Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 278 показана секция регенератора газотурбинной установки ГТ-700-4 НЗЛ мощностью 4000 кет. Регенератор имеет шесть секций, расположенных в газоходе выпускных газов. Каждая секция установлена на роликах и может быть легко удалена из газохода для ревизии и очистки. Теплообменная поверхность секции образована листами-пластинами с выштампованными профильными выступами. Пластины сваривают попарно, при этом образовываются волнообразные каналы для прохода воз-' духа и ячейки овалообразного профиля для прохода газа. Секция выполнена четырехходовой по воздуху и одноходовой по газу. Многоходовое движение воздуха организовано путем установки прямоугольных полосок-перегородок в воздушном канале. Поток воздуха изменяет свое направление в относительно небольших прямых камерах. Боковые стенки корпуса связаны десятью стяжками, воспринимающими давление воздуха в каналах. Передняя и задняя крышки — съемные. Материал листов теплообменной поверхности — сталь 1Х18Н9Т.
Использование в этих регенераторах для поверхности теплообмена столь качественного и дорогого жаропрочного материала вызвано не температурными условиями, а из-за опасения кор-370
розии поверхности, так как регенераторы устанавливают под открытым небом.
В пластинчатых регенераторах описанного выше типа стенки корпуса подвержены давлению воздуха, что утяжеляет аппарат и при высоких давлениях воздуха практически исключает возможность использования подобной поверхности, особенно в мощных ГТУ при больших размерах стенок.
Рис. 278. Пластинчатый регенератор установки ГТ-700-4 НЗЛ:
а — канал для прохода газа; б — канал для прохода воздуха; 1 — воздухоприемный патрубок; 2 — пакет; 3 — корпус; 4 — стяжка; 5 — воздухоотводящий патрубок; 6 — перегородка; 7 — гофрированный лист; 8 — ось; 9 — ролик
Ленинградский Кировский завод, используя ту же поверхность для регенератора судовой установки ГТУ-20, принципиально изменил конструктивную схему аппарата [13]. Если в регенераторах НЗЛ воздух проходит с внешней стороны каждой пары листов, то в регенераторе ЛКЗ воздух под высоким давлением поступает внутрь каждой пары листов, которые сваривают не только по периферии, но и во многих точках по полотну с помощью контактной сварки. Таким образом достигается прочность пластинчатой поверхности и внешние стенки аппарата разгружаются от давления воздуха.
371
На рис. 279 показан пластинчатый регенератор ГТУ мощностью 3000 л. с. фирмы Инглиш Электрик. Две параллельно включенных секции этого регенератора размещены в общем корпусе. Секции набраны из пластин с выштампованными канавками. Пластины, сваренные попарно, образуют ячейки. Газ проходит внутри ячеек снизу вверх, воздух — сверху вниз. Материал пластин— нержавеющая сталь. Корпус регенератора выполнен из стальных листов, привариваемых к краям секции таким образом, чтобы предотвратить утечки газа и воздуха и обеспечить свободу и гибкость конструкции при температурных расширениях.
Рис. 279. Регенератор ГТУ ЕМ-27Р фирмы Инглиш Электрик:
1 — газ; 2 — воздух
На пластинчатых поверхностях можно выполнить оребрение. На этом принципе основан теплообменник фирмы Эйр Прехитер (рис. 280). Его поверхность составлена из плоских листов, снабженных по обеим сторонам корытообразными ребрами. Расстояние между листами по воздушной и газовой сторонам одинаковое и составляет 9,53 мм. Ребра прикреплены к листам путем пайки медным припоем. По воздушной стороне к ребрам дополнительно припаяна зигзагообразная проволока диаметром 3 мм, связывающая обе стенки воздушной ячейки; этим обеспечивается прочность конструкции и повышается коэффициент теплоотдачи по воздушной стороне. Воздушные ячейки набирают в пакеты требуемого размера и приваривают к коллекторам подвода и отвода воздуха. Газ проходит между воздушными ячейками по прямым каналам. Каналы доступны для чистки. Регенератор имеет высокую тепловую эффективность благодаря двустороннему оребрению поверхности.
В описанном типе аппарата прочность определяется качеством пайки. Серия испытаний на ползучесть при температуре 480° С и усилиях, эквивалентных давлениям до 70 кГ/см2, показала работоспособность паяных соединений. По данным фирмы 372
Эйр Прехитер за 15 лет не было зарегистрировано нарушений паяных соединений (с 1949 по 1964 год были изготовлены регенераторы для 56 ГТУ общей мощностью около 300 ООО квт) [71]. В настоящее время фирма отказалась от аппарата подобного типа и перешла к производству более дешевых регенераторов. Если раньше каждая воздушная ячейка являлась замкнутым силовым контуром, то в новом типе регенератора (рис. 281, а) усилия воспринимают и элементы газовой стороны, которые работают на сжатие. После опробования этих поверхностей на
Газ
Рис. 280. Регенератор фирмы Эйр Прехитер:
1 — ребро с газовой стороны; 2 — лист; 3 — ребро с воздушной стороны;
4 — проволока
ряде ГТУ были применены другие регенераторы (рис. 281, б). Материал пластин и гофрированной ленты — углеродистая сталь; лента имеет толщину 0,9 мм.
Пластинчатые регенераторы благодаря компактности и малой массе нашли также применение в легких транспортных двигателях, в первую очередь — в автомобильных. К ним предъявляются специфические требования, связанные с резкими изменениями нагрузок. Наряду с минимальными потерями давления рабочих сред при высокой степени регенерации и малыми размерами, эти регенераторы должны иметь очень малую тепловую инерцию. Иначе неизбежны повышенные напряжения и деформации в пластинах и внешних стенках аппарата. Кроме того, в течение весьма короткого периода эксплуатации (порядка 2% от общего ресурса работы) автомобильный двигатель работает при максимальных нагрузках, и в этот период регенератор подвергается воздействию очень высокой температуры. Именно этот
