СПОСОБ КУТЫНСКОГО Я.М. РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ И ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА КУТЫНСКОГО Я.М. Российский патент 1994 года по МПК F02C6/00 

Изобретение относится к газотурбостроению и может найти применение во всех отраслях промышленности, использующих газотурбинные установки (ГТУ).

Известны способ и устройство для его осуществления, согласно которым очистка и сжатие воздуха предусматривается только в количестве, необходимом для горения топлива. Снижение температуры рабочего тела до требуемой величины осуществляется путем подачи в него перегретого пара перед входом в турбину [1] .

Известно также решение, согласно которому снижение температуры рабочего тела осуществляют путем увеличения количества воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Это решение имеет в настоящее время наибольшее распространение [2] .

Наиболее близкой к изобретению является газотурбинная установка с подогревом воздуха, выходящего из компрессора, где предусматриваются сжатие воздуха, сжигание в нем топлива в камере сгорания, расширение полученных продуктов сгорания в турбине высокого давления, охлаждение продуктов сгорания перед расширением их в турбине низкого давления, а также предусматривается подогрев всего или части воздуха перед его поступлением в камеру сгорания в расположенном между турбинами высокого и низкого давления теплообменнике, вход которого по охлаждаемой среде подключен к выходу турбины высокого давления, а выход - к входу турбины низкого давления [3] .

Недостатком такого решения является то, что турбины высокого и низкого давлений работают при различных температурах, что снижает общую эффективность ГТУ, а также то, что турбина высокого давления работает при температуре, равной температуре в камере сгорания. Последнее препятствует возможности ее повышения в камере сгорания из-за ограниченной жаростойкости современных материалов, из которых изготавливается турбина.

Цель изобретения - повышение эффективности работы газотурбинной установки путем увеличения эффективного КПД на 3-6 абсолютных % относительно КПД традиционных ГТУ при аналогичных начальных температурах рабочего тела.

Поставленная цель достигается тем, что продукты сгорания, выходящие из камеры сгорания, охлаждают в рекуперативном теплообменнике перед поступлением их в турбину высокого давления, а частично отработавшие в ней продукты сгорания подогревают перед входом в турбину низкого давления за счет теплообмена с охлаждаемой средой. Это достигается путем подключения теплообменника входом по охлаждаемой среде к выходу из камеры сгорания и выходом к входу турбины высокого давления.

На чертеже представлена схема предлагаемой газотурбинной установки.

Устройство включает соединенные по ходу воздуха компрессор 1, камеру сгорания 2, рекуперативный теплообменник 3, турбину высокого давления 4 и турбину низкого давления 5.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Воздух из атмосферы подают на вход компрессора 1, где его сжимают до необходимого давления и с температурой адиабатического сжатия подают в камеру сгорания 2. В результате сгорания топлива в камере 2 температура воздуха повышается и полученные продукты сгорания направляются на вход по охлаждаемой среде рекуперативного теплообменника 3. Температура продуктов горения ограничивается только жаростойкостью камеры сгорания и газоходов. В рекуперативном теплообменнике 3 продукты сгорания охлаждаются газами, выходящими с турбины высокого давления 4 после выполнения ими частичной работы расширения. Одновременно в рекуперативном теплообменнике 3 происходит нагрев в результате теплообмена с охлаждаемой средой этих газов, которые подают в качестве рабочего тела на турбину низкого давления 5. После совершения в этой турбине полной работы расширения рабочее тело выбрасывают в атмосферу в виде выхлопных газов.

Использование: в газотурбостроении. Сущность изобретения подогрев продуктов сгорания, поступающих в турбину низкого давления, осуществляет путем теплообмена с продуктами сгорания, поступающими в турбину высокого давления. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха, сжигание в нем топлива в камере сгорания, расширение полученных продуктов сгорания в турбинах высокого и низкого давления, изменение температуры продуктов сгорания перед расширением их в турбине низкого давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, изменение температуры продуктов сгорания перед расширением в турбине низкого давления осуществляют путем их подогрева в процессе теплообмена с продуктами сгорания перед их расширением в турбине высокого давления. 2. Газотурбинная установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давления, расположенный между последними рекуперативный теплообменник, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, рекуперативный теплообменник входом по охлаждаемой среде подключен к выходу из камеры сгорания и выходом - к входу турбины высокого давления, а по нагреваемой среде входом по нагреваемой среде подключен в выходу турбины высокого давления, а выходом - к входу турбины низкого давления.