.

При включенном УТО (см. фиг. 3) газовый поток из диффузора 2 через открытый байпасный клапан 8 напрямую поступает в теплообменный аппарат УТО 5, откуда по газоходу 6 через закрытый байпасный клапан 9, обеспечивающий плавный порот газа, поступает в выхлопную трубу 4.

Как показывают предварительные расчеты и продувки модельного тракта, каждый байпасный клапан предлагаемой конструкции может дать снижение сопротивления выхлопного тракта на 15 - 20% в зависимости от скорости потока выхлопных газов в месте установки байпасного клапана, что весьма существенно для обеспечения нормального режима работы газотурбинного привода.

Формула изобретения

Выхлопной тракт газотурбинного привода, содержащий состыкованные между собой под самым прямым углом газоходы, байпасные клапаны, перекрывающие проходное сечение газоходов и выполненные в виде жалюзийных заслонок с параллельными осями поворота, утилизационный теплообменник, расположенный на одном из газоходов после поворотных заслонок, по ходу рабочего тела, отличающийся тем, что байпасные клапаны расположены в месте стыковки газоходов, при этом оси поворотных заслонок байпасных клапанов расположены на образующей четверти цилиндра, радиус которого равен ширине перекрываемого газохода, а его центр находится в вершине внутреннего угла места стыковки газоходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3