Газотурбинная установка

Газотурбинная установка содержит три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник. Компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно. Компрессоры и пневматические турбины заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой. Теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб, концентричных между собой. Кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха. Изобретение направлено на повышение КПД газотурбинной установки, надежности и ресурса деталей, работающих при высокой температуре, снижение пожароопасности и взрывоопасности. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам и касается газотурбинных установок, использующих продукты сгорания топлива.

Известна газотурбинная установка, выбранная в качестве прототипа (см. патент РФ № 2269664, кл. F02C 6/02, F02C 7/12, дата подачи заявки 02.07.2004, заявитель Насардинов Рашит Фархатович).

Известное техническое решение содержит три компрессора и три пневматические турбины.

Компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход пластинчатого теплообменника, а выход его соединен с многотрубчатым переходом, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания, расположенной между двумя силовыми турбинами.

Недостатком известной газотурбинной установки-прототипа являются невысокие КПД и надежность работы.

Задачей настоящего изобретения является:

- повышение КПД газотурбинной установки;

- повышение надежности и ресурса деталей, работающих при высокой температуре;

- снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Решение поставленной задачи и преимущества заявляемого изобретения вытекают из последующего подробного описания газотурбинной установки и примера их конкретного выполнения.

Для решения указанной задачи газотурбинная установка, содержащая три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, согласно предлагаемому изобретению, теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб концентричных и между собой, при этом кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха.

В предлагаемой газотурбинной установке теплообменник состоит из двух торов, содержащих приемную кольцевую камеру и раздаточную кольцевую камеру, соединенные тремя рядами теплообменных труб концентричных между собой, а кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой через раздаточные трубопроводы промежуточного кольцевого распределителя воздуха.

В предлагаемой газотурбинной установке полностью заменен теплообменник на более мощный, с более высоким КПД, технологичный в изготовлении и освобождающий кольцевую камеру от многотрубчатого перехода.

Трижды сжатый и трижды охлажденный воздух при нагреве и дросселировании будет значительно поглощать тепло.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом (см. патент РФ № 2269664, кл. F02C 6/02, F02C 7/12, дата подачи заявки 02.07.2004, заявитель Насардинов Рашит Фархатович) имеет новую совокупность существенных признаков, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Приведенная совокупность отличительных признаков с достигаемым результатом характеризует единство изобретения, и не следует явным образом из изученного уровня техники, то есть, имеет изобретательский уровень.

Заявляемое техническое решение может быть использовано в промышленности, следовательно, оно является промышленно применимым.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемым чертежом, где изображена газотурбинная установка.

Пример конкретного выполнения.

Газотурбинная установка содержит компрессор 1, пневматическую турбину 2, компрессор 3, пневматическую турбину 4, компрессор 5, пневматическую турбину 6, теплообменник 7, силовые турбины 8, 9, камеру сгорания 10, тепловой экран 11 и корпус 12.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 соединены между собой и установлены на едином валу 13 последовательно.

Вал 13, на котором установлены компрессоры и пневматические турбины, соединен с валом 14 силовых турбин 8, 9, имеющие общую камеру сгорания 10.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 заключены в рубашку 15, образуя полость 16 между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход в приемную кольцевую камеру тора 27 теплообменника 7.

Top 27 соединен теплообменными трубами 17 с раздаточной кольцевой камерой тора 28 теплообменника 7, тор 28 соединен раздаточными трубопроводами 29 через промежуточный кольцевой разделитель воздуха 30 с камерой сгорания 10 силовых турбин 8, 9 подачи топлива 19 и 20, с кольцевым испарителем топлива 24, разделенным на две половины перегородками.

Все агрегаты заключены в корпус 12, причем они отделены от него тепловым экраном 11, установленным между корпусом 12 и рубашкой 25 выхлопной полости 21 (см.чертеж).

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом.

В компрессор 1 засасывается воздух из окружающей среды, где частично сжимается и поступает на пневматическую турбину 2, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

Затем воздух попадает в компрессор 3, где частично сжимается вдвое и поступает на пневматическую турбину 4, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

После чего воздух попадает в компрессор 5, где снова сжимается и поступает на пневматическую турбину 6, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

В связи с тем, что рабочее давление в камере сгорания 10 ниже, чем давление сжатого воздуха, выходящего из пневматической турбины 6, происходит дросселирование из полости 16 в приемную кольцевую камеру тора 27 теплообменника 7 и далее через теплообменные трубы 17, дросселируя и нагреваясь, поступает в раздаточную кольцевую камеру тора 28 теплообменника 7 и по раздаточным трубопроводам 29 через промежуточный кольцевой распределитель воздуха 30 поступает в камеру сгорания 10 силовых турбин 8 и 9.

Посредством двух насосов (на чертеже не показано), работающих параллельно, топливо поступает через трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24 в кольцевой распылитель 18, затем в камеру сгорания 10.

Причем один из насосов имеет более высокое давление и работает только при форсаже.

После сжигания в воздухе топлива в камере сгорания 10 полученный газ поступает на рабочие лопатки силовых турбин 8 и 9, совершая тем самым полезную работу на валах 13 и 14.

Отработанный горячий газ выходит из силовых турбин 8 и 9, поступает в выхлопную полость 21, отдает тепло, подогревая воздух, проходящий через теплообменные трубы 17 до предельно допустимого максимума.

Отработавший горячей газ одновременно подогревает трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24.

Отработавший газ, потерявший температуру, через выхлопные трубы 23 выходит в окружающую среду.

Тепловой экран 11 предохраняет корпус 12 от нагрева, обеспечивая снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Газотурбинная установка опирается на три опорных подшипника.

Опорный подшипник 26 жестко соединен с опорным кольцом 22 при помощи тяг.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД газотурбинной установки, а также повысить надежность и ресурс деталей, работающих при высокой температуре, и при этом обеспечивается снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Газотурбинная установка, содержащая три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, отличающаяся тем, что теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб, концентричных между собой, при этом кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к роторным двигателям и компрессорам и газотурбинным двигателям. .

Изобретение относится к роторным двигателям и компрессорам и авиационным газотурбинным двигателям. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, сжигающих органическое топливо и оборудованных газотурбоэлектрогенераторами.

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам и касается газотурбинных установок, использующих продукты сгорания топлива. .

Изобретение относится к роторным двигателям и может быть использовано в транспорте, авиации и кораблестроении. .

Изобретение относится к энергетическому машиностроению. .

Впт // 406374

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано на газораспределительных станциях, в составе которых имеется энергетическая установка

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для повышения КПД стационарных и судовых парогазовых установок (ПГУ)

Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии содержит замкнутый контур с газообразным рабочим телом, реализующим замкнутый термодинамический цикл Брайтона. В состав замкнутого термодинамического цикла входят источник тепла, турбокомпрессор, кинематически связанный с электрогенератором, регенератор тепла, теплообменник, теплопередающим трактом включенный в контур с газообразным рабочим телом, теплопринимающим трактом - в замкнутый контур с жидким рабочим телом для отвода низкопотенциального тепла, включающий также устройство для прокачки жидкого рабочего тела через контур, и холодильник-излучатель тепла в космическое пространство. Устройство для прокачки выполнено в виде турбонасосного агрегата, кинематически связанного с электрогенератором. Теплообменник выполнен в виде генератора перегретого пара, использующего низкопотенциальное тепло, отбираемое от газообразного рабочего тела энергоустановки. Холодильник-излучатель выполнен в виде конденсатора пара с функцией последующего охлаждения конденсата. Вход в насос турбонасосного агрегата сообщен с выходом проточного тракта холодильника-излучателя, выход насоса - с входом в теплопринимающий тракт теплообменника-парогенератора - в противоток его теплопередающему тракту. Вход в турбину турбонасосного агрегата сообщен с выходом теплопринимающего тракта теплообменника-парогенератора, а ее выход - с входом в гидравлический тракт холодильника-излучателя. Изобретение направлено на повышение энергомассовых характеристик космических энергетических установок с машинным преобразованием энергии путем уменьшения доли сбрасываемого в окружающее пространство тепла. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка с пароприводным дозатором-компрессором газового топлива содержит газотурбинный двигатель с камерой сгорания и регулирующим клапаном по топливу, турбогенератор, энергетическую паровую турбину, установленную на валу турбогенератора, котел-утилизатор с паровыми контурами одного или более давлений, систему трубопроводов газа, пара и воды с регулирующей и запорной арматурой, причём установка также содержит компенсационную турбину, установленную на одном валу с приводной паровой турбиной и дозатором-компрессором в общем герметичном корпусе со стороны дозатора-компрессора. Изобретение позволяет упростить создание пароприводного дозатора-компрессора и наладку его работы в оптимальном режиме в широком диапазоне нагрузок газотурбинного двигателя, а также повысить показатели тепловой эффективности парогазовой установки. 1 ил.

Изобретение относится к снижению выбросов СО2 в потоках газообразных продуктов сгорания и промышленным установкам для осуществления этого способа. Способ включает выработку потока газообразных продуктов сгорания, охлаждение потока газообразных продуктов сгорания с использованием теплообменника, сжатие потока газообразных продуктов сгорания, подачу рециклом первой части сжатого потока газообразных продуктов сгорания на стадию выработки и отделение СО2 от второй части сжатого потока газообразных продуктов сгорания с получением потока жидкого СO2 и потока газообразных продуктов сгорания, по существу не содержащего СO2. Промышленная установка содержит производственный блок для получения продукта и выработки потока газообразных продуктов сгорания, включающего СO2, компрессор, линию рециркуляции, соединенную с компрессором и производственным блоком, и сепаратор СO2. Изобретение обеспечивает экономически эффективный способ удаления СO2. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к объектам энергетического машиностроения. Часть трубопровода космической энергетической установки, подводящего рабочее тело контура в компрессор из теплообменника-холодильника, выполнена как дозвуковой эжектор на основе трубы Вентури с кольцевым каналом А выхода пассивного рабочего тела эжектора в зоне критического сечения трубы Вентури. Кольцевой канал с коллектором на входе сообщен трубопроводом через теплообменник с полостью электрогенератора, расположенной на выходе рабочего тела охлаждения ротора из тракта его охлаждения - кольцевого канала Б между статором и ротором электрогенератора. Жидкий теплоноситель, отбираемый с выхода тракта холодильника-излучателя, подводится и отводится к соответствующему тракту теплообменника по трубопроводам. Таким образом обеспечивается создание перепада давления, обеспечивающего прокачку газообразного рабочего тела ротора с необходимым расходом через кольцевой зазор между ротором и статором за счет местного снижения статического давления газообразного рабочего тела контура посредством увеличения скорости его течения с последующим восстановлением статического давления при уменьшении скорости перед входом в компрессор, а также охлаждение нагретого в тракте охлаждения ротора газообразного рабочего тела перед подачей его в зону сниженного статического давления. Изобретение позволяет уменьшить потери полезной мощности турбокомпрессорной электрогенераторной установки с машинным преобразователем энергии в замкнутом контуре по циклу Брайтона, связанные с охлаждением ротора электрогенератора, и, тем самым, повысить ее коэффициент полезного действия. 2 ил.

Изобретение относится к объектам энергетического машиностроения. В космической энергетической установке в трубопровод между источником тепла и турбиной устанавливается смеситель, сообщенный дополнительным трубопроводом, включающим управляемый посредством электропривода дроссель, с трубопроводом между выходом компрессора и входом тепловоспринимающего тракта теплообменника-рекуператора. Изобретение позволяет улучшить ресурсные характеристики энергоустановки за счет уменьшения времени ее работы при максимальной температуре рабочего тела на входе в турбину при снижении энергопотребления. 1 ил.

Изобретение направлено на то, чтобы устранить проблемы, связанные с большими габаритами, массами или с надежностью. С этой целью энергию рекуперируют в выхлопном сопле, преобразуют и утилизируют механическими или электрическими средствами. Пример конструкции турбомашины согласно изобретению содержит главный газотурбинный двигатель (1) и теплообменник (18), установленный в выхлопном сопле (70) и соединенный посредством устройства каналов (18а и 18b) c независимой системой (16) преобразования тепловой энергии с механическую энергию. Эта независимая система (16) соединена с расположенными в определенной зоне (Z1) механическими средствами (20) через приводной вал (15) передачи мощности на трансмиссионный вал мощности (80) в зависимости от потребностей летательного аппарата. Достигается снижение габаритов и массы, а также повышение надежности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх