Теплообмен в газотурбинных установках

ТЕПЛООБМЕН В ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ [c.224]

Потери энергии, связанные с преодолением гидравлических сопротивлений, существенно влияют на экономичность газотурбинных установок. Гидравлические сопротивления вызывают падение полного давления в газовоздушных трактах, камерах сгорания и теплообменных аппаратах газотурбинной установки, о изменение давления оценивается либо разностью полных давлений входа и выхода Ар = р — р, либо коэффициентом восстановления полного давления, равного отношению этих давлений а = [c.193]

Основное применение в газотурбинных установках, так же как и в других теплообменных аппаратах, в настоящее время нашли гладкотрубные поверх-208 [c.208]

Выбор теплоносителя определяется также типом АЭС (см. рис. В-2). В одноконтурной АЭС он является одновременно и рабочим телом. В паротурбинных установках в качестве теплоносителя — рабочего тела применяется вода, а для получения из нее пара реактор выполняют кипящим. В газотурбинных установках теплоноситель (рабочее тело) — газ. В двухконтурных АЭС выделенное в реакторе тепло передается рабочему телу в парогенераторе через теплообменную поверхность. В качестве теплоносителя используют воду, газ и органические вещества. Во всех случаях рабочим телом является вода, из которой ге- [c.339]

Воздухоподогреватели могут быть, очевидно, только поверхност- ными аппаратами, поскольку давление нагреваемого сжатого воздуха выше давления греющего (отработавшего) газа. Воздухоохладители выполняются поверхностного типа так же, как и в паротурбинных установках ( 2). В газотурбинных установках преимущественно используются трубчатые теплообменные аппараты, но в последнее время стали находить применение и пластинчатые конструкции ( 27). [c.20]

В паротурбинных электростанциях и в тепловых сетях находят применение водоводяные теплообменники различного назначения, довольно близкие по конструкции. Это охладители конденсата дренажа на электростанциях и различные водоводяные подогреватели в тепловых сетях. Охладители конденсата применяются для устранения возможности вскипания воды на участках с более низким давлением, в частности, на линии всасывания насосов в целях обеспечения их бесперебойной работы. Тепло, выделяемое при охлаждении конденсата первичного пара, используется обычно для нагрева более холодного основного конденсата турбины, что может повысить к. п. д. паротурбинной установки на несколько десятых процента. Водоводяные теплофикационные подогреватели (абонентские бойлеры) применяются в тепловых сетях в тех случаях, когда нецелесообразно подавать потребителю непосредственно сетевую воду, поступающую из теплофикационных подогревателей ТЭЦ, например, при больших утечках воды у потребителя или возможности ее загрязнения. Подогрев идущей к потребителю воды производится в поверхностном теплообменнике с использованием тепла сетевой воды, которая при помощи сетевых насосов циркулирует между абонентскими и теплофикационными подогревателями ТЭЦ. В газотурбинных установках все теплообменные аппараты, в частности, воздухоподогреватели и воздухоохладители работают без изменения агрегатного состояния теплоносителей. [c.108]

В теплообменных аппаратах газотурбинной установки помимо интенсификации теплообмена с целью уменьшения поверхности нагрева важно обеспечить небольшие гидродинамические сопротивления по газовому и воздушному тракту. Ниже излагается разработанная автором методика и общие зависимости между тепловыми и гидродинамическими характеристиками поверхности теплообмена, к. п. д. аппарата и его основными конструктивными размерами поверхностью нагрева, объемом, весом, фронтальным сечением и длиной пути теплоносителя. Это не только позволяет определить для заданных условий необходимые основные размеры аппарата, но и изучать влияние отдельных факторов и производить сопоставление поверхностей теплообмена и конструкций аппаратов различных видов. [c.147]

В газотурбинных установках подогрев сжатого рабочего воздуха может осуществляться либо за счет впрыскивания топлива — в виде внутреннего теплоподвода, либо за счет внешнего теплоподвода через соответствующие теплообменные поверхности. В так называемом открытом цикле компрессор всасывает воздух из атмосферы с давлением и температурой окружающей среды, а турбина выбрасывает его вновь в атмосферу, но с более высокой температурой. Подогрев воздуха за счет внутреннего теплоподвода возможен только в открытом цикле. В замкнутом цикле используется все время [c.115]

В обычных паросиловых и газотурбинных установках теплообмен происходит при малых скоростях, позволяющих пренебречь кинетической энергией рабочего тела по сравнению с его теплосодержанием. В комбинированных установках с впрыском воды в газовый тракт теплообмен может возникнуть при значительных скоростях поступательного движения. В некоторых из ранее рассмотренных системах охлаждения лопаточного аппарата неизбежен теплообмен в сжимаемом потоке. Процессы теплообмена в сжимаемых потоках будут приобретать все большее практическое значение в связи с техническим прогрессом. [c.129]

Г оризонтальные и вертикальные вращающиеся регенеративные теплообменники относятся к аппаратам непрерывного действия, они более компактны и характеризуются более интенсивным теплообменом. Ротор 4 регенеративного подогревателя воздуха в мощных газотурбинных установках с насадкой 3 в виде набора сеток из коррозионно-стойкой проволоки диаметром 0,3,,,0,4 мм вращается в статоре 5 (рис. 4,2,8), С помощью радиальных перегородок ротор разделен на секторы, чем достигается отделение потоков газа и воздуха. Схема движения воздуха и газа противоточная, хотя [c.400]

В транспортных газотурбинных установках мощностью до 1 МВт может быть использован вращающийся регенеративный теплообменный аппарат с дисковым ротором карманного типа (рис. 4.2.9). Несущая и теплопередающая функции ротора разделены. Каркас диска образован массивными боковыми полотнами 2, связанными поперечными каркасными рамками. В полотнах прорезаны отверстия, в которые вставлены стаканы 3, образующие сквозные цилиндрические окна - карманы. В каждый карман помещен рабочий элемент 8 насадки, представляющий собой усеченный конус из многослойной плетеной сетки из коррозионно-стойкой стали. Поскольку рабочие элементы имеют очень небольшую площадь контакта с металлическими конструкциями ротора, они мало подвержены действию резко изменяющихся температур. Температура опорных поверхностей уплотнений 5 в рабочем режиме превышает 400 °С, что позволяет изготовлять их из графита. [c.401]

Практика показывает, что температура газов, выходящих из газовой турбины, всегда выше температуры воздуха, поступающего в камеру сгорания. Это позволяет совершенствовать процесс превращения теплоты в механическую работу путем передачи теплоты отработавших газов воздуху, выходящему из компрессора и поступающему в камеру сгорания. Этот теплообмен между отработавшими газами и нагнетаемым воздухом осуществляется в специальном регенераторе трубчатого или пластинчатого типа. Применение регенератора дает возможности довести эффективный КПД газотурбинной установки до 0,31 вместо 0,20—0,25 (без регенератора). [c.259]

Изучение теплообмена при вязкостном течении в призматических и цилиндрических (но некруглых) трубах представляет большой интерес с точки зрения создания компактных теплообменных систем. Вопросы компактности очень важны для многих теплообменных устройств, в частности для систем охлаждения ядерных реакторов. Примером компактных систем могут служить регенеративные теплообменники с вращающейся насадкой, применяемые в котельных и газотурбинных установках. Насадка таких теплообменников представляет собой систему узких каналов треугольной или прямоугольной формы. [c.259]

Способы передачи тепла. Преобразование теплоты в механическую работу в двигателях внутреннего сгорания и газотурбинных установках, охлаждение тяговых электрических машин и аппаратов, подогрев топлива, охлаждение наддувочного воздуха и многие другие процессы на тепловозах сопровождаются теплообменом, т. е. передачей тепловой энергии (теплоты) от одного тела к другому. Природа тел, между которыми проходит теплообмен, может быть различной, в теплообмене могут участвовать твердые, жидкие и газообразные тела. Теплота может передаваться либо непосредственно от тела к телу (например, от твердого тела к твердому, жидкому или газообразному или наоборот), либо более сложными путями (например, от твердого тела к твердому, но не непосредственно, а через промежуточный теплоноситель — жидкость или газ). Передача тепла между жидкими и газообразными телами также может проходить либо непосредственно (при их смешивании или через свободную поверхность жидкости), либо через разделяющую их потоки перегородку (твердую стенку). [c.55]

В технике широкое применение находят машины, работа которых связана с движением газа. Процессы течения газа имеют место в поршневых двигателях при впуске свежего заряда и выпуске отработавших газов в компрессорах и турбинах, применяемых в газотурбинных и реактивных двигателях, в паросиловых установках и агрегатах наддува двигателей внутреннего сгорания в проточных камерах сгорания, теплообменных аппаратах, эжекторах и других устройствах. [c.105]

Теплообмен всего дисперсного потока с поверхностью нагрева реализуется в тех случаях, когда одна из сред находится под повышенным давлением, когда необходим теплообмен без прямого контакта охлаждающей (греющей) среды и дисперсного материала либо при теплоотводе от тел с внутренним источником тепла. Часто дисперсный поток является промежуточным теплоносителем. Исключение — одноконтурные схемы атомных установок с пропуском запыленных потоков через турбину [Л. 380] либо технологические установки, в которых дисперсный поток является непосредственно греющим (охлаждаемым) веществом, В ряде случаев при разработке пароперегревателей, регенераторов газотурбинных и т. п. установок целесообразно выполнять камеру нагрева насадки по регенеративному принципу (рис. [c.385]

Моделирующие устройства, использование в самонастраивающихся системах управления G 05 В 13/04 Моечные машины (для очистки поверхности вообще В 05 С центрифуги для моечных машин В 04 В электромагнитные клапаны F 16 К 11/24) Мойка транспортных средств В 60 S Молекулярные (насосы D 19/04 сита, выбор для сорбционных насосов В 37/04) F 04 Молниеотводы, установки на летательных аппаратах В 64 D 45/02 Молотки (деревянные, изготовление В 27 М 3/16 использование для очистки теплообменных и теплопередающих каналов F 28 G 1/08-1/10, 3/10-3/14 В 25 Д (пневматические 9/00 электрические 11/00) ручные (В 25 D 1/00-1/04 изготовление ковкой или штамповкой В 21 К 5/14)) Молоты и их детали J 7/00-7/46 использование для гибки металлов D 5/01, 7/06) В 21 комбинированные со свободнопоршневыми двигателями F 01 В 11/04] Момент инерции, определение G 01 М 1/10 Монопланы В 64 С 39/10 Монорельсовые [ж.д. (В 61 В 13/04-13/06 локомотивы и моторные вагоны В 61 С 13/00) подвесные тележки подъемных кранов В 66 С 11 /06 транспортные средства, электрические тяговые системы для них В 60 L 13/00] Монотипы В 41 В 7/04 Монтаж [газотурбинных установок F 02 С 7/20 запасных колес [c.113]

В настоящее время промышленное применение имеют газовые турбины с горением при постоянном давлении, работающие по открытому циклу, т. е. с забором наружного воздуха и сбросом отработавших продуктов горения (газа) в атмосферу. На фиг. 6 показаны различные схемы газотурбинных установок, включающие ряд теплообменных аппаратов. В установке, показанной нафиг. 6, а, единственным теплообменником является воздухоподогреватель (регенератор) 5, в котором при помощи тепла отходящих газов производится подогрев сжатого в компрессоре 4 воздуха. Затем охлажденные газы идут на выхлоп ( открытая схема), а подогретый воздух поступает в камеру сгорания 2, куда топливным насосом 1 (при жидком топливе) или газовым компрессором (при газообразном) подается топливо. Из камеры сгорания горячие газы поступают в турбину 5, где производят механическую работу, расширяясь до давления выхлопа.Наличие воздухоподогревателя существенно увеличивает к. п. д. установки с 22—23 до 25—27%. [c.17]

Упаковочные [материалы <65/00 устройства для манипулирования ими 61/(00-10) машины 33/04 конструктивные элементы 1/02, 3/00, 5/02, (35-65)/00> элементы (57-81)/00] В 65 В Уплотнение изделий и материалов перед упаковкой В 65 В 13/20, 63/02 материам (загруженного в тару В 65 В 1/20-1/26 при изготовлении фасонных изделий из глины, керамики и т. п. В 28 В 1/04)> Уплотнения (как элемент конструкции) [В 65 D <для баков и цистерн 88/(42-50), 90/08 элементов тары, сосудов и т. п. 53/(00-10), 55/06) в буксах ж.-д. транспортных средств В 61 F 15/(22-26) F 01 ((вращающихся золотников распределительных механизмов L 7/16 роторных С 19/(00-12)) двигателей турбин (D 11/(00-10) лабиринтные D 11/02 радиальные D 11/06)) в газгольдерах переменной емкости F 17 В 1/04-1/08 F 02 (в газотурбинных установках С 7/28 в ДВС F 11/00) F 16 <в гидравлических амортизаторах и демпферах F 9/36 деталей машин (J 15/(00-56) гидравлические или газовые J 15/(40-42)) в невыключаемых муфтах D 3/84 подшипников С 33/(72-82) подъемных клапанов К 1/(226-228, 26-28) в соединениях (труб L 17/(00-06), 21/2-21/04 шлангов L 33/(16, 18)) шпинделей (штоков) клапанов, кранов и задвижек К 41/(00-18)) В 60 (для крыш J 7/195 уплотнительные прокладки в кузовах R 13/06) транспортных средств люков вагонов В 61 D 7/22 F 04 насосов и компрессоров необъемного вытеснения D 29/(08-16) роторных компрессоров С 27/(00-02)) в резервуарах для нанесения жидкости В 05 С 11/115 в осветительных устройствах F 21 V 31/02 в теплообменных и теплопередающих устройствах F 28 L 33/(16, 18)] Уплотнительные материалы и составы С 09 К 3/10 Упорные подшипники F 16 С 17/(04-08), 19/(12-32) Упоры <для бревен в лесопильных станках В 27 В 27/(00-10) буферные на ж.-д. путях В 61 К 7/18 В 66 С (на подкрановых путях 7/16 для тележек подъемных кранов 11/26)) [c.200]

С 50-х годо XX в. газотурбинные установки стационарного назначения начали строиться в ряде стран в широком диапазоне мощностей 50—30 000 квт. Был достигнут экономический к. п. д. (в зависимости от мощности) 15—34%. Температура газа в начале расширения у большинства газовых турбин имеет величину порядка-650—750° С, что определяется длительностью эксплуатации и возможностями металлургии жароупорных сталей. Проектируются газотурбинные установки на 40 000 и 50 000кег. В газовых турбинах замкнутого цикла (см. стр. 192) можег быть достигнуто значение экономического к. п. д. 50% и выше, хотя их сооружение усложняется необходимостью создавать в теплообменниках громадные теплообмен ные поверхности. Весьма перопективным является использование в газотурбинных установках в качестве рабочего тела гелия или углекислоты, нагреваемых в атомных реакторах на атом ньпх электростанциях. В етом случае возможно достижение высоких мощностей порядка 200 000—300 000 квг в одном агрегате. [c.542]

Перспективными являются разработки регенераторов типа газо-Бзвесь для установок, характерных значительным перепадом давления между греющей средой и нагреваемым газом (газотурбинные установки, МГД-установки открытого цикла и пр.). Основные трудности, возникающие в подобных условиях, связаны с герметичным разделением — соединением теплообменных камер. Пример решения такой задачи в аппаратах типа движущийся слой будет рассмотрен далее. В случае газовзвеси она может быть значительно упрощена применением не твердого, а жидкого дискретного компонента. [c.371]

Отработавший газ после газотурбинной установки целесообразно направлять в теплообменный аппарат для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, или направлять для нужд коммунального хозяйства (для получения горячей воды, пара и т. п,)-На Тх-диаграмме к, п, д. цикла газотурбинной установки с подводом тепла при р = onst. определяем из соотношения площадей (см. рис. 18-3). [c.281]

Атомная энергетика исчисляет свою историю с июня 1954 г., когда в СССР в г. Обнинске была введена в строй первая в мире АЭС мощностью 5 МВт. Основным элементом АЭС является ядерный реактор — источник энергии. Теплоноситель реактора (насыщенный, перегретый пар или гелий) достаточно высоких параметров можно иепользо-вать непосредственно в качестве рабочего тела паро- или газотурбинной установки (одноконтурная схема АЭС). В реакторе е водой под давлением, гелием с умеренной температурой или натрием теплота теплоносителя передается рабочему телу паротурбинной установки в специальных теплообменных аппаратах, что приводит к двухконтурным или трехконтурным схемам АЭС. [c.340]

Особенность водяного циркуляционного охлаждения масла ГТУ — отсутствие контакта воды в теплообменных аппаратах (маслоохладителях) с высоконагретыми поверхностями, так как температура охлаждаемого масла не превышает 358 К, Таким образом, на поверхности теплообмена в маслоохладителях газотурбинной установки кипение охлаждаемой воды не происходит, а происходит лишь ее нагрев, что исключает интенсивное на-кипеобразование. Незначительные отложения накипи на поверхности теплообменника со стороны водяной полости приводят только к постепенному снижению эффективности работы маслоохладителей. Своевременное обнаружение уменьшения эффективности теплообмена в этом случае не представляет особых трудностей. [c.127]

Для повышения эффективности теплотехнологических систем, работающих в широком интервале перепадов температуры между теплоносителями, часто оказывается целесообразным применение регенеративных теплообменных аппаратов, например, в высокотемпературных технологических установках для подогрева газообразных компонентов горения, газотурбинных установках, воздухоразделительных установках, низкотемпературных установках разделения газов, холодильногазовых машинах и др. [c.393]

В паро- и газотурбинных установках и в тепловых сетях применяются разнообразные по назначению, конструкции и роду используемых теплоносителей теплообменные аппараты, работающие без изменения агрегатного состояния теплоносителей. [c.108]

К теплообменным аппаратам, работающим без изменения агрегатного состояния теплоносителей, следует также отнести радиаторы, т. е. поверхностные охладители, применяемые на некоторых энергопоездах и газотурбинных установках для охлаждения циркуляционной воды наружным воздухом. Рассматриваемая группа теплообменных аппаратов имеет различные конструктивные формы и назначение. Одни аппараты выполняются одноходовыми по обоим теплоносителям, однокорпусными с гладкими трубами, другие многоходовыми, многокорпусными (секционными), оребренными. Каждая из конструкций имеет свои преимущества и недостатки. Так, например, преимущество секционных конструкций состоит в том, что из одинаковых секций комбинацией их последовательного и параллельного соединения можно получить разные и притом довольно значительные поверхности теплообмена. Кроме того, в секционных конструкциях полностью устраняется возможность протечек теплоносителя между отдельными ходами (см. фиг. 39, 40),. что обычно бывает в межтрубном пространстве однокорпусного многоходового аппарата. Этим объясняется широкое распространение секционных конструкций, несмотря на их некоторые существенные недостатки большие гидродинамические сопротивления, большие габариты, высокая стоимость поверхности нагрева из-за увеличения количества наиболее дорогостоящих элементов — трубных досок, фланцевых соединений, переходных камер. [c.109]

Области применения газотурбинных установок. Газотурбинные установки имеют следующие важные достоинства возможность получения больших мощностей в одном агрегате небольшая потребность в охлаждающей воде возможность сжигания меьее дефицитных тяжелых жидких топлив с относительно большим содержанием серы компактность установки и простота обслуживания быстрый пуск установки возможность сочетания с теплофикацией. Наряду с этим для получения высоких к. п. д. газотурбинной установки необходимо применять высокие начальные температуры газа, которые в настоящее время ограничиваются главным образом жаростойкостью используемых материалов. Кроме того, для повышения к. п. д. приходится усложнять установку включением теплообменных аппаратов с большими [c.223]

В лево части рпс. Ы4 показана схема регенеративного тепло-обмепипка газотурбинной установки, а в правой части тгриведен процесс в энтропийной диаграмме. Здесь. имеет место неравновесный теплообмеп между двумя телами 1 кг продуктов сгорания, отдающих тепло в изобарическом процессе 1-2, и 1 кг сжатого воздуха, получающего тенло В изобарическом процессе 3-4. Требуется определить эксергетическую потерю, сопровождающую такой теплообмен, если температура окружающей среды равна о=17°С. Утечки тепла С о в окружающую среду ие учитываются. [c.55]

К первому типу пластинчатой поверхности можно отнести конструкцию воздухоподогревателя Невского завода имени Ленина (НЗЛ) для газотурбинной установки, разработанную и исследованную Антуфьевым В. М. [2], [5]. Поверхность теплообмена набирается из пластин, имеющих овалообразные штамповки. В связи с тем, что пластины свариваются только по краям, то они воспринимают давление таплоносителей и передают его на корпус. Это обусловливает большую толщину и вес поверхности теплообмена и корпуса, ограничивает возможность применения такой поверхности при давлениях выше 4—5 атм. Приведенные в главах II и IV результаты сопоставления пластинчатой поверхности НЗЛ с разработанной и исследованной авторами пластинчатой поверхностью повышенной турбулентности показывают преимущества последней. Широкое распространение получают в последнее время теплообменные аппараты, набираемые из пластин различной формы штамповок на прокладках и стягиваемых двумя нажимными плита- [c.23]

Предназначены для использования тепла отработавших в газовой турбине продуктов сгорания в целях подогрева циклового воздуха. Воздухоподогреватели иногда называются регенераторами. В воздухоподогревателях газовых турбин с открытым циклом происходит теплообмен между продуктами сгорания и цикловым воздухом, причем давление продуктов сгорания близко к атмосферному, а давление воздуха определяется напором, создаваемым осевым компрессором. Подогрев циклового воздуха повышает коэффициент полезного действия газотурбинной установки. Для газотурбинных установок типа ГТ-700-5 и ГТ-700-4 применяются пластинчатые воздухоподогреватели, где в качестве поверхности теплообмена используются профильные листы из аустенитной стали. Выштамповка листов образует каналы для прохода продуктов сгорания и волнообразную щель для йрохода циклового воздуха. [c.67]

Теплоносители в теплообменных аппаратах могут сохранять свое агрегатное состояние (теплообменники) и изменять его (испарители, конденсаторы). В схемах АЭС с реакторами типов ВВЭР, РБМК, БН применяются различные теплообменники и парогенераторы, где теплоносителями являются вода, пароводяная смесь, водяной пар, жидкий натрий, углекислый газ, гелий, четырехокись азота. Рабочим телом паротурбинной установки служит водяной пар, газотурбинной — гелий [2, 3, 5, 7, 8, 15—18, 20, 31, 34]. [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...