×
27.07.2014
216.012.e5b4

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ВПРЫСКА ВОДЫ ОСЕВОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к стационарным газотурбинным установкам (СГТУ), имеющим в своем составе осевой многоступенчатый компрессор. Технический результат достигается тем, что система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, имеющая трубки и выпускные каналы, дополнительно содержит обтекатель, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой направляющей лопатки осевого многоступенчатого компрессора с возможностью образования щелевого канала. Каждая трубка расположена в продольной полости, выполненной в области передней кромки указанной лопатки, и имеет отверстия, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха, а выпускные каналы выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки, при этом щелевой канал и выпускные каналы выполнены в каждой направляющей лопатке осевого многоступенчатого компрессора с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха. При этом каждая трубка имеет теплозащитный материал. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, не вызывающей дополнительные гидравлические и волновые потери, а также не требующей высокой степени очистки воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стационарным газотурбинным установкам (СГТУ), имеющим в своем составе осевой многоступенчатый компрессор, и может быть использовано в теплоэнергетике, газоперекачивающих станциях, наземных и судовых транспортных средствах.

Потребляемая компрессором мощность прямо пропорциональна расходу G, начальной температуре Т и теплоемкости Cp воздуха, зависит также от степени сжатия πк, показателя изоэнтропического сжатия k и изоэнтропического КПД ηиз.

Известны системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора (Середа С.О., Гильмедов Ф.Ш., Сачкова Н.Г. Расчетные оценки изменения характеристик многоступенчатого осевого компрессора под влиянием испарения воды в его проточной части // Теплоэнергетика. 2004. №1, с.60-65; Середа C.O., Гильмедов Ф.Ш., Мунтянов И.Г. Экспериментальное исследование влияния впрыска воды во входной канал многоступенчатого компрессора на его характеристики // Теплоэнергетика, 2004, №5, с.66-71). Хотя изменение основных характеристик (мощности, степени сжатия, КПД компрессора, удельного расхода топлива) СГТУ было неоднозначным, ожидалось, что мощность и полезная мощность газотурбинной установки будут расти. За счет снижения температуры среды (паровоздушной смеси) при определенных расходах воды мощность на привод компрессора могла снижаться, это естественно приводило бы к увеличению полезной мощности СГТУ для совершения механической работы. Дополнительно, снижение температуры на входе в компрессор должно вызвать увеличение плотности среды, что (аналогично влиянию температуры окружающей среды) приводит к росту общей мощности СГТУ.

В работе (Григорьяни P.P., Залкинд В.И., Зайгарник Ю.А., Иванов П.П., Мурахин С.А., Низовский В.Л. Особенности поведения жидкой фазы в высокооборотных компрессорах конверсионных газотурбинных установок, их влияние на характеристики и эффективность «влажного» сжатия // Теплоэнергетика. 2007. №4, с.55-62) экспериментально установлено, что впрыскиваемая во входном сечении компрессора вода выпадает при сжатии в ступенях в осадок, которая, увлекаясь во вращательное движение в межлопаточных каналах компрессора, испытывая действие центробежных сил, образует слой жидкой пленки в радиальных зазорах рабочих лопаток компрессора.

Жидкая сплошная пленка имеет небольшую площадь поверхности раздела фаз. В этих условиях даже при благоприятных условиях (повышение температуры в процессе сжатия) дальнейшее испарение воды будет затруднено. За характерные времена пребывания паровоздушной смеси в тракте многоступенчатого компрессора полное испарение образовавшейся пленки воды не происходит. По этой причине системы впрыска воды в ступенях среднего и высокого давления (Ануров Ю.М., Пеганов А.Ю., Скворцов А.В., Беркович А.Л., Полищук В.Г. Расчетное исследование влияния впрыска воды на характеристики компрессора газотурбиной установки ГТ-009 // Теплоэнергетика. 2006. №12, с.13-24) заслуживают особого внимания.

Известна система впрыска мелкодисперсной воды осевого многоступенчатого компрессора по патенту РФ на полезную модель №95764, МПК F04D 19/02, F04D 29/00, 10.07.2010.

Впрыск мелкодисперсной воды предлагается проводить через систему струйных форсунок, вынесенных в поток, установленных перпендикулярно потоку с шагом не более 100 мм.

Авторы известной системы впрыска воды считают, что максимального испарения воды можно добиться при равномерном заполнении всего объема среды мелкодисперсными каплями, и дают оценочные рекомендации по выбору температуры (200…250°C) впрыскиваемой воды, при этом температура воды не увязана с местным давлением и температурой среды.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система впрыска мелкодисперсной воды осевого многоступенчатого компрессора по патенту РФ на полезную модель №72514, МПК F04D 19/02, F04D 29/00, 20.04.2008, имеющая трубки и выпускные каналы.

Впрыск мелкодисперсной воды производят через систему струйных форсунок, вынесенных в поток, причем для обеспечения равномерного заполнения проходного сечения концентрацией капель воды по высоте лопаток предлагается угол впрыска менять в интервале от 110 до 180 град.

Основным недостатком известных технических решений является то, что конструктивные элементы системы впрыска воды, расположенные в потоке, вызывают дополнительные гидравлические потери, а также являются источниками волновых потерь в лопаточных венцах следующих ступеней ниже по потоку.

Недостатком известной системы впрыска является также повышенное требование к степени очистки воды.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, не вызывающей дополнительные гидравлические и волновые потери, а также не требующей высокой степени очистки воды.

Технический результат достигается тем, что система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, имеющая трубки и выпускные каналы, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит обтекатель, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора с возможностью образования щелевого канала, каждая трубка расположена в продольной полости, выполненной в области передней кромки указанной лопатки, и имеет отверстия, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха, а выпускные каналы выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки, при этом щелевой канал и выпускные каналы выполнены в каждой лопатке направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха. При этом каждая трубка имеет теплозащитный материал.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой изображена предлагаемая система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора.

На фиг.1 цифрами обозначены:

1 - обтекатель лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора,

2 - выпускные каналы на передней кромке лопатки направляющего аппарата,

3 - щелевой канал,

4 - трубка для подачи воды,

5 - теплозащитный материал,

6 - продольная полость лопатки направляющего аппарата,

7 - отверстия, выполненные в трубке по высоте лопатки.

Система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора имеет трубки 4 для подачи воды и выпускные каналы 2.

Отличием предлагаемой системы впрыска воды является то, что она дополнительно содержит обтекатель 1, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора (неподвижной или поворотной направляющей лопатки ступеней многоступенчатого компрессора) с возможностью образования щелевого канала 3.

Каждая трубка 4 расположена в продольной полости 6, выполненной в области передней кромки указанной лопатки.

Каждая трубка 4 имеет отверстия 7, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха.

Каждая трубка 4 имеет теплозащитный материал 5.

Выпускные каналы 2 выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки.

Щелевой канал 3 и выпускные каналы 2 выполнены в каждой лопатке направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора (неподвижной или поворотной направляющей лопатки ступеней многоступенчатого компрессора) с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха.

Впрыск воды осуществляется следующим образом.

Подачу перегретой воды осуществляют по трубке 4, расположенной в продольной полости 6 по высоте лопатки направляющего аппарата.

Для снижения количества подведенной теплоты в элементы конструкции лопатки направляющего аппарата поверхность трубки 4 может быть покрыта теплозащитным материалом 5.

Трубка 4 по высоте лопатки направляющего аппарата имеет ряд отверстий 7. Отверстия 7 обеспечивают равномерный расход паров по сечению потока воздуха (в этом случае исключается продольное перетекание пароводяной смеси в продольной полости 6 по высоте лопатки направляющего аппарата, а также образовавшейся паровоздушной смеси в межлопаточных каналах).

Суммарное сечение отверстий 7 в сотни раз меньше общего сечения отверстий выпускных каналов 2, а также сечений щелевых каналов 3, образованных поверхностями профиля (передней кромкой) лопаток направляющего аппарата и обтекателей 1. Поэтому основной перепад давления реализуется на отверстиях 7 трубки 4.

Пространство между трубкой 4 и продольной полостью 6 заполняется двухфазной пароводяной смесью с давлением, практически равным локальному значению давления среды pj. Полного испарения перегретой воды не происходит по причине резкого снижения температуры среды, при этом теплота воды расходуется на испарение - фазовый переход части воды в режиме взрывного кипения. Температура образовавшейся пароводяной смеси существенно ниже местной температуры воздушного потока. Перегретая вода на выходе из выпускных каналов 2 к поверхности лопаток направляющего аппарата мгновенно испаряется, равномерное перемешивание паров воды с основным потоком происходит на малых расстояниях в турбулентном потоке.

Истечение пароводяной смеси происходит по щелевым каналам 3 с небольшим перепадом, следовательно, с небольшой скоростью касательно к поверхностям лопатки направляющего аппарата.

Тем самим исключается отрыв вдуваемого потока, достигается устойчивость газодинамической пленки. При этих условиях за счет снижения коэффициента трения обеспечиваются минимальные гидравлические потери.

Итак, для снижения мощности на сжатие воздуха, потребляемой осевым многоступенчатым компрессором, необходимо:

- подачу перегретой воды в воздушный поток проводить на передней кромке лопаток направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора;

- впрыск воды следует проводить при температуре насыщения, соответствующей сумме локальных значений давления и перепада давления в форсунках впрыска, роль которых в предлагаемой системе впрыска выполняет система отверстий 7 трубки 4, подводящей перегретую воду;

- подачу перегретой воды следует проводить по трубке 4, расположенной в продольной полости 6, выполненной по высоте лопаток и имеющей наружное теплозащитное покрытие 5.

За счет частичного испарения перегретой воды пространство между трубкой 4 и стенками продольной полости 6, заполняется двухфазной пароводяной смесью с давлением, практически равным локальному значению давления среды pj, с температурой существенно ниже локальной температуры воздушного потока, за счет чего реализуются благоприятные условия для снижения рабочей (паровоздушной) среды компрессора.

Подача пароводяной смеси, имеющей температуру ниже температуры воздушного потока, происходит по щелевому каналу 3, образованному между поверхностью профиля (передней кромкой) лопаток направляющего аппарата и обтекателя 1, под небольшим перепадом, за счет чего достигается устойчивость завесы, снижаются гидравлические потери, в турбулентном потоке последующей ступени происходит полное перемешивание пароводяной завесы с основным (воздушным) потоком с образованием паровоздушного потока с более низкой температурой.

Таким образом, в предлагаемой системе впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора отсутствуют конструктивные элементы, расположенные в потоке, что не вызывает дополнительных гидравлических и волновых потерь, при этом снижается потребляемая компрессором мощность на сжатие воздуха. Кроме этого, в предлагаемой системе впрыска не требуется высокая степень очистки воды.


СИСТЕМА ВПРЫСКА ВОДЫ ОСЕВОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 161-164 of 164 items.
26.08.2017
№217.015.e418

Способ работы термоэлектрического генератора

Изобретение относится к способу круглогодичной и круглосуточной термоэлектрической генерации, а именно к способу прямого преобразования солнечной радиации в электрическую энергию сочетанием фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей для обеспечения экологически чистым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626242
Дата охранного документа: 25.07.2017
19.01.2018
№218.016.00ff

Способ опознавания объекта в когерентном свете

Изобретение может быть использовано для привязки и ориентации на местности при наведении теплового источника излучения на местности. Способ включает формирование первого и второго световых пучков с длинами волн λ и λ с помощью первого и второго коллиматоров, оптические оси которых образует угол...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629716
Дата охранного документа: 31.08.2017
19.01.2018
№218.016.010e

Адаптивное цифровое прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в повышении точности обработки данных. Для этого в блок прогноза адаптивного цифрового прогнозирующего устройства, содержащий три...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629643
Дата охранного документа: 30.08.2017
17.02.2018
№218.016.2ca0

Цифровое прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов и может быть использовано в цифровых системах контроля и наведения. Техническим результатом является увеличение времени прогноза в пять раз. Устройство содержит три...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643645
Дата охранного документа: 02.02.2018
Showing 161-170 of 179 items.
10.04.2016
№216.015.31c3

Способ изготовления фильтра интерференционного

Способ изготовления фильтра интерференционного включает в себя оптическое соединение между собой N цилиндрических оптических элементов с образованием многокомпонентного интерференционного фильтра. На боковую поверхность каждого оптического элемента наносят интерференционное покрытие, на входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580179
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.08.2016
№216.015.4e61

Установка для подземной газификации топлива

Изобретение относится к устройствам для выработки тепловой и электрической энергии по месту их генерации путем преобразования твердых углеводородных топлив в газообразное топливо за счет осуществления внутрипластовой подземной огневой газификации. Установка содержит газовую турбину,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595126
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.67e6

Теплообменная труба

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В теплообменной трубе со скругленными выемками на наружной поверхности и соответствующими им скругленными выступами высотой h на внутренней поверхности, которые нанесены с шагом S, скругленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591376
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.73d8

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного дистанционного контроля рабочего состояния опорных высоковольтных изоляторов. Технический результат: обеспечение возможности определения момента возникновения преддефектного состояния за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597962
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.82fe

Способ получения брикетов

Изобретение раскрывает способ получения брикетов, включающий обезвоживание шлама и последующее его прессование при давлении 30-35 МПа, характеризующийся тем, что используют высушенный замазученный карбонатный шлам химводоочистки тепловых электрических станций с влажностью не более 4%,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601316
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83ad

Установка подготовки твердого топлива к сжиганию

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для подготовки твердого топлива к сжиганию на тепловых электрических станциях (ТЭС). Установка подготовки твердого топлива к сжиганию содержит технологически соединенные между собой тракт сырого топлива, бункер сырого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601399
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8c9e

Установка для производства пиролизного топлива

Изобретение относится к области низкотемпературного быстрого пиролиза и может быть использовано для производства топлива из биомассы мелкораздробленной древесины. Установка содержит технологически связанные между собой накопительный бункер исходного дисперсного сырья (ИДС) (25), камеру горения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604845
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.9a79

Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении дистанционного контроля. заявленный способ оптического контроля состояния изолирующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609823
Дата охранного документа: 06.02.2017
25.08.2017
№217.015.a26f

Устройство адсорбционно-биологической очистки сточных вод промышленных предприятий

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях промышленных предприятий. Устройство адсорбционно-биологической очистки сточных вод промышленных предприятий содержит технологически связанные между собой линию подачи сточных вод 12,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606989
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.ba9c

Установка для получения нагретых газов из углеродсодержащего материала

Изобретение относится к области получения нагретых газов из твердых углеродсодержащих веществ и может быть использовано в энергетике. Установка для получения нагретых газов из углеродсодержащего материала содержит реактор кипящего слоя 1 для конверсии углерода с трубопроводом 6 подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615690
Дата охранного документа: 06.04.2017
+ добавить свой РИД