Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками

Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер. Герметизирующая вход в корпус крышка выполнена с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель. Система подачи электролита выполнена с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания. Электролизер выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе. Корпус герметично соединен с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, трубу Леонтьева для разделения потока газа из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие, канал рециркуляции дозвукового потока. Перед трубой Леонтьева установлена паровая форсунка, впрыскивающая пар в дозвуковой и сверхзвуковой потоки газа. Изобретение приводит к большему повышению температуры газа перед турбиной и, следовательно, к повышению КПД. 2 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является газотурбинный двигатель, содержащий корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующую вход в корпус крышку с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер, выполненный в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установленный в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, за камерой сгорания установлено устройство для разделения потока газа на дозвуковой и сверхзвуковой из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие (см. Патент РФ №2557793, опубликованный 27.07.2015. Бюл. №21).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство недостаточно эффективно использует теплообмен между дозвуковым и сверхзвуковым потоками.

Сущность изобретения заключается в использовании паровой форсунки для впрыска пара в трубу Леонтьева, что позволит интенсифицировать теплообмен между дозвуковым и сверхзвуковым потоками газа.

Технический результат - увеличение КПД газотурбинного двигателя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в этом газотурбинном двигателе, содержащем корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующая вход в корпус крышка выполнена с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, система подачи электролита выполнена с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер при этом выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, трубу Леонтьева для разделения потока газа из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие.

Особенность заключается в том, что перед трубой Леонтьева установлена паровая форсунка, что позволит, впрыскивая пар, интенсифицировать теплообмен между дозвуковым и сверхзвуковым потоками газа.

На чертежах представлено:

на фиг. 1 - прототип газотурбинного двигателя;

на фиг. 2 - предлагаемый газотурбинный двигатель с паровыми форсунками.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Газотурбинный двигатель содержит корпус 1, герметизирующую вход в корпус крышку 2, выполненную с возможностью регулируемого, например жалюзями 3, забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки 4 с кавитатором, например местного сужения ее канала, подачи электролита в поток забираемого в двигатель воздуха и форсунки 5 подачи топлива в камеру сгорания, размещенный в корпусе вал 6 компрессора 7 и турбины 8, электролизер-кавитатор 9, местное сужение 10 канала с центральным телом 11, образованный путем подводки постоянного электрического тока от, например, аккумулятора 12 к элементам кавитатора, например, к его местному сужению и к его центральному телу. Установлен электролизер-кавитатор в обособленном корпусе 13 герметично, например на болтах, соединенном с камерой сгорания 14 и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством 15. На выходе из камеры сгорания установлена труба Леонтьева, содержащая сверхзвуковое сопло 16, внешнюю трубу 17, внутреннюю трубу 18, коаксиально расположенных друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока 19, установленную перед трубой Леонтьева паровую форсунку 20.

Работа предлагаемого газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.

Для пуска двигателя раскручивают его вал 6 и на электроды электролизера-кавитатора 9 с центральным телом 11 подают постоянный электрический ток от, например, аккумулятора 12. Работой компрессора 7 на его всасе создается разрежение, благодаря чему производится регулируемый, например жалюзями 3, забор атмосферного воздуха в корпус 1 двигателя. В поток забираемого в двигатель воздуха форсункой 4 с кавитатором подают электролит, например водный раствор едкого калия. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 4 вода частично, до неопасного для компрессора предела, диссоциирует, ионизируется, капельки ее тончайше распыляются и смешиваются с воздухом. Далее за счет разрежения на всасе компрессора электролит превращается в пар. Затем эта смесь сжимается компрессором 7 и под давлением за компрессором подается в обособленный корпус 13 электролизера-кавитатора 9 и прогоняется через, например, местное сужение 10 с центральным телом 11, где за счет кавитации и за счет протекания постоянного тока через электролит частично уже диссоциированный в кавитаторе форсунки 4 водяной пар, присутствующий в потоке, полностью разлагается на водород и кислород, чем и достигается высокая экономическая и экологическая эффективность двигателя. Затем эта газовая смесь поступает в камеру сгорания 14, куда также подают через форсунку 5 небольшое количество топлива и образовавшуюся обогащенную водородом и кислородом топливовоздушную смесь поджигают воспламеняющим устройством 15. Далее температура продуктов сгорания нормализуется в зоне смешения камеры сгорания 14. Затем газовый поток разделяется на входе в трубу Леонтьева на два потока - один направляется во внешнюю трубу 17 и является дозвуковым, второй разгоняется до сверхзвуковой скорости в сверхзвуковом сопле 16 и направляется во внутреннюю трубу 18. Температура поверхности со стороны сверхзвукового потока будет ниже, чем температура поверхности со стороны дозвукового потока. Образующийся перепад температур приводит к возникновению теплового потока от дозвуковой части течения к сверхзвуковой. Дозвуковой поток, отдав тепло сверхзвуковому потоку, направляется по каналу рециркуляции дозвукового потока 19 в камеру сгорания 11. Через установленные паровые форсунки 20 пар поступает в дозвуковой и сверхзвуковой каналы, в результате чего происходит интенсификация теплообмена между дозвуковым и сверхзвуковым потоками газа, в результате чего сверхзвуковому потоку сообщается большее количество теплоты. Сверхзвуковой поток на выходе из трубы Леонтьева, более нагретый и с более высоким давлением поступает и расширяется в турбине 8, вращает вал 6 двигателя и выкидывается в атмосферу. Таким образом, впрыск пара позволит повышать параметры газа перед турбиной, что приведет к увеличению КПД газотурбинного двигателя, т.к. для современных газовых турбин одним из главных факторов, влияющих на экономичность газотурбинных установок, является непрерывное повышение температуры газа перед турбиной (см. Тепловая защита лопаток турбин/ Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; Под ред. Б.М. Галицейского. - М.: Изд. МАИ, 1996. С. 5).

Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками, содержащий корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующая вход в корпус крышка выполнена с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, система подачи электролита выполнена с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер при этом выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, трубу Леонтьева для разделения потока газа из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие, канал рециркуляции дозвукового потока, отличающийся тем, что перед трубой Леонтьева установлена паровая форсунка, впрыскивающая пар в дозвуковой и сверхзвуковой потоки газа.



 

Похожие патенты:

Способ работы газотурбинной установки (6), содержащей компрессор (1) с впускным поперечным сечением, камеру (4, 14, 15) сгорания и турбину (7, 16, 17). Газ с пониженным содержанием кислорода, который имеет концентрацию кислорода, которая ниже средней концентрации кислорода в потоке на впуске в компрессор, и свежий воздух (2) подают в компрессор радиально разделенным образом.

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка включает рабочую текучую среду и рециркуляционную петлю.

Описан способ работы газотурбинной электростанции, при котором свежий воздух (2) подается на вход (3) компрессора и ускоряется во входе (3) компрессора, и рециркулируемый подпоток (21) отработавших газов подается в область входа (3) компрессора, в которой свежий воздух (2) ускоряется до такой степени, что разница между общим давлением и статическим давлением свежего воздуха (2) больше или равна разнице давлений, требуемой для всасывания целевого массового расхода рециркулируемого первого подпотока (21) отработавших газов во вход (3) компрессора.

Изобретение относится к способу управления рециркуляцией отработавших газов газотурбинной электростанции (38) и к газотурбинной электростанции для осуществления способа.

Изобретение относится к области рециркуляции дымового газа в газотурбинных установках, а именно к элементам для смешивания дымового газа с окружающим воздухом выше по потоку от компрессора.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом.

Изобретение относится к энергетике. Способ продувки магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины, при котором используется выпускаемый поток из компрессора, причём первую часть выпускаемого воздуха направляют в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки, а вторую часть сжатого воздуха подают через вторую выпускную магистраль в парогенератор, работающий на вторичном топливе.

Способ регулирования осевого компрессора в системе газотурбинного двигателя заключается в подаче горячего газа, отбираемого из канала, расположенного за турбиной, в канал, расположенный между входным устройством и компрессором двигателя, в количестве, необходимом для поддержания заданной температуры газа на входе в компрессор.

Изобретение относится к установкам для выработки пара и может быть использовано в энергетике, например, для парогенерирующих установок с агрегатами наддува, обеспечивающих паром конденсационные паровые турбины, в том числе турбины с давлением пара на входе, превышающем критическое давление, и высокой температурой питательной воды, вплоть до критической.

Газотурбинный двигатель с внешним теплообменником содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер.

Изобретение относится к энергетике. Газоперекачивающий агрегат, содержащий воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, свободную турбину, соединенную с газовым компрессором, и систему подачи топливного газа в камеру сгорания с топливопроводом, причём система подачи топливного газа содержит электролизер воды и смеситель водорода и кислорода с топливным газом, установленным перед камерой сгорания, при этом к смесителю присоединена система подачи воды.

Изобретение может быть использовано в стационарных газотурбинных установках в камере сгорания топлива. Способ работы газотурбинной установки непрерывного действия заключается в сжатии поступающего воздуха в компрессоре, подаче сжатого воздуха и топлива в первую камеру сгорания, сжигании в первой камере сгорания топлива, расширении образовавшихся продуктов сгорания в первой турбине, использовании, по меньшей мере, части механической энергии, вырабатываемой первой турбиной для привода компрессора, последующей подаче расширившихся продуктов сгорания и топлива во вторую камеру сгорания и расширении образовавшихся продуктов сгорания во второй турбине для производства механической энергии.

Двигательная установка гиперзвукового самолета содержит мотогондолу, воздухозаборник, корпус, компрессор, камеру сгорания, установленную за компрессором, газовую турбину, реактивное сопло и топливную систему, использующую водород, соединенную с камерой сгорания.

Газотурбинный двигатель содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник и, по меньшей мере, одну ступень компрессора, камеру сгорания, газовую турбину, по меньшей мере один вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, реактивное сопло и систему подачи топлива.

Трехкомпонентный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, два компрессора, камеру сгорания, по меньшей мере две газовые турбины, по меньшей мере два вала, соединяющих компрессоры и газовые турбины, реактивное сопло и систему подачи водородного топлива.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может быть применимо для сверхзвуковой военной авиации и гиперзвуковых самолетов. Водородный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, один компрессор, камеру сгорания с топливным коллектором, установленную за компрессором и соединенную с ним воздушным трактом, по меньшей мере, одну турбину и, по меньшей мере, один вал, соединяющий компрессор и турбину, реактивное сопло и систему подачи водорода к камере сгорания.

Способ уменьшения конденсационного следа газотурбинного двигателя заключается в том, что подают топливо со сверхнизким содержанием серы, с концентрацией серы меньше чем одна часть на миллион, в камеру сгорания газотурбинного двигателя для снижения количества содержащих серу побочных продуктов, образующихся в выхлопе газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к турбореактивным двигателям, преимущественно двухконтурным, и пригодно для газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении. Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором с подачей электролита в поток забираемого в двигатель воздуха, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Причём, подвод постоянного электрического тока от аккумулятора к элементам кавитатора осуществляют, например, к его местному сужению и к его центральному телу. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. При этом в направляющих лопатках компрессора газотурбинного двигателя выполнены демпфирующие полости. Изобретение позволяет увеличить запас газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя, снизить сопротивление направляющих лопаток, повысить КПД газотурбинного двигателя. 3 ил.

Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер. Герметизирующая вход в корпус крышка выполнена с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель. Система подачи электролита выполнена с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания. Электролизер выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе. Корпус герметично соединен с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, трубу Леонтьева для разделения потока газа из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие, канал рециркуляции дозвукового потока. Перед трубой Леонтьева установлена паровая форсунка, впрыскивающая пар в дозвуковой и сверхзвуковой потоки газа. Изобретение приводит к большему повышению температуры газа перед турбиной и, следовательно, к повышению КПД. 2 ил.

Наверх