Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
СА СБ СВ СД СЕ СЖ СИ СК СЛ СМ СН СО СП СР СТ СУ СФ СХ СЦ СЪ СЫ

Современная газовая турбина

 
Современные газовые турбины в основном работают на жидком топливе, однако кроме жидкого топлива может использоваться газообразное: как естественный природный горючий газ, так и искусственный газ, получаемый особым сжиганием твердых топлив любых видов. Представляет практический интерес перспектива сжигания угля в местах его залегания. При этом под землю компрессорами в необходимом количестве подается воздух, производится специальное сжигание угля с образованием горючего газа, который затем подается по трубам к газотурбинным установкам. Впервые в мире такая опытная электростанция построена в Тульской области.
Современные газовые турбины в основном работают па жидком топливе, однако, кроме жидкого топлива может использоваться газообразное: как естественный природный горючий газ, так и искусственный газ, получаемый особым сжиганием твердых тонлив любых видов. Заманчива перспектива сжигания угля в местах его залегания. При этом компрессорами под землю в необходимом количестве подается воздух, производится специальное сжигание угля с образованием горючего газа, который затем подается по трубам к газотурбинным установкам. Впервые в мире такая опытная электростанция построена в Тульской области.
Современные газовые турбины большей частью работают на жидком топливе. На многих установках используется газообразное топливо, в том числе природный горючий газ или искусственный генераторный газ, а также горючий газ подземной газификации твердых топлив. Успешно проводятся исследования по применению в газотурбинных установках ( ГТУ) твердого топлива.
Современные газовые турбины редко работают на твердом топливе. К сожалению, работа газовой турбины на твердом топливе также возможна только при условии решения некоторого если. На этот раз если - это очиститель, стоящий за камерой сгорания.
Современные газовые турбины работают преимущественно по циклу с горением при р const как без регенерации тепла отработавших в турбине газов, так и с регенерацией этого тепла.
Почти все современные газовые турбины работают по такой схеме, при которой продукты сгорания проходят через ее проточную часть. Поэтому в газовых турбинах топливо должно содержать очень малое количество золы и других вредных примесей.
Схема газопаровой контактной установки с использованием отходящего тепла. Рабочая температура перед современными газовыми турбинами обычно составляет величину порядка 700 С и выше. Это заведомо позволяет при парциальных давлениях водяного пара до 10 ата пренебречь зависимостью теплосодержания перегретого водяного пара от давления, не выходя за пределы обычной точности технических расчетов.
Основные схемы охлаждения рабочих лопаток газовых турбин. При параметрах, применяемых в современных газовых турбинах, значение среднего коэффициента теплоотдачи от газового потока к поверхности лопатки весьма велико и составляет около 800 - 1200 ккал / м - ч-град. В случае же создания высокотемпературных турбин теплоотдача может существенно возрасти как из-за стремления увеличить теплоперепад в ступени, так и ввиду увеличения оптимальных давлений газового потока.
Зависимость эксерге-тического КПД предельного регенеративного цикла от отношения температур при 0 7. Как показывают данные испытаний, для современных газовых турбин ( в особенности авиационных) произведение ai по достигает значения 0 7 и выше.
Изменение кислотности масла в процессе работы двигателя. Двигатели сверхзвуковых пассажирских самолетов будут подобны современным газовым турбинам, но с более высокими значениями нагрузки на подшипники и зубчатые передачи, с более высокими температурами газовых и воздушных потоков. Значительно увеличится количество тепла, выделяющегося в результате трения.
Какие способы охлаждения лопаток применяются в современных газовых турбинах.

Этим объясняется тот факт, что большинство современных газовых турбин исполняется со сгоранием при постоянном давлении.
Температура газов перед их поступлением на лопатки в современных газовых турбинах достигает 850 - 870 С, и чем она выше, тем экономичнее турбина. Это вынуждает изготавливать детали газовых турбин из специальных жаропрочных сплавов. Однако при наличии в золе топлива ванадия ( что типично для мазутов, получаемых из сернистых нефтей) и эти сплавы могут подвергаться интенсивной коррозии. Натрий в золе стимулирует ванадиевую коррозию и поэтому содержание его также должно быть ограничено.
Наибольшее распространение получил цикл р const, по которому работают современные газовые турбины. Цикл v const был осуществлен в некоторых опытных экземплярах газовых турбин, в частности в ряде выполненных конструкций турбин Хольцварта.
Зависимость ах - а ( 5 для. Задача создания такого метода расчета является далеко не простой, особенно если учесть, что лопатки современных газовых турбин обычно закрученные и имеют переменные по высоте сечения. В силу этих обстоятельств метод решения рассматриваемой задачи в полном объеме до настоящего времени не создан, и поэтому при практических расчетах приходится прибегать к различным упрощениям. Так, например, ряд методов расчета поля температур в лопатке строится в предположении постоянства теплообмена по контуру лопатки и соответственно постоянства температуры в сечении, другие методы - в предположении постоянства температуры по высоте лопатки. Конечно, для практического использования таких приближенных методов очень важна экспериментальная проверка пределов допустимости принятых упрощений.
Схема парогазовой установки с высоконапорным парогенератором. Газотурбинная и паротурбинная установки, объединенные в единой тепловой схеме, образуют комбинированную парогазовую установку. При этом сочетание высокотемпературного подвода теплоты ( температура газов перед современной газовой турбиной составляет 1100 - 1300 С) с низкотемпературным отводом тепла из конденсатора паровой турбины обеспечивает существенное повышение кпд цикла, а значит, экономичности производства электрической энергии.
Следовательно, эту часть процесса сжатия и расширения при малых давлениях выгоднее осуществлять в лопаточных машинах ( центробежных, осевых компрессорах и газовой турбине), которые более эффективны для работы с большими объемами газа при относительно низких давлениях и температурах. Повышение давления л температуры выпускных газов, обусловленное работой поршневого двигателя с высоким наддувом, не является препятствием для применения турбины, так как по условию прочности лопаток современные газовые турбины могут надежно работать до температуры 800 С.
Распределение температур в роторе турбины. Температура газа перед турбиной 650 С. Температура охлаждающего воздуха ( К. 320 С.| Поле температур охлаждаемой обоймы цилиндра газовой турбины фирмы Броун Бовери. На рис. 3 - 1 показаны продольные разрезы компрессоров и турбин, конструкции узлов которых являются типичными для фирмы Броун Бовери. Газовая турбина имеет сварной барабанный ротор, состоящий из отдельных дисков. Ротор современной газовой турбины имеет обычно не более семи ступеней. Диски выполнены без центрального отверстия, что способствует большей прочности их и меньшим температурным напряжениям при запуске. Лопатки последних ступеней укрепляются демпфирующей связующей проволокой для повышения жесткости. Осевой компрессор имеет 16 - 24 ступени. Ротор компрессора, как и турбины, выполняется сварным из отдельных дисков. Рабочие лопатки компрессора изготовляются с высаженным хвостом и удерживаются в пазах ротора промежуточными телами. Корпусы компрессора отливаются из чугунаи имеют горизонтальный разъем.
В отличие от компрессора в турбине техническая работа совершается газом над лопатками турбины и имеет поэтому положительный знак. Одновременно с совершением технической работы увеличивается кинетическая энергия газа. В современных газовых турбинах применяется охлаждение лопаток потоком холодного воздуха, который подается от специального компрессора в каналы, проходящие в лопатках.
Принцип работы газовой турбины аналогичен паровой. Однако рабочим телом здесь являются продукты сгорания топлива. Почти все современные газовые турбины работают по такой схеме, при которой продукты сгорания проходят через ее проточную часть. Поэтому в газовых турбинах топливо должно содержать очень малое количество золы и других вредных примесей.
Жаропрочность зависит от химического состава, структуры и технологии изготовления сплава. Среди конструкционных сталей перлитного класса наиболее высокой жаропрочностью обладают молибденосодержащие стали, например хромомолибденовые, хро-момолибденованадиевые, хромомолибденовольфрамованадиевые. При особенно высоких температурах, характерных для современных газовых турбин и реактивных двигателей, материалами нагруженных деталей служат специальные сплавы на никелевой, кобальтовой, молибденовой п смешанных основах ( фиг.
Это относится в первую очередь к ротору газовой турбины, диск которой работает в области пластической деформации и у которой может наблюдаться заметная вытяжка лопаток. Более того, у газовой турбины возможны и дефекты: обгар лопатки, обрыв частей лопатки и даже обрыв полной лопатки. Эти дефекты могут привести к возникновению неуравновешенных сил, измеряющихся сотнями килограммов и даже несколькими тоннами. Так, обрыв лопатки создает на современной газовой турбине неуравновешенную силу в 7 - 10 т, вектор которой вращается с огромной скоростью ( более 10 000 об / мин. Очевидно, что такой дефект при обычной ( жесткой) конструкции опор ротора должен привести к аварии и даже к катастрофе. Указанные дефекты могут возникать у газовой турбины как во время длительной эксплуатации, так и особенно в период форсировки и доводки конструкции двигателя на заводе.
Для того чтобы достигнуть в газовых турбинах значения коэффициента полезного действия того же порядка, что и в паровых, начальная температура газа должна быть на 100 - 150 выше, чем температура пара. Высокая температура, низкие давления, большие расходы и малое число ступеней придают конструкциям газовых турбин специфический характер. Как правило, облопачивание первых ступеней газовых турбин выполняется из жаропрочной стали аустенитного класса. Это относится как к рабочим, так и к направляющим лопаткам, так как при температуре 650 - 750, характерной для современных газовых турбин, даже при сравнительно невысоких напряжениях в направляющих лопатках приходится выбирать окалиностой-кие материалы. По тем же соображениям горячие газовпускные патрубки турбин, внутренние части камер сгорания и внутренние обечайки горячих газопроводов выполняются из жаростойкой аустенитной стали.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11