RU2268379C1 - Ground-based gas-turbine engine - Google Patents
Ground-based gas-turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268379C1 RU2268379C1 RU2004136859/06A RU2004136859A RU2268379C1 RU 2268379 C1 RU2268379 C1 RU 2268379C1 RU 2004136859/06 A RU2004136859/06 A RU 2004136859/06A RU 2004136859 A RU2004136859 A RU 2004136859A RU 2268379 C1 RU2268379 C1 RU 2268379C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- collector
- compressor
- exhaust
- turbine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Газотурбинный двигатель наземного применения относиться к области машиностроения и может быть использован при создании газотурбинных двигателей авиационного типа, предназначенных для привода различных машин, например генераторов тока или газовых компрессорных станций магистральных трубопроводов для транспортировки природного газа.A land-based gas turbine engine belongs to the field of mechanical engineering and can be used to create aircraft-type gas turbine engines designed to drive various machines, for example, current generators or gas compressor stations of main pipelines for transporting natural gas.
Известны газотурбинные двигатели (ГТД), например двигатель НК-38СТ ОАО «СНТК им. Н.Д.Кузнецова», двигатель ПС-90ГП-1 ОАО «Пермский моторный завод», используемые в качестве привода газовых компрессоров газоперекачивающих агрегатов, компрессорных станций, генераторов тока на электростанциях, содержащие газогенератор и свободную (или силовую) турбину, преобразующую энергию газового потока после рабочей турбины газогенератора в энергию вращательного движения ее ротора и передающую крутящий момент потребителю («Анализ основных компоновочных и технических решений, принятых различными производителями ГПА при их разработке» альбом ОАО «Сумское НПО им М.В.Фрунзе», 2001 г., стр.77, 80, см. приложение).Known gas turbine engines (GTE), for example, the engine NK-38ST OJSC "SNTK im. ND Kuznetsova ”, engine PS-90GP-1 of Perm Engine Company OJSC used as a drive for gas compressors of gas pumping units, compressor stations, current generators in power plants containing a gas generator and a free (or power) turbine that converts gas energy flow after the working turbine of the gas generator into the energy of the rotational motion of its rotor and transmitting torque to the consumer ("Analysis of the main layout and technical solutions adopted by various GPU manufacturers when they were developed tke ”album of OJSC“ Sumy NPO named after MV Frunze ”, 2001, p. 77, 80, see appendix).
Наиболее близкой по технической сущности является компоновка двигателя НК-16-18СТ серии 2, разработанного ОАО КПП «Авиамотор» и ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение» (изготовитель), принятый за прототип, который содержит газогенератор и свободную (или силовую) турбину, преобразующую энергию газового потока после рабочей турбины газогенератора в энергию вращательного движения ее ротора (Рекламный проспект ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», приводной газотурбинный двигатель НК-16-18СТ серии 2, смотри копию в приложении).The closest in technical essence is the layout of the NK-16-18ST series 2 engine, developed by Aviamotor OJSC and Kazan Motor-Building Production Association OJSC (manufacturer), adopted as a prototype that contains a gas generator and a free (or power) turbine that converts the energy of the gas stream after the working turbine of the gas generator into the energy of the rotational motion of its rotor (Promotional brochure of OJSC Kazan Motor-Building Production Association, NK-16- driving gas turbine engine 18ST series 2, see copy in the appendix).
Характерной особенностью известных двигателей, в том числе и принятого за прототип, является то, что количество воздуха, подаваемого компрессором газогенератора (цикловой воздух) на вход в его камеру сгорания значительно, в 4 и более раза, превышает необходимое для обеспечения сгорания топлива. Это продиктовано температурными ограничениями со стороны применяемых конструкционных материалов деталей и узлов, работающих в условиях высоких температур.A characteristic feature of known engines, including those adopted as a prototype, is that the amount of air supplied by the compressor of the gas generator (cycle air) to the entrance to its combustion chamber is significantly, 4 or more times higher than that necessary to ensure fuel combustion. This is dictated by temperature limitations from the applied structural materials of parts and assemblies operating at high temperatures.
Известные двигатели обеспечивают относительно низкий коэффициент полезного действия (КПД), составляющий у двигателя НК-16 СТ, например, всего 29%.Known engines provide a relatively low coefficient of performance (COP), which is the engine NK-16 ST, for example, only 29%.
Задачей предлагаемого технического решения является существенное повышение КПД по отношению к известньм двигателям, в том числе и двигателей серии НК-16-18 СТ.The objective of the proposed technical solution is a significant increase in efficiency in relation to the well-known engines, including engines of the NK-16-18 ST series.
Поставленная задача решается за счет того, что газотурбинный двигатель наземного применения содержит компрессор, коллектор чистого воздуха, коллектор смешанного воздуха, камеру сгорания, рабочую турбину, свободную силовую турбину, улитку выхлопную, при этом улитка выхлопная дополнительно снабжена эжектором, соединенным воздуховодом с коллектором чистого воздуха, установленным за компрессором, и воздуховодом подачи смеси воздуха с выхлопными газами с коллектором смешанного воздуха, расположенным перед камерой сгорания.The problem is solved due to the fact that the land-based gas turbine engine contains a compressor, a clean air collector, a mixed air collector, a combustion chamber, a working turbine, a free power turbine, an exhaust snail, while the exhaust snail is additionally equipped with an ejector connected to the clean air collector by an air duct installed behind the compressor and the duct for supplying a mixture of air with exhaust gases with a mixed air manifold located in front of the combustion chamber.
На чертеже схематично изображен газотурбинный двигатель наземного применения, который содержит компрессор 1, коллектор чистого воздуха 2, коллектор смешанного воздуха 3, камеру сгорания 4, рабочую турбину 5, свободную силовую турбину 6, улитку выхлопную 7 с эжектором, воздуховод отбора чистого воздуха 8, воздуховод подачи смеси воздуха с выхлопными газами 9.The drawing schematically shows a land-based gas turbine engine, which contains a compressor 1, a clean air manifold 2, a mixed air manifold 3, a combustion chamber 4, a working turbine 5, a free power turbine 6, an exhaust snail 7 with an ejector, a clean air intake duct 8, an air duct supplying a mixture of air and exhaust gases 9.
За компрессором 1 установлен коллектор чистого воздуха 2, соединенный воздуховодом отбора чистого воздуха 8 с эжектором выхлопной улитки 7, установленной на выходе свободной силовой турбины 6. За коллектором чистого воздуха 2 расположены коллектор смешанного воздуха 3, соединенный воздуховодом 9 подачи смеси воздуха с выхлопными газами с эжектором выхлопной улитки 7, камера сгорания 4 и рабочая турбина 5.Behind the compressor 1, a clean air collector 2 is installed, connected by a clean air intake duct 8 with an exhaust snail ejector 7 installed at the output of a free power turbine 6. Beyond the clean air collector 2, there is a mixed air collector 3 connected by an air duct 9 to supply the mixture of air and exhaust gases ejector exhaust snails 7, the combustion chamber 4 and the working turbine 5.
Газотурбинный двигатель наземного применения работает следующим образом. Атмосферный воздух, забираемый компрессором 1, поступает в установленный на его выходе коллектор чистого воздуха 2 и по воздуховоду отбора чистого воздуха 8 в качестве «активной» составляющей в эжектор, установленный в выхлопной улитке 7 на выходе из свободной силовой турбины 6. При такой компоновке из атмосферы забирают часть необходимого по массе количества циклового воздуха. Вторую, недостающую часть воздуха добирают с помощью эжектора, размещенного в улитке выхлопной 7 из потока выхлопных газов. Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления, которое превышает необходимое, рассчитанное для полного количества воздуха, участвующего в цикле. «Активный» воздух, проходя через выхлопную улитку 7 с эжектором, захватывает часть выхлопных газов и в смеси с ними по воздуховоду подачи смешанного воздуха 9 поступает через коллектор сжатого воздуха 3 на вход в камеру сгорания 4. Происходит рециркуляция части циклового воздуха. Последующая часть цикла происходит, как и у двигателя, взятого за прототип.A gas turbine engine of land use works as follows. Atmospheric air taken by compressor 1 enters the clean air collector 2 installed at its outlet and through the clean air intake duct 8 as an “active” component into the ejector installed in the exhaust coil 7 at the outlet of the free power turbine 6. With this arrangement, atmospheres take part of the required mass amount of cyclic air. The second, missing part of the air is obtained using an ejector placed in the exhaust snail 7 from the exhaust gas stream. The air is compressed in the compressor 1 to a pressure that exceeds the required calculated for the total amount of air involved in the cycle. "Active" air, passing through an exhaust coil 7 with an ejector, captures part of the exhaust gases and is mixed with them through the mixed air supply duct 9 through a compressed air manifold 3 to the entrance to the combustion chamber 4. A portion of the cyclic air is recycled. The next part of the cycle occurs, as in the engine, taken as a prototype.
Сущность предлагаемого технического решении состоит в том, что в качестве циклового воздуха в термодинамическом цикле двигателя используется не только атмосферный воздух, забираемый и нагнетаемый компрессором газогенератора непосредственно из атмосферы, но и воздух, смешанный с продуктами сгорания, забираемый из выхлопной системы на выходе из свободной силовой турбины двигателя, содержащий достаточное количество кислорода и имеющий температуру приблизительно такую же, что и воздух на выходе из компрессора.The essence of the proposed technical solution consists in the fact that as the cyclic air in the thermodynamic cycle of the engine, not only atmospheric air taken and pumped by the gas generator compressor directly from the atmosphere is used, but also air mixed with combustion products taken from the exhaust system at the outlet of free power engine turbines containing a sufficient amount of oxygen and having a temperature approximately the same as the air leaving the compressor.
Отбор чистого воздуха сразу после компрессора, смешивание его с выхлопными газами с помощью эжектора и подача в камеру сгорания уже разогретой смеси позволяет снизить количество топлива, сжигаемого в камере сгорания, то есть расходуемого двигателем, что и определяет более высокий КПД двигателя с рециркуляцией циклового воздуха по сравнению с известными.The selection of clean air immediately after the compressor, mixing it with exhaust gases using an ejector and supplying an already heated mixture to the combustion chamber reduces the amount of fuel burned in the combustion chamber, i.e. consumed by the engine, which determines a higher efficiency of the engine with recirculation of cyclic air by compared with the known.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136859/06A RU2268379C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Ground-based gas-turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136859/06A RU2268379C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Ground-based gas-turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2268379C1 true RU2268379C1 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35873493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004136859/06A RU2268379C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Ground-based gas-turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2268379C1 (en) |
-
2004
- 2004-12-16 RU RU2004136859/06A patent/RU2268379C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090193809A1 (en) | Method and system to facilitate combined cycle working fluid modification and combustion thereof | |
CA2507977C (en) | Method and apparatus for operating an intercooler for a gas turbine engine | |
US20040163391A1 (en) | Method for operating a partially closed, turbocharged gas turbine cycle, and gas turbine system for carrying out the method | |
RU2012115106A (en) | TURBINE ENGINE WITH PARALLEL SHAFT | |
US20160172954A1 (en) | Power plant combining magnetohydrodynamic generator and gas turbine | |
NL8702834A (en) | PLANT FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY AND METHOD FOR OPERATING SUCH PLANT. | |
CA3012085C (en) | Method and equipment for combustion of ammonia | |
CN105849370B (en) | The two-spool industrial gas turbine engine of high-pressure ratio | |
EP1992811B1 (en) | Aircraft combination engines exhaust thrust recovery | |
CN215979532U (en) | Internal and external mixed combustion engine | |
US5271216A (en) | Method for increasing the compressor-related pressure drop of the gas turbine of a power plant | |
US20150377108A1 (en) | Dual fuel engine system | |
CN113756900A (en) | Internal and external mixed combustion engine | |
RU2268379C1 (en) | Ground-based gas-turbine engine | |
CN215979531U (en) | Internal and external mixed combustion engine | |
US11053851B2 (en) | Supplementary air injection system for gas turbines | |
RU2334113C1 (en) | Microturbine | |
CN113756901A (en) | Internal and external mixed combustion engine | |
RU2037634C1 (en) | Method of heightening efficiency of gas-turbine plant | |
RU2186224C2 (en) | Method and device for starting and supplying gas to gas-turbine power plant | |
RU2334886C1 (en) | Combined heat-recovery cooled gas turbine power plant | |
RU88067U1 (en) | INTEGRATED AIR TURBINE POWER INSTALLATION | |
RU64289U1 (en) | GAS TURBINE ENGINE | |
RU2334114C1 (en) | Gas turbine vehicle propulsion unit | |
RU83544U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081217 |