Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13511
.pdf
Они могут быть изготовлены из дерева или из металла, например, из железа. Дальнейшая модификация
изобретения показана на рис. 3-5. Здесь l — это l)ed, который готовится тем же способом, что и описано со
ссылкой на рис. 1. На этом ложе уложены 7 шпал, на которых расположена трубная система 2. Наконец,
встраивается поверхностный слой 3, свойства которого уже были описаны со ссылкой на рис. 1.
На рис. 4 в качестве примера показано расположение шпал 75 и системы труб. На рис. 4 и 5 показано
соединение трубной системы с холодильным прибором. α обозначает входную трубу для охлаждающего
материала 80, например, охлажденного рассола, а β — обратную трубу для этого охлаждающего материала.
и 8 — регулирующие клапаны. Трубы и 6 соединяются любым желаемым способом с соответствующим
холодильным оборудованием. 85 Из приведенного выше описания чертежей видно, что эти варианты
осуществления приведены лишь в качестве примера изобретения и, кроме того, представлены лишь в виде
схематических диаграмм.
Изобретение, описанное выше и характеризующееся в последующих пунктах формулы изобретения, может
быть, естественно, изменено различными способами и сконструировано несколько иначе.
Подробно описав пункт 95 и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю,
что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_372377.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=372377&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB372377A
[]
Л И _ - Д- q _
hk(1>-""-7
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения Конвенции (Германия): 24 марта 7930 г., 6. Дата подачи заявления на участие в программе F
377 (в Соединенном Королевстве): ноябрь. 4, 7930. № 33,1566/30.
Полная спецификация принята к рассмотрению: 4 мая 1932 г.
Улучшения, касающиеся Тулрбайнса или связанные с ним.
Мы, компания AuKTIEBOLAGET MILO, акционерное общество, должным образом организованное и
существующее в соответствии с законодательством Швеции, расположенное по адресу: Vastra Tradgardsgatan
17, Стокгольм, Швеция, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Уже известны газотурбинные агрегаты, включающие многоступенчатую систему сжатия рабочего вещества,
средства для нагрева сжатого рабочего вещества до высокой температуры при постоянном давлении, а также
многоступенчатую турбинную систему, в которой тепловая энергия нагретого рабочего вещества
преобразуется в механическую энергию, часть которой используется для привода системы сжатия.
Согласно настоящему изобретению предлагается использовать в таких агрегатах, в которых сжатое рабочее
вещество нагревается до температуры не менее 8000 °C, многоступенчатые радиально-поточные реактивные
турбины.
В соответствии с одной из особенностей изобретения могут использоваться двухроторные реактивные
турбины.
В соответствии с еще одной особенностью изобретения предлагается использовать в таком газотурбинном
агрегате одну или несколько одинарных вращающихся радиально-поточных реактивных турбин в сочетании с
одной или несколькими двойными вращающимися радиально-поточными реактивными турбинами.
Хорошо известно, что устойчивость материалов, из которых изготавливаются турбины, к высоким
температурам является ограничивающим фактором в развитии газотурбинных установок. Эффективность
теоретического теплового цикла, а следовательно, и отношение положительной работы к отрицательной,
возрастает по мере повышения максимальной температуры, достигаемой в тепловом цикле. Таким образом,
использование импульсных турбин, рассчитанных на большой перепад температуры в начальных соплах,
представляется оптимальным решением, поскольку температура подвижных лопаток турбин, которые
представляют наибольшие трудности в охлаждении и, кроме того, являются сильно нагруженными деталями,
может быть значительно ниже максимальной температуры, до которой работает [Цена 11-]. Вещество
нагревается.
Подобные аргументы не учитывают эффективность турбинной и компрессорной систем в соотношении
положительной и отрицательной работы цикла, однако в условиях, реализуемых на практике, мы обнаружили,
что это более важный фактор.
Мы обнаружили, что улучшенные результаты могут быть достигнуты за счет использования турбин с
максимально возможной термодинамической эффективностью, что неизбежно предполагает использование
реактивных турбин с радиальным потоком, даже несмотря на то, что использование таких турбин требует
несколько более низкой максимальной температуры теплового цикла.
Реактивные турбины с радиальным потоком особенно подходят для использования в газотурбинных
агрегатах, поскольку в таких турбинах горячие газы поступают в первое лопаточное кольцо, которое может
быть расположено с малым радиусом, и движутся радиально наружу с уменьшением давления и
температуры.
Внутренние части, которые нагреваются сильнее всего, имеют меньшую окружную скорость, чем внешние, из
чего следует, что внутренние части подвергаются меньшему напряжению от центробежных сил, чем внешние,
которые лучше способны противостоять более высоким напряжениям в силу более низкой рабочей
температуры.
Турбина, особенно подходящая для работы с газом, имеет характеристический коэффициент Cu2
(коэффициент Парсона), который больше h 2000 и предпочтительно находится в диапазоне от 2800 до 400,
где euae обозначает сумму квадратов 90 угловых скоростей, а h — падение температуры.
С помощью двухроторных радиально-поточных турбин системы Льюнгстрбма в последнее время были
достигнуты очень высокие КПД, особенно для турбин с противодавлением (см. Zeitschrift des Vereins Deutscher
Ingenieure от 11 января 1930 г.). Термодинамический КПД в 90% в настоящее время вовсе не является
утопией, а может быть достигнут без особых трудностей с помощью турбины вдвое большего размера, чем та,
что упоминается в вышеупомянутой публикации. При использовании турбин еще больших размеров можно
достичь еще более высокой эффективности.
Ниже приведены расчетные значения для двух различных типов газотурбинных агрегатов: один тип — без
впрыска воды и с давлением сжатия 30 кг/см², а другой — с впрыском воды и давлением сжатия 30 кг/см². При
предыдущей температуре газа расширение в обоих случаях составляет 8000 °C абс., что без труда допустимо
для современных строительных материалов. Указанные показатели справедливы для количества воздуха 1 кг
молекул (29 кг) в секунду.
На рисунке Sehedule-I показана как эффективная мощность, которую можно получить с помощью такой
газотурбинной установки без впрыска воды, так и общая тепловая эффективность.
КПД турбины Эффективная мощность Тепловой КПД SCOITDLn I.
% 40 50 кВт - 3300-2000 70 S0 90 700+600+2000+3300 - 4 12 20 Из этого графика видно, что при КПД турбины
ниже 80% такая установка абсолютно неэкономична, и что сначала при КПД турбины 90% установку следует
использовать экономически. Соответствующая газовая турбина с одним лопаточным кольцом и 10000 0. абс.
Повышение температуры приведет лишь к 6% тепловой эффективности и мощности в 1300 кВт.
Вероятно, в ближайшем будущем станет возможным использовать температуру 10000 Дж абс., которая уже
применялась в Schiedule II.
КПД турбины % 40 50 60 Эффективная мощность кВт-40 2400 5000 Тепловой КПД % - 4 9 Из этого графика
видно, что КПД турбин ниже 80% составляет до! экономичный. Во-первых, когда КПД турбины превышает
80%, что может быть достигнуто и превышено за счет использования многоступенчатых радиально-поточных
турбин с полным входом в соответствии с настоящим изобретением, достигается общий тепловой КПД и
эффективная мощность, достаточно высокие для того, чтобы сделать такую установку конкурентоспособной
для определенных целей, например, для пиковых нагрузок. Если изучить себестоимость изготовления такой
установки, то окажется, что она значительно ниже, чем у аналогичной паровой электростанции.
Следовательно, установка газовой турбины может быть более выгодной, если срок ее эксплуатации невелик.
Этот вопрос более подробно обсуждается в нашей спецификации № 33155/30 от той же даты (серийный
номер 368702).
На прилагаемых чертежах в качестве примера показаны конструктивные решения газотурбинных агрегатов в
соответствии с изобретением.
На чертежах:
химическая промышленность.
При этой температуре и КПД турбины 80 и 9 % соответственно, эффективная мощность составляет 4700 и
6400 мкФ, а термический КПД — 21,5 и 29 мкФ соответственно. Если используется детектор/измеритель,
эффективность, конечно же, будет еще выше.
Для турбинной установки типа А вода впрыскивается в продукты сгорания известным способом,
соответствующие данные приведены в Приложении II.
80 90 7500 10200 12800 1-3 18 22 На рисунке 1 показана газотурбинная установка, состоящая из двух частей;
на рисунке 2 показана газотурбинная установка, включающая в себя несколько газовых турбин.
Данный агрегат также описан в наших спецификациях № 85. 83,1.54130, (Серийный номер)
368,317), и 33,157130 той же даты (серийный номер 368,318).
На рисунке 1, 1 обозначает реактивную турбину с радиальным потоком, которая, как известно, состоит из
вращающегося турбинного диска с лопатками для радиального потока рабочей среды. Рабочая среда
поступает в центральное пространство 9 и протекает через систему лопаток в радиальном направлении к
выходному отверстию 95 внутри корпуса турбины, а затем выводится через выходной трубопровод 5 в другие
места потребления.
Турбина 1 установлена на том же валу, что и компрессор 2, который производит 100% воздуха, сжатого до
высокого давления и необходимого для привода агрегата. Этот воздух поступает по трубопроводу 6 от
компрессора 2 и проходит через нагревательный прибор 7.105, в котором воздух нагревается за счет
непрерывного сгорания топлива, подаваемого по трубе 8 к таким нагревательным элементам 1 и 12. Турбина
14 также работает как реактивная турбина с противодавлением и приводит в движение электрические
генераторы 18 и 19, установленные на ее валах.
Вся газотурбинная установка состоит, по существу, из двух частей, из которых турбины 1 и 12 вместе с
компрессорами 2, 3 и 4, приводимыми в движение этими турбинами, образуют компрессорный агрегат, а
турбина 14 с соответствующими 75 электрогенераторами 18 и 19 образует агрегатную часть газотурбинной
установки, обеспечивающую эффективную мощность.
Благодаря тому, что эти составные части отделены друг от друга, газовые турбины, относящиеся к различным
частям, могут регулироваться для выработки различной мощности при нагрузках, отличных от нормальной.
Следует понимать, что компрессорный агрегат должен производить приблизительно 85.
такое количество газа при определенном давлении, которое будет необходимо для того, чтобы общее
энергетическое содержание газов после их нагрева до максимально допустимой температуры для прочности
агрегата соответствовало нагрузке части, вырабатывающей эффективную мощность, и энергии, необходимой
для привода компрессоров.
Турбинный агрегат, показанный на рисунке 95 2, также включает в себя три компрессора 3, 4 и 2, соединенных
последовательно. В данном случае воздух, подлежащий сжатию, поступает через впускной трубопровод 15 и
проходит по трубопроводу 16 от компрессора низкого давления 3 к компрессору среднего давления 4.
Компрессор среднего давления 4 соединен с компрессором высокого давления 2 через трубопровод 17.
Окончательно сжатый воздух 105 отводится по трубопроводу 6 от компрессора 2 и подается в экономайзер
или генератор 21, в котором сжатый воздух нагревается способом, который будет описан позже. 110 Через
трубопровод 22 газ подается в нагревательный аппарат 7, в котором, как уже указывалось выше, он
нагревается путем внутреннего сгорания до температуры, для которой сконструированы турбины. Через
трубопровод 11 рабочая среда подается в турбину 1 реакционного типа, описанную выше, в которой газ
подвергается как тепловому падению, так и расширению. Турбина 1 установлена под углом 120 градусов на
том же валу, что и компрессор высокого давления 2, приводимый в движение той же турбиной.
Через трубопровод 5 рабочая среда подается от турбины 1 к турбине 25.
Ранее газ был повторно нагрет в аппарате 24 (125). Данное устройство для повторного нагрева имеет ту же
конструкцию, что и устройство 7. Топливо, подаваемое в аппарат 24, сгорает, потребляя кислород из
нагреваемого воздуха. При температуре 130 °C турбина может быть сконструирована таким образом, чтобы
выдерживать воздействие высоких температур, учитывая тепловое сопротивление материала. Трубопровод
11 соединяет нагревательный прибор 7 с центральным пространством 9 в турбине. Турбина 1 потребляет
определенную часть энергетического содержания газов, находящихся в трубопроводе 11, то есть рабочей
среды. Часть оставшегося энергетического запаса потребляется турбиной 12, к входному трубопроводу
которой подсоединен выходной трубопровод 5 турбины 1.
Турбина 12 также является радиально-поточной турбиной, работающей по реактивному принципу.
Данная радиально-поточная турбина, согласно известным принципам работы двухроторных
радиально-поточных турбин, включает в себя два ротора, вращающихся в противоположных направлениях и
каждый из которых установлен на валу. На валу одного ротора турбины установлен компрессор 3, а на валу
другого ротора турбины — второй компрессор 4. Компрессор 3 сконструирован в соответствии с известными
принципами, при этом сжимаемый воздух подается через впускной трубопровод 1.5 и под давлением,
создаваемым радиально расположенными лопатками, проходит через компрессор в направлении стрелок,
указанных на чертеже. Компрессор 3 является компрессором низкого давления и соединен через трубопровод
16 с компрессором 4, выполненным как компрессор среднего давления. Компрессор 4 может быть
сконструирован аналогично компрессору 3, но будет рассчитан на более высокое давление и меньший объем
воздуха. Выход компрессора 4 соединен через трубопровод 17 с упомянутым выше компрессором высокого
давления 2.
Кроме того, этот компрессор 2 может быть сконструирован аналогично ранее описанным компрессорам comi5,
но с измененными размерами.
Все компрессоры могут быть снабжены известным способом охлаждающим устройством для сжатого воздуха,
как показано на компрессоре 3, в котором охлаждение достигается путем впрыскивания воды через
трубопровод 20.
После прохождения через газовую турбину 12 и передачи части оставшегося энергетического запаса ее
лопаточной системе, движущая сила направляется по трубопроводу 10 к турбине 14, которая в данном случае
имеет ту же или приблизительно ту же конструкцию, что и газовая турбина 12.
Газовая турбина 14 работает как турбина низкого давления. Таким образом, турбина 14 имеет размеры,
подходящие для работы с большим объемом газа, который является результатом расширения,
произошедшего перед турбиной 14, в процессе сгорания в аппарате 7, при таком избытке воздуха, что общее
содержание кислорода достаточно для поддержания сгорания как в аппарате 7, так и в аппарате 24. Избыток
воздуха на начальной стадии сгорания в данном варианте осуществления настолько велик, что кислорода в
воздухе достаточно для нескольких повторных подогревов газа, как будет объяснено далее. После
прохождения рабочей среды через турбину 23 она подается в турбину 23а. В трубопроводе 25, соединяющем
выход турбины i5 23 с входным отверстием турбины 23a, расположено устройство подогрева 26.
Как турбина 23а, так и турбина 23 установлены на одном валу с генератором 27, приводимым в движение тем
же самым валом.
Трубопровод 28 соединяет выход турбины 23а с входным отверстием турбины 29. Также в этом
соединительном трубопроводе 28 предусмотрено устройство для повторного нагрева 30. Турбина 29
приводит в движение компрессор среднего давления 4, причем эти два аппарата 29 и 4 установлены на одном
валу.
Трубопровод 31 подает газ от турбины 29 к турбине 32. В трубопроводе 31 также размещено устройство для
повторного нагрева газа 33. Выходной патрубок 34 турбины 32 сообщается как с входным патрубком одной
турбины, так и с входным патрубком другой турбины 36. Таким образом, эти две турбины являются турбинами
низкого давления и соединены параллельно друг другу относительно источника рабочей среды. Перед
включением этих двух турбин низкого давления рабочая среда не подвергается повторному нагреву.
Турбина низкого давления 36 установлена на том же валу, что и компрессор низкого давления 3, который
приводится в движение той же турбиной.
Турбины 32 и 35 установлены на том же валу, что и генератор 37, который они приводят в движение.
Выходы турбин 35 и 36 соединены с трубопроводом 38, по которому отработанные газы этих турбин
поступают в регенератор или экономайзер 21.
Часть тепла, все еще присутствующая в отходящих газах, известным способом передается в этом аппарате
21 сжатому воздуху. Аппарат 21 может иметь любую общепринятую форму исполнения и может включать в
себя воздухоподогреватель рекуперативного типа.
Также в этом варианте осуществления весь газотурбинный агрегат состоит из двух отдельных агрегатных
частей, одна из которых образует компрессорный агрегат, а другая служит для выработки эффективной
мощности.
В данном случае агрегат состоит из нескольких турбин меньшего размера, что позволяет подвергать газ
нескольким последовательным циклам нагрева, благодаря чему достигается более эффективное
использование энергии. Также в этом варианте исполнения различные составные части могут работать с
различной мощностью и различной скоростью вращения относительно друг друга, так что каждая составная
часть выдает только ту мощность, которая необходима по отношению к другой части z'7.
В описанных здесь вариантах осуществления газотурбинный агрегат состоит из отдельных агрегатных частей,
причем одна агрегатная часть 8q предназначена исключительно для выработки эффективной мощности, а
другая – исключительно для привода компрессоров.
Конечно, эта составная часть, предназначенная главным образом для обеспечения эффективного
охлаждения, 85 может также включать компрессоры и т. д.
Составная часть, предназначенная главным образом для привода компрессоров, может также включать
генераторы для эффективной подачи электроэнергии.
Однако один из описанных выше вариантов воплощения может считаться наиболее выгодным, особенно в
случаях, когда агрегаты работают при различных нагрузках. В турбине aas необходимо, чтобы эффективная
мощность генерировалась при постоянной скорости вращения турбин; энергию компрессорного агрегата
можно изменять, варьируя число оборотов газовых турбин, относящихся к компрессорному агрегату.
Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы 105
Соседние файлы в папке патенты