Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
давление жидкого топлива перед горелками котла (т. е. расход топлива) с положением клапана 19.
Известным способом повышения экономичности и мощности газотурбинных установок является впрыск воды или подача пара в камеры сгорания ГТУ. В судовой ГТУ мощностью 20 ООО л. с. фирмы Дженерал — Электрик подаваемый в камеры сгорания пар служит одновременно и для распыления топлива в форсунках. Пар для этой цели генерируется в котле-утилизаторе [53}. В этой же турбоустановке пар из котла-утилизатора в течение всего периода работы ГТУ поступает к пусковой паровой турбине, постоянно соединенной с валом турбокомпрессора. Паровая турбина развивает мощность 1000 л. с. (5% номинальной мощности ГТУ).
Оригинальный способ повышения экономичности и мощности ГТУ с использованием пара из утилизационного котла применен фирмой Боинг в газотурбинном двигателе мощностью 240 л. с. модели 502-22 [106]. ГТУ, приводящая в движение генератор мощностью 160 квт, снабжена котлом-утилизатором производительностью 1200 кг/ч. Пар из котла поступает в систему отопления и систему кондиционирования воздуха с абсорбционными холодильниками. Охлажденная в системе кондиционирования вода направляется в змеевики теплообменного аппарата, размещенного во входном воздухопроводе компрессора ГТУ. Всасываемый компрессором воздух охлаждается в теплообменнике, что способствует повышению к. п. д. и мощности всей установки.
На рис. 10 показана автономная ГТУ 1S/60 фирмы Ровер, предназначенная для военных штабов, ремонтных подразделений и медицинских учреждений арктических районов [105]. Установка создает нормальные условия для жизни и работы персонала при температуре атмосферного воздуха до —55° С. Она обеспечивает привод генератора мощностью 20 ква, растопку снега до 900 л в сутки, подачу горячей воды при температуре +40° С в количестве 6,75 л/мин, подогрев воздуха в помещении до 24° С, поддержание температуры пола на уровне 17° С и циркуляцию воздуха в вентиляционной системе.
Газотурбинный двигатель 8 приводит в движение генератор 7. Выпускные газы отводятся по газопроводу 9, в ответвлении которого расположен подогреватель 10 воды. Вода образовывается в баке 4 для растопки снега и насосом 5 подается в бак 13 холодной воды с избыточным давлением над зеркалом 0,7 кГ/см2. Из бака холодная вода направляется к потребителям через вентиль И и в бак 1 горячей воды для поддержания постоянного уровня. Из бака горячая вода прокачивается насосом в радиаторы 2 отопления, в змеевик бака 4 для растопки снега и к потребителям через вентиль 12. Из радиатора 2 и змеевика бака 4 вода направляется в газоводяной подогреватель 10, нахо-
2* 19
дящийся в байпасном ответвлении выпускного газохода 9. Температура воды регулируется термостатом, перепускающим через байпас необходимое количество газа. В баке 4 ив помещении рядом с радиаторами 2 расположены дополнительные электроподогреватели 6, включаемые при повышенном расходе воды потребителями. Помещения обогреваются вследствие циркуляции воздуха, создаваемой вентилятором 3, через радиатор отопления. Нагретый воздух частично рециркулирует и частично смешивается со свежим воздухом.
Рис. 10. Схема ГТУ 1S/60 мощностью 60 л. с. фирмы Ровер с утилизацией
тепла
Кроме утилизации, уходящие газы можно использовать для всевозможных утилитарных целей в зависимости от запросов потребителя, например, для растапливания снега на аэродромах и улицах.
Газотурбинные установки могут служить также генераторами инертного газа, используемого для тушения крупных очагов пожаров в закрытых помещениях. Это исключает затопление подвалов и складов водой, которая часто причиняет ущерб, не меньший, чем огонь. Принцип действия установки для пожаротушения заключается в использовании турбореактивного двигателя с дополнительным дожиганием топлива в сопле с одновременным впрыском воды для генерирования пара и охлаждения уходящих газов [74]. Установка (рис. 11) состоит из турбореактивного двигателя 8, в выпускном сопле которого установлена форсунка 7 со стабилизатором 6 пламени. В зоне дожигания
ЛЛ
температура газа достигает 1250° С. Чтобы стенки не перегревались, их заключают в водяную рубашку 5. Охлаждающая вода, пройдя через рубашку, насосом 4 подается под давлением к форсункам 3. Вода испаряется в потоке горячего газа и охлажденная парогазовая смесь через распылительную сетку 2 по гибкому трубопроводу диаметром 760 мм направляется к очагу пожара. Для понижения сопротивления на выходе, перед пуском установки открывают сбросной клапан 1, который при необхо-
димости сокращения расхода служит также для сброса части парогазовой смеси.
При испытаниях был получен следующий процентный состав смеси:
Процентный состав O2 H2O N2 CO2
По массе 7 37 49 7
По объему 5 49 42 4
Водяной насос 4 приводится в движение воздушной турбиной, которая питается сжатым воздухом из компрессора.
Вся установка монтируется на шасси пятитонного грузовика и является полностью автономным агрегатом. Предусмотрено только внешнее подсоединение воды.
Одним из весьма перспективных направлений в утилизации тепла уходящих газов является использование их для опреснения морской воды. ГТУ мощностью 21000 квт фирмы Броун-Бовери приводит в движение электрогенератор мощностью 7400 квт,' а уходящие газы поступают в подогреватель пресной воды, которая служит теплоносителем в опреснительной установке (рис. 12). Кроме того, в выпускном тракте расположены секции
