ШУМОГЛУШИТЕЛЬ-ТЕПЛОУТИЛИЗАТОР ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности, к энергетике, а более конкретно, - к конструкции аппаратов, предназначенных для утилизации тепла выхлопных газов и снижения уровня шума на выхлопе судовых и авиационных газотурбинных установок (ГТУ).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является шумоглушитель-теплоутилизатор выхлопных газов ГТУ, включающий диффузор, предназначенный для его подключения своим меньшим основанием к выхлопной трубе ГТУ, в полости диффузора установлены теплообменные модули, между которыми образовано окно, расположенное соосно с диффузором, проставка, установленная на свободном конце диффузора, а также регулируемые шиберы, предназначенные для управления потоком дымовых газов /А.с. СССР №945628, МПК 3 F28F 27/00, Опубл. 23.07.82. Бюл. №27/. Использование шиберов в описанном устройстве позволяет несколько снизить шум на выхлопе ГТУ.
Но, на некоторых режимах работы ГТУ возникает акустический резонанс и уровень шума при этом превышает допустимые нормы, что приводит к акустическому загрязнению окружающей среды и ухудшению условий работы обслуживающего персонала.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого шумоглушителя-теплоутилизатора выхлопных газов ГТУ, который позволил бы существенно снизить шум на выхлопе ГТУ. Поставленная задача решается за счет создания препятствий на пути шума и уменьшения вероятности возникновения акустического резонанса.
Предлагаемый, как и известный шумоглушитель-теплоутилизатор выхлопных газов ГТУ, включает диффузор, предназначенный для его подключения своим меньшим основанием к патрубку для отвода выхлопных газов ГТУ, в полости диффузора установлены теплообменные модули, образующие окно, расположенное соосно с диффузором, проставка, установленная на свободном конце диффузора, а также регулируемые шиберы, предназначенные для управления потоком дымовых газов, а, в соответствии с предложением, стенки диффузора, окна (пропускного канала) и проставки выполнены двойными, в полости каждой стенки размещен звукопоглощающий материал, а поверхность каждой стенки, расположенная в полости диффузора, выполнена перфорированной.
Еще одной особенностью предлагаемого устройства является и то, что в качестве звукопоглощающего материала, которым заполнена полость каждой стенки, использованы супертонкие базальтовые волокна.
Благодаря применению в предлагаемой конструкции перфорированных стенок и размещению звукопоглощающего материала в полости стенок, которые являются препятствиями на пути звуковой волны шума, возникновение акустического резонанса в конструкции практически исключено.
Супертонкие - толщиной 2...10 мкм - базальтовые волокна свободно выдерживают температуры до +1000°С, являются химически инертными к дымовым газам и являются препятствием на пути звуковой волны шума, а потому их применение в предлагаемой конструкции является эффективным.
Предлагаемая полезная модель позволяет комплексно решить две проблемы: обеспечить утилизацию теплоты выхлопных газов ГТУ и использовать ее на покрытие собственных теплофикационных потребностей предприятий внешних потребителей и одновременно снизить уровень шума выхлопа установок, уменьшая таким образом тепловое и акустическое загрязнения окружающей среды.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется схематическими чертежами.
На фиг.1 показан шумоглушитель-теплоутилизатор в режиме наибольшей производительности (полное перекрытие окна).
На фиг.2 показан шумоглушитель-теплоутилизатор в нерабочем режиме (окно полностью открытое).
Предлагаемый шумоглушитель-теплоутилизатор выхлопных газов ГТУ включает диффузор 1, предназначенный для его подключения своим меньшим основанием к патрубку для отвода выхлопных газов ГТУ /не показан/. В полости диффузора 1 установлены теплообменные модули 2. Каждый теплообменный модуль 2 изготовлен в виде рядов оребренных труб, заполненных теплоносителем - водой. Теплообменные модули 2 образуют окно 3, расположенное соосно с диффузором 1. Проставка 4 установлена на свободном конце диффузора 1. В полости диффузора 1 установлены также регулируемые шиберы 5 и 6, предназначенные для управления потоком дымовых газов. Стенки диффузора 1, окна (пропускного канала) 3 и проставки 4 выполнены двойными. В полости каждой стенки размещен звукопоглощающий материал 7 - супертонкие - толщиной 2...10 мкм - базальтовые волокна. Внутренняя поверхность каждой стенки, расположенная в полости диффузора 1, перфорирована. В полости диффузора 1 установлены пары неподвижных рам 8. Кроме того, между теплообменными модулями 2 установленные кассеты со звукопоглощающим материалом /не показан/.
Работа шумоглушителя-теплоутилизатора осуществляется таким образом.
В режиме наибольшей производительности (например, зимой).
Поток выхлопных газов поступает в диффузору 1, затем - в межтрубное пространство теплообменных модулей 2, в которых вода подогревается за счет теплоты выхлопных газов ГТУ. Затем выхлопные газы через проставку 4
выбрасываются в атмосферу, а подогретая вода направляется на покрытие собственных потребностей предприятия и для внешних потребителей тепла.
Регулирование теплопроизводительности осуществляется угловым перемещением створок шиберов 5 и 6. При этом часть газового потока, величина которого зависит от взаимного расположения створок, пропускается через окно 3 мимо теплообменных модулей 2.
В нерабочем режиме (например, летом) створки шиберов 5 полностью закрыты, а створки шиберов 6 открыты. Поток выхлопных газов через патрубок поступает в полость диффузора 1 в окно 3 и выбрасывается в атмосферу.
Снижение уровня шума выхлопа ГТУ достигается за счет многоразового изменения поперечного сечения между рядами оребренных труб, поглощением звука перфорированными поверхностями стенок и звукопоглощающим материалом 7, расположенным в полости стенок диффузора 1, окна (пропускного канала) 3, проставки 4, кассет между модулями 2, а также поверхностями труб модулей 2 и их оребрения, и охлаждения потока выхлопных газов в шумоглушителе-теплоутилизаторе. При этом путем создания на пути шума упомянутых препятствий существенно уменьшается вероятность возникновения акустического резонанса в предлагаемом устройстве.
Комплексное решение двух проблем: снижения уровня шума на выхлопе ГТУ и утилизации теплоты выхлопных газов в предлагаемом устройстве позволяет получить значительный экономический и социальный эффект при незначительных затратах, уменьшить тепловое и акустическое загрязнения окружающей среды.