USD 93.4419

0

EUR 99.7264

0

Brent 90.15

0

Природный газ 1.773

0

, Обновлено 21 ноября 07:54
53928

Газотурбинный двигатель (ГТД)

В отличие от поршневого двигателя в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа

Газотурбинный двигатель (ГТД)

Источник: Ростех

Газотурбинный двигатель (ГТД) - тепловой двигатель, любой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

Существуют ГТД большой мощности, где используют турбины большой мощности (ГТБМ) и малоразмерные ГТД (МГТД).
Применение:
  • ГТД большой мощности:
    • авиация, где они обеспечивают движущую силу для реактивных двигателей,
    • газотурбинные электростанции (ГТЭС) и ТЭЦ;
    • судовые двигатели;
  • малоразмерные ГТД:
    • легкие самолеты,
    • БПЛА,
    • управляемые ЛА.
В отличие от поршневого двигателя в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.
От ГТД можно получить полезную работу или тягу:
  • приводить в действие генератор, насос или воздушный винт;
  • развивать тягу за счет ускорения потока выхлопных газов турбины через сопло.
ГТД работает следующим образом:
  1. сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подается топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением;
  2. в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счет вращения струей газа лопаток, большая часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре;
  3. остальная часть работы передается на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД.
Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива может использоваться любое горючее, которое можно диспергировать:
Существует 2 вида ГТД в зависимости от количества турбин:
  • одновальные - простейшие ГТД, которые имеют только 1 турбину; такие ГТД имеют ограничения в режиме работы;
  • многовальные - имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал; турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолета или корабля, мощные электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.
Наиболее важным применением газовых турбин является авиация, где они обеспечивают движущую силу для реактивных двигателей.
ГТД широко используются в газотурбинных электростанциях (ГТЭС) среднего размера с «пиковой нагрузкой» для периодической работы в течение коротких периодов высокой потребности в мощности в электрической системе.
На первых промышленных ГТУ использовались авиационные агрегаты, работающие при пониженных температурах на входе в турбину.
Сейчас используют специальные ГТД для работы:
  • в ГТЭС,
  • в газоперекачивающих агрегатах (ГПА) на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов.
Первая успешная газовая турбина, построенная в г. Париже в 1903 г., состояла из 3-цилиндрового многоступенчатого поршневого компрессора, камеры сгорания и импульсной турбины.
Она работал следующим образом:
  • воздух, подаваемый компрессором, сжигался в камере сгорания с жидким топливом;
  • образовавшиеся газы охлаждались за счет впрыска воды и подавались на импульсную турбину.
Тепловой КПД составлял около 3 % .

Малоразмерные ГТД

Окружающий воздух поступает в МГТД через воздухозаборник двигателя и поступает в компрессор.
Компрессор состоит из центробежной крыльчатки и последующих лопаток-диффузоров, которые отклоняют воздух в осевом направлении и уменьшают его скорость за счет увеличения статического давления.
Воздух попадает в зону горения через несколько отверстий во внутренней и внешней оболочке камеры сгорания. Небольшая часть воздуха направляется к стержням испарителя на задней стороне камеры сгорания.
Внутри эта часть воздуха смешивается с топливом, которое испаряется на горячей стенке.
Топливно-воздушная смесь воспламеняется после выхода из испарителя сгорает.
После камеры сгорания выхлопные газы расширяются в турбине, которая подает мощность на крыльчатку компрессора.
Выхлопные газы выходят из газовой турбины через сужающееся сопло, в котором поток ускоряется для создания тяги.
Основным отличием малоразмерных ГТД от больших газотурбинных двигателей является отсутствие отдельной масляной системы охлаждения и смазки подшипников.
Вместо этого топливная смесь керосина и примерно 5% турбинного масла обеспечивает сгорание и смазку.
Смесь разделяется после топливного насоса, так что около 5 % общего потока топлива направляется через подшипники.
Эта фракция соединяется с основным потоком выхлопных газов не перед турбинной секцией – она обходит камеру сгорания и поэтому остается несгоревшей.

Характеристики:
  • электрическая мощность - в диапазоне 30 - 1000 кВт;
  • размер установки - не более 4 м3.
Преимущества микротурбин перед поршневыми автономными генераторами:
  • малые габаритные размеры;
  • низкий уровень шума и вибрации;
  • работа на различных видах топлива;
  • низкий уровень выбросов;
  • работа в широком диапазоне нагрузок.
Конструкция МГТД:
В мире разработаны МГТД Turbec (Италия, 100 и 655 кВт), Turbomach (Швейцария, 130 кВт), Elliott (США, 100 кВт), Bowmen (Англия, 80 кВт), Capstone (США, 30, 60 и 200 кВт).
Аналог зарубежным МГТД разрабатывает Самарский университет.
Новости СМИ2




Подпишитесь на общую рассылку

лучших материалов Neftegaz.RU

* Неверный адрес электронной почты

Нажимая кнопку «Подписаться» я принимаю «Соглашение об обработке персональных данных»