Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
По данным зарубежной печати во всережимных ГТУ морских кораблей нашли применение регенераторы с несколькими ходами газа в меж-трубном пространстве и с одним ходом воздуха внутри трубок. Газ движется в радиальном направлении. Благодаря такой схеме периферийные и внутренние трубки имеют примерно одинаковую температуру и в местах их крепления в трубных досках не возникает напряжений, связанных с неравномерным расширением трубок, что очень важно для транспортных установок с резко переменными режимами работы.
366
Камера подвода воздуха к кольцевому сечению трубного пучка имеет форму улитки.
Работоспособность подобной конструктивной схемы регенератора проверена на экспериментальной модели (рис. 275). Регенератор отработал на стенде длительное время, причем при резких изменениях температуры газа нарушений крепления трубок не отмечалось. Тонкий слой сажи, оседавший на холодных участках трубок, не оказывал заметного влияния на сопротивление и тепловые характеристики аппарата. Диаметр трубок
6,35 мм, толщина стенки 0,25 мм, давление воздуха 19 кГ/см2.
Рис. 275. Схема опытного регенератора фирмы Роллс-Ройс
Схема крепления трубного пучка в корпусе аппарата и способ компенсации термических расширений элементов регенератора описаны на стр. 349—350.
На рис. 276 показан регенератор судовой ГТУ фирмы Эллиот.. Установка по ряду показателей оказалась непригодной, но конструктивная схема ее регенератора тем не менее представляет определенный интерес. Регенератор трехходовой по газу и одноходовой по воздуху. Трубки набраны в отдельные круглые пучки, располагающиеся по кольцу симметрично относительно оси. аппарата. Благодаря тому, что трубкам придана изогнутая форма, обеспечивается их самокомпенсация.
В стационарной практике теплообменники с несколькими ходами по газовой стороне применяются в ГТУ, работающих по' замкнутой схеме. На рис. 277 показан регенератор ГТУ мощностью 12 000 кет фирмы Эшер — Висс. Трубки расположены по кольцу. Воздух высокого давления движется внутри трубок, воздух низкого давления — снаружи трубок, обтекая их многократно в радиальном направлении — этим повышается коэффициент теплоотдачи на стороне низкого давления и с помощью перего-
367
368
Вид CO стороны Рис. 276. Регенератор ГТУ мощностью 3000 л. с. фирмы Эллиот
вхо9а газа
родок типа «диск-кольцо» достигается многократное перекрестное движение. Трубки диаметром
8 мм приварены к кольцевым трубным доскам. К трубкам воздух высокого давления подается по кольцевым торообразным камерам, также приваренным к трубным доскам. Каждая камера связана с осевым подводящим или отводящим патрубком восемью радиальными трубками, чем достигается равномерная раздача воздуха высокого давления по всему кольцу. У холодного конца аппарата имеется линзовый компенсатор, воспринимающий разность расширений трубного пучка и корпуса. Весь аппарат выполнен цельносварным без разъемов. Доступ к теплообменной поверхности отсутствует и дефектные элементы ремонту или замене не поддаются. При перевозке аппарата во избежание коррозии на фланцы устанавливают заглушки и весь аппарат заполняют азотом. Аппарат располагают горизонтально под турбокомпрессором, благодаря чему присоединительные воздухопроводы имеют минимальную длину. Такую же конструкцию имеет регенератор ГТУ мощностью 10 000 квт фирмы Эшер — Висс, работающей на Каширской ГРЭС.
Пластинчатые регенераторы
Поверхность теплообмена в пластинчатых регенераторах образована плоскими или профильными пластинами, в ряде случаев несущих одно- или двустороннее оребрение. Расстояние между пластинами, определяющее про-
24 Заказ 1063
Г» <= xfigcog
369
ходное сечение для потока газа и воздуха и эквивалентные размеры поверхности теплообмена, может быть выбрано сколь угодно малым по конструктивным и эксплуатационным соображениям, в то время как в гладкотрубных теплообменниках выбор малого эквивалентного размера предопределяет применение большого количества дорогих и дефицитных тонкостенных труб малого диаметра. Пластинчатые теплообменники компактны, имеют высокие коэффициенты теплопередачи и хорошую технологичность изготовления. Основной трудностью в изготовлении пластинчатых теплообменников является герметизация соединения большого количества пластин и обеспечение прочности в местах соединения пластин с гребенками и фланцами по периферии аппарата. Существенные осложнения возникают при компенсации температурных расширений листов, особенно при поперечном течении газа и воздуха. Из-за неравномерности поля температур по поверхности листов возможно коробление и нарушение плотности сварных швов и паяных соединений. Наличие волнистости и изгибов в пластинах благоприятно сказываются на компенсации их расширений. Пластинчатые поверхности, как правило, не поддаются непосредственной механической чистке.
Применение пластинчатых поверхностей в мощных ГТУ ограничивается недостаточной прочностью листов при высоких давлениях воздуха. На сегодняшний день пластинчатые воздухоподогреватели нашли применение в ряде стационарных и судовых ГТУ малой и средней мощности (до нескольких тысяч киловатт) и в некоторых компактных автомобильных двигателях.
