Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
373
режим и предопределяет выбор материала теплообменной поверхности.
Исходя из этих требований пластинчатые регенераторы выполняют из листов малой толщины — около 0,06—0,08 мм и связывают между собой промежуточными гофрированными листами. Эти листы служат одновременно оребрением. Все элементы соединены пайкой высокотемпературным припоем. В зависимости от давления воздуха, размеров аппарата, загрязненности
газа и условий работы двигателя могут изменяться конфигурация и сечение каналов для прохода газа и воздуха.
На рис. 282 показаны пластинчатые теплообменники, разработанные фирмой Парсонс применительно к автомобильным газотурбинным двигателям [39]. В регенераторе с пластинами в форме параллелограмма одна и та же пластина может быть использована как для газовой, так и воздушной стороны теплообменника. Этим упрощается технология изготовления аппарата, особенно в условиях массового производства. Однако одинаковые размеры ячеек по воздушной и газовой сторонам регенератора не являются оптимальными, особенно в том случае, если двигатель предназначен для работы при больших нагрузках (при высоком давлении воздуха). Чем выше средний уровень нагрузки двигателя на протяжении ресурса его работы, тем больше должна быть разница в размерах ячеек воздушной и газовой стороны.
Регенераторы выполняют также несимметричными — прямоугольными, с разными размерами ячеек. При малых проходных сечениях каналов по газовой стороне возможно их засорение сажистыми отложениями. Во избежание этого в регенераторах подобного типа предусматривается подвод воздуха для периодической продувки ячеек с газовой стороны. В средней части пластин по газовой стороне перпендикулярно потоку газа в оребрении выполняется прорезь типа канавки, в которую подается воздух из соответствующих отверстий в подводящих трубках. Воздух отбирается за компрессором и с помощью автома-
374
а)
WWW
ішітіт/тг
S)
Рис. 281. Поверхности теплообмена регенераторов фирмы Эйр Прехитер
тического устройства периодически подается к регенератору во время работы двигателя. Из средних канавок воздух с большой скоростью выходит в обе стороны — по направлению потока газа и против его движения.
Рис. 282. Регенератор фирмы Парсонс:
а — с пластинами в форме параллелограмма; б — с прямоугольными пластинами; Iy 2 — вход и выход воздуха; 3, 4 — вход и выход газа; 5, 6 — вход и выход воздуха для очистки
A-A
Рис. 283. Регенераторы группы английских фирм:
1, 2 — вход и выход воздуха; 3, 4 — вход и выход газа; 5 — вход воздуха для очистки
На рис. 283 показаны элементы автомобильного пластинчатого регенератора, который набран из стандартных пластинчатых секций, скомпонованных по периферии кольца. В зависимости от габаритов двигателя и параметров рабочей среды можно выбрать необходимое количество стандартных элементов,
каждый из которых представляет собой набор пластин с треугольными каналами для прохода газа и воздуха. Воздух движется вдоль элемента от входного коллектора к выходному, а газ движется перпендикулярно к направлению движения воздуха. Благодаря оригинальной компоновке элементов поток газа пересекает сначала нижнюю часть одного элемента, затем верхнюю часть другого. Таким образом, при прямолинейном движении (практически без поворотов) обоих теплоносителей обеспечивается двукратный перекрестный ток с одним ходом по воздуху и двумя ходами по газу. Такая схема может быть использована не только в пластинчатых, но и в трубчатых аппаратах.
Теплообменную поверхность можно развить как за счет увеличения диаметра аппарата, так и путем комбинации его из нескольких кольцевых секций. На рис. 283 показана схема аппарата, состоящего из двух кольцевых секций. Ячейки газовой стороны в регенераторе чистят с помощью сжатого воздуха. Так как газ проходит последовательно через две секции, сжатый воздух подводят в пространство между секциями.
Еще одной специфической особенностью автомобильных и других компактных транспортных установок является близость регенератора к последней ступени турбины. При форсированных режимах работы установки или в период пуска двигателя при догорании избытков топлива возможен заброс пламени в регенератор. Во избежание перегрева аппарата с газовой стороны на входе иногда устанавливают пламегасительные сетки, которые одновременно способствуют равномерному распределению скорости газа перед фронтом теплообменного элемента.
РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИ
Принцип действия регенеративных воздухоподогревателей основан на попеременном омывании теплообменной поверхности потоками горячего газа и холодного воздуха. При прохождении газа теплообменный элемент (матрица) нагревается, аккумулируя тепло, а при последующем прохождении воздуха отдает ему это тепло. Конструктивно подобные аппараты можно выполнять с неподвижной матрицей и с клапанами или задвижками, попеременно направляющими потоки газа и воздуха через матрицу, а также с движущейся матрицей (чаще всего вращающейся), последовательно проходящей через воздушную и газовую камеры и поочередно омываемую воздухом и газом.
