Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК F02C7/08 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с регенерацией теплоты от- работанных газов и может найти применение в тех областях теплотехники, где используется утилизация тепла продуктов сгорания.

Известен способ работы газотурбинной установки, заключающийся в подаче сжатого воздуха от компрессора в теплооб- менный аппарат, омываемый горячими газами, покидающим установку, где он нагревается и поступает в камеру сгорания 1.

Известен способ работы газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха в компрессоре, впрыск в сжатый воздух воды, подогрев воздушно-водяной смеси в теплообменнике, воспламенение ее в камере сгорания путем подачи в последнюю топлива и расширение продуктов сгорания в турбине 2.

Известен также способ работы парога- зотурбинной установки, заключающийся в сжатии воздуха в компрессоре с впрыском воды, подаче пароовздушной смеси от компрессора в камеру сгорания, воспламенение ее путем подачи топлива, расширение

продуктов сгорания в парогазовой турбине с последующим поступлением отработанной смеси в холодильник-конденсатор, где конденсируются пары воды, впрыскнутой в компрессор, после чего конденсат нагнетается в форсунки для распыла в компрессоре, а охлажденные продукты сгорания из холодильника-конденсатора выбрасываются в атмосферу 3.

Устройство, в котором реализуется известный способ, содержит компрессор, камеру сгорания, турбину, холодильник- конденсатор, подключенный парогазовой магистралью к турбине, а водяной магистралью через насос высокого давления к форсунке распыла.

Недостатком известных способов работы газотурбинной установки и устройств, реализующих этот способ, является низкая экономичность из-за больших потерь теплоты в окружающую среду, отводимой с продуктами сгорания или в холодильнике- конденсаторе.

Целью изобретения является повышение экономичности газотурбинной установки.

сл

с

Ч Јь О

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающей сжатие воздуха, смешение его с перегретым паром и нагрев, расширение полученной смеси в турбине, охлаждение и конденсацию содержащейся в ней воды, отбор воды производят одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора. А в устройстве для осуществления способа, содержащей последовательно подключенные компрессор, камеру сгорания, турбину, теплообменник, конденсатор с теплообменны- ми поверхностями и водяную магистраль, теплообменные поверхности конденсатора выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости.

На чертеже представлена схема газотурбинной установки, реализующая предлагаемый способ работы.

Газотурбинная установка, работа которой реализует предлагаемый способ, состоит из компрессора 1 с воздушной линией, подключенной к камере сгорания 2, камере 3 смешения и турбине 4, магистрали отвода продуктов сгорания от турбины 4 через теплообменник 5 и конденсатор б в атмосферу, водяной емкости 7, подключенной через конденсатор 6, радиатор 8, насос 9, регулятор 10 расхода и теплообменник 5 к магистрали 11 и камере смешения 3, вентилятора 12.

Газотурбинная установка работает следующим образом.

Сжатый в компрессоре 1 воздух поступает в воздушную линию, камеру сгорания 2, образовавшиеся продукты сгорания поступают в камеру 3 смешения, где происходит их смешение с перегретым водяным паром, который образуется за счет отбора теплоты от продуктов сгорания из воды, поступающей из водяной емкости 7 с помощью насоса 9 через конденсатор б, радиатор 8 и регулятор расхода 10 в теплообменник 5, а по магистрали 11 перегретый

водяной пар поступает в камеру 3 смешения. Образовавшаяся смесь (газ, водяной пар) из камеры смешения поступает на турбину 4, где расширяется и поступает в теплообменик 5, охлаждаясь до температуры, близкой к температуре конденсации, а затем направляется в конденсатор б, где происходит конденсация паров воды из газовой смеси и впитывание их за счет капиллярных

сил во внутреннюю полость водяной магистрали конденсатора, а из конденсатора б вода поступает в радиатор 8, где охлаждается с помощью вентилятора 12 и воздуха окружающей среды до заданной (начальной)

температуры, и в насос 9, с помощью которого через регулятор 10 и теплообменник 5 по магистрали 11 и перегретый водяной пар поступает в камеру 3 смешения. Отработанная газовая смесь из конденсатора 6 выбрасывается в атмосферу.

Формула изобретения

1.Способ работы газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха, смешение его с перегретым паром и нагрев, расширение полученной смеси в турбине, охлаждение и конденсацию содержащейся в ней воды, отбор и последующую подачу сконденсированной воды в нагреваемый

сжатый воздух, поступающий в камеру сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности отбор воды производят одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора.

2.Газотурбинная установка, содержащая последовательно подключенные компрессор, камеру сгорания, турбину, теплообменник, холодильник, конденсатор

с теплообменными поверхностями и водяную магистраль, подключенную к конденсатору, холодильнику и к камере сгорания, о т- личающаяся тем, что теплообменные поверхности конденсатора выполнены из

капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости

Использование: газотурбостроение. Сущность изобретения: в газотурбинной установке после сжатия воздуха в него впрыскивают влагу, получаемую путем конденсации влаги из продуктов сгорания, причем отбор воды осуществляют одновременно с процессом конденсации посредством впитывания ее в пористую структуру стенки конденсатора, а стенки конденсатора выполнены из капиллярно-пористого материала с размером пор, уменьшающихся по толщине стенки в направлении охлаждающей жидкости. 1 ил.