ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована в энергетике, в судостроении, в химической промышленности.
Известна газотурбинная установка (Цанев С.В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций / С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов. - М.: Изд-во МЭИ, 2002), содержащая соединенные по ходу рабочего тела цикла Брайтона компрессор, камеру сгорания и турбину, выходной вал которой соединен с электрогенератором со статорными обмотками, соединенными с энергосистемой. Однако, известное устройство не обеспечивает соответствия вырабатываемой электрической мощности внешней переменной нагрузке согласно графику нагрузки энергосистемы из-за термической инертности первичного источника энергии - ГТУ, и пониженного КПД.
Известна газотурбинная установка (патент USA №5185997, от 16.02.1993), содержащая компрессор, камеру сгорания, турбину с электрогенератором, причем компрессор механически связан с турбиной. Однако, температура выхлопных газов за турбиной в этой системе достаточно велика, что не позволяет достичь высокой эффективности установки.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели и принятой за прототип является газотурбинная установка (патент РФ №2278286, МПК F02C 3/30, F02C 7/143, публикация 20.06.2006), работающая на угольном топливе и содержащая газификатор, камеру сгорания, газовую турбину, воздушный компрессор, рекуперативный теплообменник и систему подачи воды в газовый тракт компрессора. Однако, известная ГТУ не обеспечивает высокий эффективный КПД.
Технической проблемой, на решения которой направлена предлагаемая полезная модель заявляется в создание ГТУ с высоким эффективным КПД.
Техническим результатом, на достижения которого направлена данная газотурбинная установка, является повышение эффективного КПД ГТУ.
Технический результат достигается тем, что в ГТУ, включающей входное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину, новым является то, что за турбиной установлены теплообменник-аэротермопрессор, внутри которого расположен нагревательный элемент в виде змеевика, сообщенный с питательным насосом, а на выходе теплообменника-аэротермопрессора установлен эжектор. Перепад давлений на турбине увеличивается с помощью эжектора, где активным потоком является пар, полученный путем испарения воды выхлопными газами ГТУ.
На фигуре представлена схема предлагаемой газотурбинной установки.
Газотурбинная установка (ГТУ) состоит из следующих основных частей: 1-входное устройство, 2-компрессор, 3-камера сгорания, 4-турбина, 5-питательный насос, 6-теплообменник-аэротермопрессор, расположенный за турбиной 4 на выходе ГТУ, внутри которого расположен змеевик 7, за теплообменником-аэротермопрессором 6 установлен эжектор включающий сопло 8, камеру смещения 9 с выходным диффузором 10.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Рабочие тело из турбины 4 ГТУ попадает в теплообменник-аэротермопрессор 6, который представляет собой цилиндрическую трубу, внутри которой расположен змеевик 7, сообщенный с питательным насосом 5. Через змеевик 7 протекает вода, при этом она нагревается, а газ текущий по цилиндрической трубе охлаждается, в этом случае охлаждение сопровождается повышением давление торможения (см. в книге Прикладная газовая динамика / Б.С. Виноградов - Москва - 1996), вода в результате поглашение теплоты превращается в пар, который из сопла эжектора 8 истекает с большой скоростью и является активным потоком в эжекторе 8, а пассивным потоком являются выхлопные газы ГТУ. В итоге, пассивный поток (выхлопные газы), имея на входе в теплообменник-аэротермопрессор 6 давление ниже атмосферного, на выходе из эжектора 8 это давление становится равным атмосферному. Давление пара на входе в эжектор 8 создает питательный насос 5.
Заявленная полезная модель позволяет получить высокий эффективный КПД (43-44%) ГТУ за счет перерасширенной турбины. Таким образом предлагаемая ГТУ является конкурентной ДВС аналогичной мощности.