CC BY
41
Надані результати дослідження газотурбінних двигунів (ГТД) з повітряними теплоутилізу-ючими турбінними установками (ПТТУ) в діапазонах температури повітря перед турбіною 573- 873 К і ступеня підвищення тиску в компресорі 2,5-12. Визначені показники ПТТУ для використання з серійними ГТД різних фірм в діапазоні потужностей 16-25 МВт
Ключові слова : утилізація, схема, двигун, нагрівач
Приведены результаты исследования газотурбинных двигателей (ГТД) с воздушными теплоутилизирующими турбинными установками (ВТТУ) в диапазонах температуры воздуха перед турбиной 573-873 К и степени повышения давления в компрессоре 2,5-12. Определены показатели ВТТУ для использования с серийными ГТД различных фирм в диапазоне мощностей 16-25 МВт
Ключевые слова: утилизация, схема, двигатель, нагреватель
Results of research gas turbine (GT) with air heat recovery turbine unit (AHRTU) in ranges of air temperature in inlet of the turbine from 573 up to 873 K and a degree of pressure ratio in the compressor from
2,5 up to 12 are presented. Basic parameters AHRTU for use with serial GT various firms over the range capacities from 16 up to 25 MW are determined Key words: utilization, scheme, engine, heater
УДК 621.452.004
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОТУБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВОЗДУШНЫМИ ТУРБИННЫМИ ТЕПЛОУТИЛИЗИРУЮЩИМИ УСТАНОВКАМИ
О . С . К у ч е р е н к о
Ведущий инженер-конструктор*
С . Н . М о в ч а н
Начальник отдела*
А . А . Ф и л о н е н к о
Кандидат технических наук, первый заместитель директора*
В . Н . Ч о б е н к о
Начальник отдела* *ЦНИОКР «Машпроект» ГП НПКГ «Зоря»—«Машпроект» пр. Октябрьский, 42а, г. Николаев, Украина, 54018 Контактный тел.: (0512) 22-13-48 E-mail: spe@mashproekt.nikolaev.uз
В . В . К у з н е ц о в
Кандидат технических, доцент, ведущий научный сотрудник**
Контактный тел.: 050-493-02-76 E-mail: aootnet@ukr.net
А . П . Ш е в ц о в
Доктор технических наук, профессор, главный научный
сотрудник** Контактный тел.: (0512) 37-64-43 E-mail: aootnet@ukr.net **Открытое акционерное общество «НЭТ» а/я 17, г. Николаев, Украина, 54030
Постановка проблемы и ее связь с важными научными и практическими заданиями
Утилизация теплоты отработавших газов газотурбинных двигателей (ГТД) позволяет повысить их мощность и экономичность. Одним из способов утилизации теплоты отработавших газов является применение воздушной теплоутилизирующей турбинной установки (ВТТУ). В этих установках рабочим телом, утилизирующим теплоту отработавших газов ГТД, является воздух. Однако, использование такого способа для серийных ГТД, работающих совместно
с ВТТУ затрудняется из-за отсутствия данных по увеличению КПД, мощности и снижению вредных выбросов.
Анализ последних исследований и публикаций, в которых начато решение данной проблемы
Идея использования ВТТУ не нова [1, 2, 3, 4, 5, 9], но реализация таких установок с серийно выпускаемыми ГТД требует дополнительных исследований эффективности их совместной работы.
Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы, которым посвящена данная статья
В проведенных исследованиях отсутствуют результаты влияния тепловой схемы ВТТУ и характеристик ГТД на суммарные показатели мощности, экономичности и экологической безопасности.
Цель и задачи исследования
Целью исследования является определение эффективных параметров рабочего процесса и основных схемных решений перспективных ВТТУ для ГТД серийно изготавливаемых различными фирмами.
Достижение указанной цели сводится к решению следующих задач.
1. Исследование характеристик ВТТУ различных тепловых схем в диапазоне температуры воздуха перед турбиной Т3 от 573 до 873 К и диапазоне степени повышения давления в компрессоре пк от 2,5 до 12.
2. Определение основных показателей ГТД с ВТТУ для ГТД серийно изготавливаемых различными фирмами.
Изложение основного материала исследований с обоснованием полученных результатов
Эффективность утилизации теплоты ВТТУ зависит от эффективностей процессов в турбокомпрессоре и нагревателе-утилизаторе. Эффективность процессов в турбокомпрессоре зависит от тепловой схемы ВТТУ, значений температуры воздуха перед турбиной и степени повышения давления в компрессоре. Температура рабочего тела перед турбиной ВТТУ при работе ГТД с ВТТУ определяется температурой газа за турбиной ГТД и степенью утилизации теплоты в нагревателе-утилизаторе. Для выбора тепловой схемы ВТТУ и значений праметров воздуха как рабочего тела выполнены исследования следующих пяти тепловых схем ВТТУ представленных на рис. 1.
г д
Рис. 1. Тепловые схемы ГТД с ВТТУ: 1— ГТД;
2 — нагреватель — утилизатор; 3 — ВТТУ; 4, 7, 9, 11
— компрессор; 6, 8, 10 — промежуточный охладитель; 12 — устройство подачи воды в компрессор
Исследования включали расчеты восьми вариантов и последующий анализ полученных результатов. Варианты с 1 по 4 выполнены для тепловых схем ВТТУ показанных на рис. 1а, 1б, 1в, 1г. Варианты с 5 по 7 выполнены для тепловой схемы ВТТУ показанной на рис. 1д и трех расходов воды в количестве 2%, 4% и 6% от расхода воздуха в компрессоре. Вариант 8 выполнен для тепловой схемы ВТТУ показанной на рис. 1а и значений коэффициентов газодинамического совершенства турбомашин и воздуховодов, соответствующих оптимистическим уровням.
Исходные данные для расчетов были следующими: температура и давление воздуха на входе в ВТТУ Тн = 288 К, Рн = 0,1013 МПа; температура воздуха перед турбиной ВТТУ Т3 = 573 - 873 К; степень повышения давления в компрессоре ВТТУ п, = 2,5 - 12; адиабатный КПД ступени компрессора ВТТУ для вариантов 1
- 7 КПДст.к = 0,90 и для варианта 8 КПДст.к = 0,91; адиабатный КПД турбины ВТТУ для вариантов 1 - 7 КПДт = 0,92 и для варианта 8 КПДт = 0,93; механический КПД ротора турбокомпрессора ВТТУ КПДмех = 0,995; КППД входного устройства: для вариантов 1 - 7 увх =
0,985 и для варианта 8 увх = 0,99; КППД нагревателя для вариантов 1 - 7 уну = 0,94 и для варианта 8 уну = 0,96; КППД выходного устройства для вариантов 1 - 7 увых =
0,955 и для варианта 8 увых = 0,97; КППД охладителя Чжл = 0,95; степень утилизации теплоты в нагревателе-утилизаторе ону = 0,85; температура воды для инжектирования капель в компрессор равна 293 К.
Результаты исследования ВТТУ представлены на рис. 2-9 и в табл. 1.
Рис. 2-9 иллюстрируют зависимости удельной мощности ^д ВТТУ для восьми вариантов расчета от степени повышения давления пк для различных температур воздуха перед турбиной ВТТУ Т3. Эти результаты доказывают, что удельная мощность ^д тем больше, чем выше значение Т3. Зависимость удельной мощности ^д от степени повышения давления в компрессоре пк имеет экстремум. Значение п,, при котором значение ^д максимальное, увеличивается с увеличением значения Т3.
Графики зависимостей ^д от п, для различных Т3 в окрестности экстремума имеют пологий вид.
В табл. 1 представлены коэффициенты влияния, соответственно, для температуры воздуха на входе в турбину ВТТУ, КППД входного устройства, КПД компрессора, КППД нагревателя-утилизатора, КПД турбины, КППД выходного устройства, утечки воздуха за компрессором на удельную мощность ВТТУ. Значения рассчитаны по математической модели тепловых схем ВТТУ.
ч.. 100 80 60 , кВт/(кг/с)
4
-
20 О 2
2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Рис. 2. Зависимость Nуд от пк ВТТУ простого цикла : 1 — Тз=573 К, 2- Тз=673 К, 3- Тз=773 К, 4- Тз=873 К
Е
Рис. 3. Зависимость ^д от пк ВТТУ с циклом промежуточного охлаждения: 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3- Т3=773 К, 4- Тэ=873 К
Рис. 4. Зависимость ^д от пк ВТТУ с циклом двойного промежуточного охлаждения: 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3- Т3=773 К, 4— Т3=873 К
Рис. 5. Зависимость ^д от пк ВТТУ с циклом перерасширения рабочего тела : 1— Т3=573 К, 2— Тэ=673 К, 3— Т3=773 К, 4— Т3=873 К
Рис. 6. Зависимость ^д от пк ВТТУ с инжектированием капель воды в компрессор в количестве 2 % от расхода воздуха : 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3— Т3=773 К,
4— Т3=873 К
Рис. 7. Зависимость ^д от пк ВТТУ с инжектированием капель воды в компрессор в количестве 4 % от расхода воздуха : 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3— Т3=773 К,
4— Т3=873 К
Рис. 8. Зависимость ^д от пк ВТТУ с инжектированием капель воды в компрессор в количестве 6 % от расхода воздуха : 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3— Т3=773 К,
4— Тэ=873 К
Рис. 9. Зависимость ^д от пк ВТТУ простого цикла с повышенным уровнем термогазодинамического совершенства турбомашин и воздуховодов: 1— Т3=573 К, 2— Т3=673 К, 3— Тэ=773 К, 4— Тэ=873 К
Таблица 1
Значения коэффициентов влияния на удельную мощность ВТТУ
Т3=573 К
Н1 ОО SVвх 8КПДк SVну 5КПДт 8Vвых 6Аут
8Квтту 11,2 12,46 10,46 12,42 11,2 13,07 -11,2
Т3=673 К
5Тэ SVвх 8КПДк SVн 5КПДт SVвых бАут
8Квтту 5,7 4,23 4,82 4,21 5,7 4,44 -5,7
Т3=773 К
Н1 ОО SVвх 8КПДк SVн 5КПДт 8Vвых
5Квтту 3,84 2,5 2,92 2,49 3,84 2,62 -3,84
Уровень величин коэффициентов влияния в диапазоне изменений температур воздуха перед турбиной Т3 от 573 до 773 К является высоким. Значения коэффициентов влияния параметров ВТТУ возрастают с уменьшением Т3. Например, для Т3 = 573 К значения коэффициентов влияния находятся в пределах от 10,5 до 13,1; для Т3 = 673 К - от 4,2 до 5,7 и для Т3 = 773 К - от
2,5 до 3,8. Большие значения коэффициентов влияния параметров отражают большую степень зависимости параметров рабочего процесса ВТТУ, в частности, мощности от возможных отклонений элементов проточной части при изготовлении.
Значение удельной мощности ^д ВТТУ с охлаждением воздуха в одном промежуточном охладителе (рис. 2б) зависит от отношения степени повышения давления до промежуточного охлаждения пк.1 к степени повышения давления за промежуточным охлаждением пк2. Поиск отношения Пкл / пк2 соответствующий максимальному значению удельной мощности №уд ВТТУ производился численно. Установлено, что значение пк1 / пк2 увеличивается с увеличением значения температуры воздуха за охладителем То
охл.вых-
Например, максимальное значение Ыуд достигается:
для Тохл.вых = 298 К При пк.1 / пк.2 = !Д2; для Тохл.вых = 308 К при пк.1 / Пк.2 = 1,22; для Тохл.вых = 318 К при Пк.1 /
Пк.2 = 1,37. Таким образом увеличение уровня значения Тохл.вых, увеличивает значение Пк.1.
Расчеты ВТТУ с двумя промежуточными охладителями (рис. 2в) показали, что условие Пк.1 - Пк.2 -Пк.3, определяющее местоположение промежуточных охладителей, соответствует максимальной удельной мощности ВТТУ Ыуд.
Для ВТТУ с перерасширением рабочего тела (рис. 2г) значение удельной мощности Ыуд зависит от значения степени перерасширения рабочего тела в турбине ВТТУ. Степень перерасширения рабочего тела в турбине при расчетах моделировалась через значение степени повышения давления в вакуум - компрессоре Пкв. Значение Пкв при максимальном значении удельной мощности Ыуд ВТТУ определялось численно. Установлено, что значение таких Пкв, существенно зависит от значений температуры рабочего тела перед турбиной Т3 и степени повышения давления воздуха в компрессоре Пк. Например, для Т3 = 573 К и Пк = 2,5 значение Пкв.экстр = 1,43; для Т3 = 673 К и Пк = 2,5 Пкв.экстр = 1,87; для Т3 = 773 К и Пк = 3,0
Пкв.экстр = 2Д4, для Т3 = 873 К и Пк = 3,0 Пкв.экстр = 2,63
В табл. 2 и на рис. 10 представлено сопоставление вариантов ВТТУ различных тепловых схем по удельной мощности Ыуд при оптимальных параметрах циклов. Из табл. 2 и рис. 10 видно, что удельная мощность ВТТУ для простого цикла (вариант 1) имеет наименьшие значения и она увеличивается при усложнении тепловой схемы ВТТУ (рис. 2б, 2в, 2г, 2д, варианты 2 - 7).
Таблица 2
Сопоставление ВТТУ различных схем по ^д, кВт/(кг/с) и ДР/Рсум, % при оптимальных параметрах цикла
Температура на входе в турбину, К Номер варианта
1 2 3 4 5 6 7 8
573 9.3 8.9 5.6 7.6 19.6 24.1 29.3 16.6
673 29.7 34.4 33.8 34.6 46.7 55.4 63.1 38.2
773 54.9 66.2 68.5 66.1 78.8 93.5 104.1 65.1
873 83.9 102.6 108.2 102.5 115.9 136.1 151.2 95.6
Суммар- ные потери полного давления ДР/Рсум, % 11 16 21 16 11 11 11 8
N /Ы Т,=573 К Т,=673 К Т,=773 К Тч=873 К
уД уд_1вар -
Номер варианта тепловой схемы ВТТУ Рис. 10. Сопоставление ВТТУ различных схем по Nуд при оптимальных параметрах цикла
Сравнение показателей ВТТУ простого цикла (рис. 1а, вариант 1) и ВТТУ с одним промежуточным охладителем (рис. 1б, вариант 2) показывает, что с увеличением значения Т3 влияние промежуточного охлаждения на удельную мощность возрастает. Например, при Т3 = 673 К Ыуд для варианта 2 больше, чем для варианта
1 на 16 %, а при при Т3 = 873 К - на 22 %.
Для ВТТУ с одним промежуточным охладителем (рис. 1б, вариант 2) и ВТТУ с перерасширением рабочего тела (рис. 1г, вариант 4) при равных температурах рабочего тела на входе в турбину Т3 значения Ыуд. одинаковые.
Сравнение ВТТУ с двумя и одним промежуточными охладителями (рис. 1в, вариант 3; рис. 1б, вариант 2) показывает следующее. При температурах на входе в турбину ВТТУ Т3 573 К - 673 К добавление второго промежуточного охладителя приводит к уменьшению Ыуд. из-за увеличения потерь полного давления. Например, при Т3 = 673 К и суммарных относительных потерях полного давления ДР/Рсум = 16 % для варианта
2 ^д = 34,4 кВт/(кг/с), а для варианта 3 при ДР/Рсум = 21 % Ыуд = 33,8 кВт/(кг/с). При температурах на входе в турбину ВТТУ Т3 > 773 К добавление второго промежуточного охладителя приводит к увеличению Ыуд. Например, при Т3 = 773 К удельная мощность Ыуд для варианта 3 больше, чем для варианта 2 на 4%, а при при Т3 = 873 К удельная мощность Ыуд для варианта 3 больше, чем для варианта 2 на 7%.
Наиболее эффективно усложнение тепловой схемы способом инжектирования воды в компрессор (рис. 1д, варианты 5 - 7). Сравнение ВТТУ простого цикла ( вариант 1) с ВТТУ с инжектированием воды в компрессор (рис. 1д, варианты 5 - 7) показывает, что инжектирование воды в компрессор приводит к большему увеличению удельной мощности Ыуд. Положительный эффект увеличения удельной мощности Ыуд. возрастает, со снижением Т3 и увеличением количества инжектированной воды в компрессор. Например, при Т3 = 573 К удельная мощность ВТТУ Ыуд для схем вариантов 5, 6, 7 в 2 - 3 раза больше, чем для схемы варианта 1; при Т3 = 773 К удельная мощность ВТТУ Ыуд для схем вариантов 5, 6, 7 в 1,4 — 1,9 раз больше, чем для схемы варианта 1.
Вариант 8 исследования ВТТУ (рис. 1а) демонстрирует возможность увеличения удельной мощности Ыуд ВТТУ простого цикла за счет повышения газодинамического совершенства проточных частей турбомашин, нагревателя-утилизатора и воздуховодов. Анализ показывает, что значения Ыуд ВТТУ варианта 8 при температурах на входе в турбину ВТТУ Т3 < 873 К практически не уступают по Ыуд схеме ВТТУ варианта
2, включающим один промежуточный охладитель. Применение для варианта 8 инжектирования капель воды в компрессор с расходом 2% от расхода воздуха приведет к дополнительному увеличению удельной мощности Ыуд в 1,8 - 2,1 раза.
Простота конструкции, надежность и результаты выполненного анализа, показывают, что тепловые схемы ВТТУ простого цикла и с инжектированием капель воды в компрессор, по нашему мнению, наиболее целесообразны при утилизации теплоты отработавших газов ГТД.
Для определения основных расчетных показателей ГТД с ВТТУ исходные показатели для ГТД приняты
Е
согласно данным [6], а для ВТТУ принята тепловая схема простого цикла со степенью повышения давления воздуха в компрессоре пк равной 3,5. Это значение близко к оптимальному значению для большинства заданных ГТД, кроме UGT 16000 с Т3 равной 598 К. Высокая степень утилизации теплоты в нагревателе-утилизаторе ВТТУ обеспечивается приблизительным равенством расходов рабочих тел ГТД и ВТТУ
Результаты расчетов основных показателей ГТД с ВТТУ для ГТД, серийно изготавливаемых различными фирмами, приведены в табл. 3.
Эти результаты показывают, что для значения степени утилизации теплоты в нагревателе-утилизаторе равного 0,85 значения дополнительной мощности следующие: максимальное значение - 4,948 МВт (16,9 % от ^ом) для Т3=816 К,
ГТД SGT -600 и минимальное значение - 1,804 МВт (8,6 % от ^ом) для Тз=623 К, ГТД UGT 16000.
Применение ВТТУ с примерным равенством расходов отработавших газов ГТД и воздуха ВТТУ позволяет минимизировать удельные
показатели расхода топлива, тепловых и вредных выбросов в окружающую среду. Конструктивное объединение выходного устройств ГТД и ВТТУ дает возможность смешивать отработавшие газы и воздух и снизить температуру и концентрации вредных выбросов.
Для сравнения уровней энергосбережения и экологической безопасности использованы следующие показатели: - коэффициент снижения потребления топливного газа - отношение удельных расходов топлива ГТД с ВТТУ и ГТД; коэффициент интенсивности
Таблица 3 тепловых выбро сов - отношение
удельной мощности тепловых выбросов к удельной мощности установки; коэффициент интенсивности вредных выбросов - отношение концентраций вредных выбросов ГТД с ВТТУ и ГТД.
В табл. 4 представлены результаты расчетных показателей энергосбережения и экологической безопасности ГТД с ВТТУ.
Увеличение экономичности ГТД уменьшает интенсивность тепловых выбросов. Влияние ВТТУ на интенсивность тепловых выбросов определяется термогидродинамическим со-
Таблица 4
Показатели тепловых и вредных выбросов ГТД с ВТТУ
Наименование Значение
1 Идентификатор ГТД GTU- 25P LM 2500 PR MFT- 8 FT-8 Power Pac ^ Я G0 G6 S6 Titan 250 UGT 16000 UGT 25000
2 Тепловая схема ВТТУ Простой цикл
3 Коэффициент снижения потребления топливного газа 0,889 0, 875 0,898 0,899 0,853 0,903 0,919 0,879
4 Коэффициент интенсивности тепловых выбросов 1,421 1,353 1,320 1,358 1,494 1,320 2,000 1,347
5 Коэффициент интенсивности вредных выбросов 0,90- 0,92 0,86- 0,88
2 Тепловая схема ВТТУ с инжектированием капель воды в компрессор с расходом 2% от расхода воздуха
3 Коэффициент снижения потребления топливного газа 0,848 0,834 0,858 0,856 0,810 0,863 0,860 0,836
4 Коэффициент интенсивности тепловых выбросов 1,309 1,242 1,217 1,247 1,370 1,217 1,809 1,347
5 Коэффициент интенсивности вредных выбросов 0,84- 0,86 0,82- 0,84
Результаты расчетов основных показателей ГТД с ВТТУ
Наименование Значение
1. Идентификатор ГТД GTU- 25P LM 2500 PR MFT- 8 FT-8 Power Pac ^ Я G0 G6 S6 Titan 250 UGT 16000 UGT 25000
2. Мощность ГТД, кВт 23000 29962 26780 25490 24770 21745 15520 25680
3. КПД ГТД, % 36.7 37.2 38.7 38.1 34.2 38.9 30.6 35.6
4.Температура газа на выходе из ГТД, К 746 801 737 730 816 736 623 758
5. Расход газа на выходе из ГТД, кг/с 76.7 88.5 86.2 84.8 80.4 68.2 96.0 87.5
6 Тепловая схема ВТТУ Простого цикла, степень повышения давления ВТТУ 3,5
7. Температура воздуха перед турбиной ВТТУ, К 704 751 696 690 764 695 598 714
8. Расход воздуха через ВТТУ, кг/с 76.5 88.3 85.9 84.6 80.2 68.0 95.7 87.3
9. Мощность ВТТУ, кВт 3529 5150 3795 3610 4948 2988 1804 4263
10. Относительная мощность ВТТУ, % 15.3 17.2 14.2 14.2 20.0 13.7 11.6 16.6
11. Суммарный КПД ГТД с ВТТУ, % 41.3 42.5 43.1 42.4 40.1 43.1 33.3 40.5
12. Тепловая схема ВТТУ с инжектированием капель воды в компрессор с расходом 2% от расхода воздуха , степень повышения давления ВТТУ 4
13. Температура воздуха перед турбиной ВТТУ, К 697 744 689 683 757 688 591 707
14. Расход воздуха через ВТТУ, кг/с 76.5 88.3 85.9 84.6 80.2 68.0 95.7 87.3
15. Мощность ВТТУ, кВт 4824 6829 5222 4993 6519 4114 2995 5780
16. Относительная мощность ВТТУ, % 21.0 22.8 19.5 19.6 26.3 18.9 19.3 22.5
17. Суммарный КПД ГТД с ВТТУ, % 43.3 44.6 45.1 44.5 42.2 45.1 35.6 42.6
вершенством турбомашин, воздуховодов и степенью утилизации теплоты в нагревателе-утилизаторе.
Применение ВТТУ не изменяет процессы сжигания топлива в камере сгорания ГТД и абсолютные значения массовых показателей вредных выбросов в окружающую среду. Однако наличие дополнительной мощности и воздуха как рабочего тела ВТТУ существенно снижает суммарные относительные показатели вредных выбросов. Анализ количества вредных выбросов в окружающую среду при совместной работе ГТД с ВТТУ выполнен на основе абсолютных значений концентраций оксидов азота и углерода в отработавших газах ГТД. Результаты таблицы 4 показывают, что применение ВТТУ может приблизительно в два раза снизить концентрации вредных веществ в смеси отработавших газа и воздуха.
Выводы по данному исследованию и перспективы дальнейшего развития данного направления
1. Выполненное расчётное исследование тепловых схем ВТТУ при температурах воздуха перед турбиной 573 К-873 К и диапазоне степени повышения давления в компрессоре 2,5 - 12 обосновало возможность создания эффективных, надежных, безопасных, экологически чистых ВТТУ для наземных ГТД.
2. Показано, что утилизация теплоты отработавших газов серийных ГТД ВТТУ простого цикла может увеличить КПД на 4...6% (абс.), суммарную мощность
- на 6 - 16 % и снизить вредные выбросы на 8-14%, а инжекция воды на входе в компрессор ВТТУ дополнительно увеличить мощность на 5 - 6%.
3. Значения коэффициентов взаимного влияния параметров ВТТУ в диапазоне изменения температуры воздуха перед турбиной Т3 от 573 до 773 К имеют высокий уровень. Значения коэффициентов взаимного влияния параметров ВТТУ увеличиваются при уменьшении значения Т3. Так, при Т3 = 673 К коэффициенты влияния лежат в диапазоне от 4,2 до 5,7. Большие значения коэффициентов взаимного влияния параметров обуславливают повышенный риск снижения проектной мощности ВТТУ за счет производственных отклонений.
4. Компоновка ГТД с ВТТУ, в которой конструктивно объединены газо- и воздухоотводящие устройства позволяет при незначительных снижениях тепловых выбросов существенно снизить концентрацию вредных выбросов. Значения полученных удельных показателей энергосбережения и экологической безопасно-
сти ГТД с ВТТУ: коэффициент снижения потребления топливного газа - 0.875-0.920, коэффициент интенсивности тепловых выбросов - 1.3-2.0, коэффициент интенсивности вредных выбросов - 0.863-0.920.
5. Дальнейшие исследования унифицированных ВТТУ целесообразно выполнять для утилизации теплоты газов в металлургической, химической, добывающей и перерабатывающей промышленностях с разработкой ресурсоэнергосберегающей и природосберегающими технологиями совместной работы объектов применения и ВТТУ.
Литература
1. Low Cost “air Bottoming Cycle” for Gas Turbines. Gas Turb-
ine World, vol. 21, No 3, 1991, p. 61.
2. Коваленко А., Романов В., Филоненко А., Кучеренко О.
Перспективный газотурбинный привод для ГПА компрессорных станций. Двигатель, № 3(21).-2002. - C. 8 - 10.
3. Борщанский В.М. Разработка новых конструктивных решений для создания высокоэффективных наземных газотурбинных установок. ЦИАМ 2001-2005. Основные результаты научно-технической деятельности. Том II, ЦИАМ, М.-2005.-С.480 - 484.
4. Устройство для термодинамического преобразования и
способ достижения максимального общего КПД этого устройства. RU 2158835 C2, F02 C 6/18, F01 K 23/10. Патентообладатель «КВЕРНЕР ЭНЕРДЖИ А.С.» (NO). Дата начала действия патента 16.07.1996.
5. Иноземцев А.А., Сулимов Д.Д., Пожаринский А.А., Тороп-
чин С.В. ГТУ - 27ПС - перспективный газотурбинный привод сложного цикла. Газотурбинные технологии, май
- июнь,-2005,-С. 2 - 7.
6. Gas Turbine World, 2009 GTW Handbook. A Pegnot Public-
ation, vol. 27, p. 72 - 81.
7. Билека Б.Д. Комбинированные энергохолодильные уста-
новки для повышения эффективности работы газотранспортных систем. Пром. теплотехника, т. 28, № 2.-2006,-С. 132 - 148.
8. Бухолдин Ю.С., Олифиренко В.М., Парафейник В.П.,
Сухоставец С.В. Энергоутилизиционная установка с пентановым рабочим циклом. Газотурбинные технологии, январь - февраль.-2005,-С. 10 - 12.
9. О.С. Кучеренко, С.Н. Мовчан, А.А. Филоненко, В.В. Кузне-
цов, А.П. Шевцов. Перспективы создания и применения воздушных турбинных теплоутилизирующих установок. Харьков: НТУ «ХПИ», -2008. - №35. - С. 89-96.
Е
