Способ работы парогазового турбинного двигателя и двигатель


 


Владельцы патента RU 2583493:

Бурмистров Александр Львович (RU)

Группа изобретений относится к области двигателестроения, конкретно касается парогазовых турбинных двигателей. В способе работы парогазового турбинного двигателя, заключающемся в том, что образуют парогазовую смесь - рабочее парогазообразное тело, которое направляют в турбину, в которой энергию потока парогазовой смеси преобразуют в механическую энергию вращения ротора турбины, дополнительно осуществляют циклическое образование топливовоздушной смеси в цилиндре с последующим ее сжатием и воспламенением в камере сгорания, осуществляют полное сгорание топливовоздушной смеси в дополнительной камере сгорания с образованием парогазовой смеси, а ротор турбины используют в качестве привода. Парогазовый турбинный двигатель содержит электродвигатель (1), кривошипно-шатунный механизм (2), цилиндр (3), форсунку для подачи топлива (4), впускной клапан (5), выпускной клапан (6), камеру сгорания (7), свечу зажигания (8), перепускной клапан (9), форсунку для подачи воды (10), дополнительную камеру сгорания (11), калиброванное сопло (12), турбину (13) и поршень (14). Технический результат заключается в снижении расхода топлива за счет организации циклического воспламенения сжатой топливовоздушной смеси и осуществлении ее полного сгорания в дополнительной камере сгорания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно касается парогазовых турбинных двигателей.

Известен способ работы парогазовой установки, включающий образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата (см. авторское свидетельство SU № 547121, кл. F01К 21/04, 07.12.1982).

Однако, при данном способе работы установки имеют место большие потери теплоты (скрытая теплота парообразования), так как не вся вода удаляется из парогазовой смеси и воды из-за недоохлаждения парогазовой смеси, поскольку необходимо подать значительно большое количество холодной воды, что, в свою очередь, приводит тому, что сливаемая вода из конденсатора будет также холодной, а значит теплота, возвращаемая через утилизационный контур, будет уменьшена, т.е. больше тепла будет потеряно в окружающую среду и еще больше энергии необходимо будет затратить для получения холодной воды.

Наиболее близким к изобретению является способ работы парогазовой установки, заключающийся в том, что компрессором сжимают окружающий воздух, который подают в зону горения камеры сгорания, в которую одновременно подают топливо, в последней топливо смешивают со сжатым воздухом и полученную горючую смесь сжигают, полученные в виде газовой смеси продукты сгорания смешивают с водяным паром с получением на выходе из камеры сгорания в качестве парогазовой смеси - рабочего парогазообразного тела, которое направляют в турбину, в которой энергию потока парогазовой смеси преобразуют в механическую энергию вращения ротора турбины, посредством которого приводят во вращение ротор компрессора и ротор электрогенератора для выработки последним электрической энергии (см. патент RU № 2208684, кл. F01К 21/04, 20.07.2003).

Известна парогазовая установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, турбину, водопароперегреватель, электрогенератор, конденсатор, дополнительный компрессор, выходной теплообменник, блок разделения не сконденсировавшихся газообразных продуктов сгорания, смеситель, емкость-накопитель, теплообменник промежуточного охлаждения сжимаемого в компрессоре воздуха, питательный насос и теплообменник промежуточного охлаждения сжимаемых в дополнительном компрессоре несконденсировавшихся продуктов сгорания (см. патент RU №2405943, м. кл. F01К 21/04, опубл. 10.12.2010).

Данный способ и установка не обеспечивают рационального использования топлива вследствие его непрерывного горения без организации достаточного смешивания и сжатия смеси.

Задача изобретения - уменьшение расхода топлива.

Технический результат заключается в снижении расхода топлива за счет организации циклического воспламенения сжатой топливовоздушной смеси и осуществлении ее полного сгорания в дополнительной камере сгорания.

Технический результат изобретения по способу достигается тем, что в способе работы парогазового турбинного двигателя, заключающемся в том, что образуют парогазовую смесь - рабочее парогазообразное тело, которое направляют в турбину, в которой энергию потока парогазовой смеси преобразуют в механическую энергию вращения ротора турбины, дополнительно осуществляют циклическое образование топливовоздушной смеси в цилиндре с последующим ее сжатием и воспламенением в камере сгорания, осуществляют полное сгорание топливовоздушной смеси в дополнительной камере сгорания с образованием парогазовой смеси, а ротор турбины используют в качестве привода.

Технический результат изобретения по устройству достигается тем, что парогазовый турбинный двигатель, содержащий камеру сгорания и турбину, дополнительно содержит электродвигатель, кривошипно-шатунный механизм, цилиндр, поршень, впускной клапан, выпускной клапан, свечу зажигания, форсунку для подачи топлива, перепускной клапан, дополнительную камеру сгорания, содержащую форсунку для подачи воды и калиброванное сопло, причем цилиндр через выпускной клапан соединен с камерой сгорания, которая через перепускной клапан соединена с дополнительной камерой сгорания, выход которой через калиброванное сопло соединен с турбиной, выход которой является выходом двигателя, выход электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм соединен с поршнем, впускной клапан и выпускной клапан размещены в головке цилиндра, форсунка для подачи топлива размещена в стенке цилиндра, свеча зажигания размещена в стенке камеры сгорания.

На чертеже приведена структурная схема парогазового турбинного двигателя, где 1 - электродвигатель, 2 - кривошипно-шатунный механизм, 3 - цилиндр, 4 - форсунка для подачи топлива, 5 - впускной клапан, 6 - выпускной клапан, 7 - камера сгорания, 8 - свеча зажигания, 9 - перепускной клапан, 10 - форсунка для подачи воды, 11 - дополнительная камера сгорания, 12 - калиброванное сопло, 13 - турбина, 14 - поршень.

Парогазовый турбинный двигатель содержит электродвигатель 1, кривошипно-шатунный механизм 2, цилиндр 3, форсунку для подачи топлива 4, впускной клапан 5, выпускной клапан 6, камеру сгорания 7, свечу зажигания 8, перепускной клапан 9, форсунку для подачи воды 10, дополнительную камеру сгорания 11, калиброванное сопло 12, турбину 13 и поршень 14, причем дополнительная камера сгорания 11 содержит форсунку для подачи воды 10 и калиброванное сопло 12, цилиндр 3 через выпускной клапан 6 соединен с камерой сгорания 7, которая через перепускной клапан 9 соединена с дополнительной камерой сгорания 11, выход которой через калиброванное сопло 12 соединен с турбиной 13, выход которой является выходом двигателя, выход электродвигателя 1 через кривошипно-шатунный механизм 2 соединен с поршнем 14, впускной клапан 5 и выпускной клапан 6 размещены в головке цилиндра 3, форсунка для подачи топлива 4 размещена в стенке цилиндра 3, свеча зажигания 8 размещена в стенке камеры сгорания 7.

Двигатель функционирует следующим образом. Пуск двигателя осуществляется от аккумулятора (не показан) путем подачи напряжения на электродвигатель 1, который приводит в действие посредством кривошипно-шатунного механизма 2 поршень 14. При движении поршня 14 к нижней мертвой точке образовавшееся в надпоршневом пространстве разрежение открывает впускной клапан 5. Топливо поступает посредством форсунки для подачи топлива 4, смешиваясь с воздухом в надпоршневом пространстве, образуя топливовоздушную смесь.

При движении поршня 14 вверх топливовоздушная смесь (ТВС) через выпускной клапан 6 поступает в камеру сгорания 7, где происходит ее сжатие и последующее воспламенение с помощью свечи зажигания 8.

При увеличении давления в камере сгорания 7 открывается перепускной клапан 9, и продукты горения под давлением устремляются в дополнительную камеру сгорания 11, где они догорают и разогревают увеличенную внутреннюю поверхность дополнительной камеры сгорания 11, на которую посредством форсунки для подачи воды 10 подается разогретая вода в виде мелкодисперсного тумана. Образовавшийся в результате испарения пар вместе с раскаленными продуктами горения образуют парогазовую смесь, которая через калиброванное сопло 12 поступает в турбину 13 приводя ее в движение.

На двигателе установлен циркуляционный водяной насос (не показан), посредством которого вода поступает в охладительную рубашку камеры сгорания, разогревается в ней и далее поступает в блок подачи воды для последующего впрыска в дополнительную камеру сгорания 11.

1. Способ работы парогазового турбинного двигателя, заключающийся в том, что образуют парогазовую смесь - рабочее парогазообразное тело, которое направляют в турбину, в которой энергию потока парогазовой смеси преобразуют в механическую энергию вращения ротора турбины, отличающийся тем, что осуществляют циклическое образование топливовоздушной смеси в цилиндре с последующим ее сжатием и воспламенением в камере сгорания, осуществляют полное сгорание топливовоздушной смеси в дополнительной камере сгорания с образованием парогазовой смеси, а ротор турбины используют в качестве привода.

2. Парогазовый турбинный двигатель, содержащий камеру сгорания и турбину, отличающийся тем, что содержит электродвигатель, кривошипно-шатунный механизм, цилиндр, поршень, впускной клапан, выпускной клапан, свечу зажигания, форсунку для подачи топлива, перепускной клапан, дополнительную камеру сгорания, содержащую форсунку для подачи воды и калиброванное сопло, причем цилиндр через выпускной клапан соединен с камерой сгорания, которая через перепускной клапан соединена с дополнительной камерой сгорания, выход которой через калиброванное сопло соединен с турбиной, выход которой является выходом двигателя, выход электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм соединен с поршнем, впускной клапан и выпускной клапан размещены в головке цилиндра, форсунка для подачи топлива размещена в стенке цилиндра, свеча зажигания размещена в стенке камеры сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Паровоздушный двигатель внутреннего сгорания содержит поршневой двигатель (1) внутреннего сгорания, барабан (2) пара высокого давления, радиатор (4), винтовой паровой двигатель (3), радиатор (4), жидкостный насос (6) высокого давления, накопительный бак (5), бак (8) подпитки и термоизоляцию корпуса двигателя (1) и барабана (2) пара высокого давления от окружающей среды.

Изобретение может быть использовано в силовых установках транспортных средств, снабженных двигателями внутреннего сгорания. Силовая установка транспортного средства содержит двигатель (1) внутреннего сгорания, парогенератор (3), установленный на выпускном коллекторе (4) двигателя внутреннего сгорания, конденсатор (9), сообщенный с парогенератором, паровую турбину (6), накопитель пара (5) и обратный клапан (13), установленный перед накопителем.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) содержит цилиндры (1, 2, 3, 4) сгорания, включающие, по меньшей мере, два комплекта цилиндров сгорания, в каждом из которых поршни двух противоположных цилиндров (1, 2, 3, 4) сгорания взаимосвязаны общим штоком (5, 6) поршня.

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и предназначено для использования в стационарных теплоэнергетических и транспортных установках.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в четырехтактных и двухтактных, стационарных и транспортных поршневых двигателях внутреннего сгорания с наддувом, сжигающих газовое, легкое жидкое и дизельное топлива.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в качестве стационарной или транспортной силовой установки (СУ). .

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, заключается в том, что полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой сгорания, установленной перед турбинной установкой.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для использования на тепловых электростанциях. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, связанную газоходом с котлом-утилизатором, который снабжен газоходом для отвода газов в дымовую трубу.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для использования на тепловых электростанциях. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, связанную газоходом с котлом-утилизатором, в который встроены связанные между собой поверхности нагрева первого экономайзера, испарителя и пароперегревателя, который паропроводом связан с паровой турбиной высокого давления.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы парогазовой установки (ПГУ) обеспечивается путем выполнения догревающего теплообменника охлаждения парогазовой смеси на выходе из турбины высокого давления в виде двух последовательно расположенных теплообменников с соответствующим перераспределением потоков нагреваемой воды, из которой генерируется охлаждающий водяной пар.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в механическую, а более конкретно к тепловому приводу, обеспечивающему утилизацию тепла отводящих газов котельной и использование их энергии для привода, например конвейера удаления шлама.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы парогазовой энергетической установки, при котором охлаждение расширенного рабочего тела, после выработки пара, производят в теплофикационном теплообменнике, а конденсацию его паровой составляющей осуществляют в контактном охладителе-конденсаторе за счет впрыска охлаждающей воды; меньшую часть выработанного пара расширяют в паровой турбине до давления, превышающего давление сжатого воздуха в камере сгорания, а его большую часть до давления, превышающего давление в камере дожигания; тепловую энергию сжатого осушенного рабочего тела утилизируют для подогрева части водного конденсата, используемого для генерирования пара.

Изобретение относится к способу регулируемой регенерации энергии реакции окисления, при которой образуется газовый поток, каковую реакцию осуществляют в реакторе окисления непрерывного действия, в который подают газообразный окислитель.

Способ повышения КПД выработки электрической энергии микротурбинной парогазовой установки заключается в том, что компрессором сжимают воздух и подают в зону горения камеры сгорания.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, связанную газоходом с котлом-утилизатором, в который встроены связанные между собой поверхности нагрева экономайзера, испарителя и пароперегревателя, который паропроводом связан с паровой турбиной высокого давления.

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка, включающая парогазовую установку, может применяться для надстройки паротурбинных энергоблоков, причем надстраивают парогазовой установкой с приводом компрессора от конденсационной паровой турбины с суперсверхкритическими начальными параметрами пара.
Наверх