3. Схема и цикл гту с регенерацией теплоты уходящих газов.
Схема ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов.
Одним из способов повышения экономичности ГТУ является использование теплоты отработавших в турбине газов для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Для этого воздух, сжатый в компрессоре, перед камерой сгорания нагревают в регенераторе продуктами сгорания, отработавшими в газовой турбине. Продукты сгорания отдают часть теплоты воздуху и выбрасываются в атмосферу, а подогретый воздух поступает в камеру сгорания.
Термодинамический цикл ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов в T,s-диаграмме.
Площадь I показывает в T,s-диаграмме количество теплоты, полученное одним килограммом воздуха в регенераторе, а площадь II – количество теплоты, отданной одним килограммом продуктов сгорания воздуху.
Регенерация позволяет повысить экономичность ГТУ за счет экономии топлива на 20 … 25 %.
4. Встроенные кольцевые камеры сгорания гту, их конструкции и принцип работы.
Схема кольцевой камеры сгорания.
В кольцевых камерах сгорания зона горения I имеет форму кольцевой полости обычно шириной 150 – 200 мм, которая образуется цилиндрами 1 и 2. Два других соосно расположенных цилиндра (9 и 8) составляют кожух камеры. Первичный воздух через воздухоподводящее устройство 4 поступает в зону горения I. Вторичный воздух направляется по кольцевым зазорам 6 и 7 к смесительным насадкам 5, через которые поступает в зону II, где смешивается с продуктами сгорания, понижая тем самым их температуру. В воздухоподводящем устройстве 4, на входе в зону горения I, по всей окружности расположены форсунки 3. За счет этого обеспечивается хорошее перемешивание топлива с воздухом и горение по всему кольцевому пространству. Число форсунок может достигать 10 – 20, но иногда это бывает одна вращающаяся форсунка.
5. Лопатки газовых турбин (сопловые, рабочие): особенности конструкции, материалы, способы изготовления.
Сопловые лопатки устанавливают непосредственно в корпусе турбины или же закрепляют в специальных обоймах, вставляемых в корпус. Их размещают по всей окружности, обеспечивая тем самым полный подвод газа к рабочим лопаткам.
Рабочие лопатки газовых турбин с целью получения более высокого КПД почти всегда для всех ступеней выполняют закрученными, с уменьшающимся сечением по высоте лопатки. Способы крепления рабочих лопаток применяют такие же, как и в паровых турбинах. Хорошо зарекомендовало себя в работе при высоких температурах и больших нагрузках крепление лопаток елочным хвостом. Оно отличается высокой прочностью, позволяет легко производить смену лопаток и осуществлять охлаждение дисков и хвостовиков лопаток путем продувки воздуха через монтажные зазоры.
Рабочие лопатки без охлаждения делают сплошными, а при внутреннем охлаждении – полыми или же с продольными отверстиями в теле.
Сплошные лопатки часто у вершины имеют утончения, что уменьшает опасность возникновения аварии при задевании о корпус турбины. В этом случае можно уменьшить радиальные зазоры, а значит, и потери за счет утечки газа через них. Иногда на концах лопаток выполняют бандажные полки, которые способствуют повышению КПД ступени и улучшают вибрационные характеристики.
Для сопловых и рабочих лопаток применяются жаропрочные материалы, способные сопротивляться действию высоких механических нагрузок и температур. Поэтому для лопаток газовых турбин используют сплавы на никелевой основе (нимоники), которые способны при реально действующих механических нагрузках и необходимом сроке службы выдержать температуру 800-850 °С.
