ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Развитие и современное состояние комбинированных установок — Основные принципиальные схемы из "Комбинированные парогазовые установки и циклы " Парогазовая установка с раздельными контурами рабочих т. [c.9] Вся история теплоэнергетики отмечена своеобразным соревнованием между паровыми и газовыми циклами. [c.11] Уровень техники в XVIII в. исключал возможность создания газового теплового двигателя поэтому Ползунов и Уатт использовали в качестве промежуточного рабочего тела водяной пар, давший полезный эффект в условиях низких температур и несовершенных поршневых машин. Спустя столетие технический прогресс привел к появлению поршневых двигателей внутреннего сгорания, где рабочим телом является уже не водяной пар, а газ. К настоящему времени эти двигатели практически полностью вытеснили поршневую паровую машину. [c.11] По аналогичным причинам появление тепловых турбинных двигателей также было связано с использованием парового цикла. До сих пор паровая турбина занимает в энергетике господствующее положение. Однако увеличение рабочих температур или сокращение необратимых потерь в проточной части турбомашин создало бы преимущества для энергетических газотурбинных установок (ГТУ). Это направление весьма перспективно в связи с изменением энергетического баланса СССР и выделением значительного количества жидкого и газообразного топлива для нужд энергетики. [c.11] В настоящее время обратный паровой цикл с редуцированием является единственным круговым процессом, практически применимым в компрессионных холодильных машинах и тепловых насосах. Лишь значительное улучшение гидродинамических процессов в турбомашинах позволило бы с успехом использовать газообразные рабочие тела и в этих областях техники. [c.11] Однако, наряду с противопоставлением газообразных и парообразных агентов в качестве рабочих тел для энергетических установок, можно заметить и другую тенденцию — стремление максимально использовать положительные качества как тех, так и других рабочих тел путем их совместного применения в едином энергетическом комплексе. [c.12] Камера сгорания к турбоустановке П. Д. Кузьминского показана на рис. 1-1. Тепло, выделившееся при сгорании топлива (керосина) частично отдавалось воде, протекавшей через змеевики, охлаждавшие стенки камеры. Вода в змеевиках находилась при давлении, превышавшем 50 ат, что должно было исключить парообразование и отложение накипи в трубках. Перегретая вода, вытекая в камеру сгорания, снижала давление в несколько раз и частично обращалась в пар. Перед соплами турбины должна была образовываться газопаровая смесь, используемая далее в проточной части в качестве рабочего агента. [c.12] То обстоятельство, что к продуктам сгорания добавлялся водяной пар, требующий ничтожных затрат мощности на предварительное сжатие, значительно увеличивало общую полезную работу. Относительная эффективность этого метода тем больше, чем больше необратимые потери в системе. [c.12] В начальный период развития газотурбостроения непосредственный впрыск воды в газовый тракт мог обусловить не только возрастание работоспособности потока, но и общее увеличение к. п. д. установки, выполненной по простой схеме. [c.13] В современных ГТУ непосредственный впрыск воды, хотя и увеличивает мощность установки, но, как правило, снижает ее оптимальный к. п. д. Это связано с тем, что в условиях увеличившихся относительных к. п. д. газового цикла присущие ему необратимые потери с избытком компенсируются более высокой средней температурой подвода тепла. Несмотря на это, ГТУ с увлажненным газовым потоком в последние годы являются объектом усиленного внимания. Здесь речь идет прежде всего о маневренных установках, рассчитанных на пиковые режимы работы. В таких условиях некоторое снижение к. п. д. может компенсироваться снижением капитальных затрат и увеличением предельной мощности. Важное значение имеет также возможность быстрого запуска. Необходимо, однако, подчеркнуть, что, несмотря на термодинамически менее выгодный цикл, средний эксплуатационный к. п. д. ГТУ в условиях резко переменных режимов может даже возрасти благодаря увлажнению газового потока. [c.13] Непосредственный впрыск воды в газовый тракт позволит, таким образом, сохранить, а возможно, даже увеличить все положительные свойства ГТУ, выполненных по простой схеме. Одновременно резко сократятся удельные капиталовложения, а предельная мощность повысится. [c.13] Фирма Броун-Бовери исследовала возможность форсировки обычных ГТУ путем впрыска воды в камеру сгорания [Л. 1-31. Но вопрос о том, не угрожает ли проточной части турбины отложение солей на лопатках, если впрыскиваемая вода не является дистиллятом, остался открытым. Проведенные до сих пор эксперименты были кратковременными, а для выводов практического характера необходим длительный эксплуатационный опыт. [c.13] Поэтому в настоящее время генерация пара для газопаровых установок должна осуществляться, как правило, в поверхностных парогенераторах. Термодинамические характеристики установок могут остаться при этом неизменными, а принципиальная конструктивная схема камеры сгорания должна напоминать схему П. Д. Кузьминского. [c.13] Среди различных вариантов схем, рассчитанных на работу турбины на смеси продуктов сгорания с водяным паром, особое место занимает схема с генерацией пара только за счет отходящего тепла [Л. 1-4]. Мощностные характеристики у этой схемы не хуже, чем у схемы с впрыском воды в газовый тракт (если количество впрыскиваемой воды не превыщает 8—20% весового расхода воздуха, подаваемого компрессором). Но с термодинамической точки зрения схема с котлом-утилизатором, генерирующим пар, подаваемый в газовый тракт, как правило, соверщеннее схемы с впрыском воды (при выборе умеренных степеней сжатия она приближается по оптимальному к. п. д. к ГТУ с развитой регенерацией), а по характеристикам переменных режимов, показателям капитальных вложений и по предельной мощности превосходит эти газотурбинные установки. [c.14] Оптимальные степени повышения давления в рассматриваемой схеме близки к величинам, характерным для обычных ГТУ. Это позволяет легко решить как задачу удаления солей, так и проблему водоснабжения. В итоге данная схема допускает немедленное создание газопаровых установок на основе использования стандартного оборудования и может рассматриваться, как важный вклад в дело повышения технико-экономических показателей обычных ГТУ. Это особенно существенно в случае комбинированной выработки тепловой и электрической энергии [Л. 1-5]. [c.14] Наряду с комбинированными установками, предусматривающими непосредственный контакт пароводяного рабочего тела с продуктами сгорания, известны установки и без такого контакта. Каждое рабочее тело движется в них по самостоятельному, изолированному контуру, а взаимодействие между рабочими телами осуществляется лишь в форме теплообмена в аппаратах поверхностного типа. Такое решение оправдывается рядом факторов, например, необходимостью увеличить интервал между средними температурами подвода и отвода тепла, утилизировать в одном цикле тепло, неизбежно отводимое из другого цикла, и т. д. [c.14] Неоднократно делались попытки использовать в паровом двигателе тепло, отводимое в систему охлаждения поршневых двигателей внутреннего сгорания. [c.14] В дальнейшем фирма строила парогенераторы Велокс в сравнительно широком масштабе, причем к настоящему времени в СССР накоплен и собственный опыт их эксплуатации и исследования [Л. 1-10]. [c.16] Парогенераторы Велокс применялись в установках относительно небольшой мощности при невысокой температуре питательной воды. Это имело существенное значение, так как позволяло достаточно охлаждать уходящие газы, несмотря на отсутствие в котельной установке воздухоподогревателя. [c.16] В 1944—1947 гг. А. Н. Ложкин предложил установку, рабо-таюпцую по комбинированному циклу постоянного давления и обеспечивающую выработку газовой турбиной полезной мощности. [c.16] Вернуться к основной статье