1. Устройство камер сгорания и теплообменных аппаратов гту.

В камерах сгорания внутренняя энергия топлива при сжигании преобразуется в потенциальную энергию рабочего тела. В совре­менных ГТУ используется жидкое или газообразное топливо. Для сжигания топлива необходим окислитель, которым служит кисло­род воздуха. Воздух повышенного давления поступает в камеру сгорания после компрессора.

П ри сжигании топлива образуются газообразные продукты сгорания высокой температуры, которые перемешиваются с допол­нительным количеством воздуха. Образующийся горячий газ (ра­бочее тело) направляется в газовую турбину.

Простейшая (индивидуальная) камера сгорания состоит из топливораздающего устройства 8, регистра первичного воздуха 2, пламенной трубы 3 и смесителя 4, которые размещаются в корпусе 7. Корпус нагружен давлением изнутри.

Топливораздающее устройство (горелка или форсунка) по­дает топливо в зону горения 6. Весь воздух, подаваемый в камеру сгорания, разделяется на два потока. Меньшая часть воздуха (первичный воздух) в количестве, необходимом для поддержания процесса горения, поступает через регистр 2 в зону горения. Боль­шая часть воздуха (вторичный воздух) в процессе горения не участвует, а проходит между корпусом 7 и пламенной трубой 3, охлаждая ее. Затем, пройдя через смеситель 4, этот воздух перемешивается с продуктами сгорания в зоне смешения 5, охлаждая их до заданной температуры.

Камеры сгорания могут быть: выносные – располагаются вне корпуса турбины и компрессора и соединяется с ними трубопроводами; встроенные – находятся в корпусе ГТУ.

В строенные камеры сгорания по конструктивным признакам делятся на:

кольцевые – наиболее легкие, компактные, расположены между компрессором и турбиной вокруг ротора. Рабочий объем представляет собой сплошное кольцевое пространство между внутренней и наружной обечайками пламенной трубы. Они работают на жидком топливе, применяются в авиации, т.к. при больших размерах они ненадежны. В стационарных ГТУ используются кольцевые микрофакельные камеры сгорания, работающие на газе.

трубчатокольцевые – имеют несколько пламенных труб, расположенных в общем корпусе вокруг оси турбокомпрессора (6-12 штук) и соединенных патрубками для переброса пламени. Это необходимо при пуске и случайном погасании факела в одной из пламенных труб.

секционные – состоят из нескольких одинаковых камер сгорания, расположенных вокруг оси турбокомпрессора в собственных корпусах, соединенных патрубками. Продукты сгорания попадают в турбину из общего кольцевого коллектора. Они самые большие по габаритам, но удобные при ремонте, т.к. не требуется разборка всех камер сгорания.

индивидуальные – их преимуществом является простота конструкции и малые потери давления 1,5-3%, а недостатком – большие массы и габариты.

Камеры сгорания можно разделить по роду сжи­гаемого топлива — жидкого, газообразного, твердого. Камеры сгорания, в которых сжигают жидкое и газообразное топливо, отличаются размерами горелочных устройств, а для сжигания твердого топлива имеют дополнительные устройства для удаления золы.

По направлению потока камеры сгорания подразделяются на прямоточные и противоточные: в первых продукты сгорания и воздух имеют одно направление, а во вторых встречное направление. Камеры сгорания подразде­ляются также по количеству горелок на одной пламенной трубе на одногорелочные и многогорелочные.

Теплообменные аппараты - служат в ГТУ для подогрева и ох­лаждения воздуха и масла.

По способу передачи теплоты от од­ного теплоносителя к другому делятся нарекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменных аппаратах теплоносители постоянно разделены твердой стенкой, а в регенеративных одни и те же поверхности поочередно омываются горячим и холодным теплоносителем.

Регенераторами ГТУ - являются теплообменные аппараты, предназначенные для подогрева воздуха после компрессора теп­лотой газов, уходящих из турбины. Регенераторы ГТУ могут быть рекуперативного (трубчатые, пластинчатые) и регенеративного(вращающиеся) типов.

В трубчатом противоточном теплообменнике рекуперативного типа к цилиндрическому корпусу крепятся трубные доски, в которых закреплены трубки, образующие трубный пучок.Трубные доски закрыты крышками. Воздух после ком­прессора проходит внутри трубок. Навстречу ему снаружи трубки омывает газ, подаваемый после турбины в регенератор через па­трубок. Охлажденный газ выбрасывается в атмосферу через патрубок.Этот регенератор одноходовой как по газу, так и по воздуху. Чтобы не увеличивать гидравлического сопротивления за турбиной, регенераторы ГТУ по газу всегда выполняются одноходовыми.По воздуху они могут быть двух-, трех- и четырехходовыми. В трехходовом регенераторе воздух совершает два по­ворота, проходя каждый раз через одну треть трубок. После регенератора нагретый воздух направляется в камеру сгорания.

В пластинчатых регенераторах в качестве поверхностей, раз­деляющих теплоносители, используются тонкие пластины различ­ной формы, которые собирают в пакеты, имеющие места для под­вода и отвода теплоносителей. Газ проходит по двухугольным каналам, а воздух — волнообразным каналам.Каналы между пластинами расположены гак, что газ проходит пакет напрямую, а воздух совершает два поворота.В пластинчатом регенераторе пакетырасполагают­ся по три в двух вертикальных колоннах, разделенных камерой.Для подвода и отвода воздуха в корпусерегенератора имеют­ся патрубки. Конструкция корпуса такова, что воздух мо­жет попасть из патрубкатоль­ко в камеру, где он распреде­ляется по всем пакетам. После выхода из пакетов воздух попадает только в патрубок.Газ входит в набивку с торцовой по­верхности регенератора, образованной пакетами. Вход в камеру преграждает обтекатель. Пластинчатые теплообменники гораз­до компактнее и легче трубчатых.

Вращающиеся регенераторы используются в основном в транс­портных ГТУ. В корпусе медленно вращается диск, состоящий из вала, опирающегося на подшипники, и набивки, изго­товленной из путаной проволоки.Газ и воздух проходят парал­лельно друг другу, разделенные перегородкой в корпусе. Про­ходя поток воздуха, набивка остывает, а поток газа нагревается. Вращающиеся теплообменники наиболее компактны и легки. Однако они имеют недостаток: невозможно полностью избежать утечек газа и воздуха, так как небольшая часть их вместе с на­бивкой постоянно переносится из одной камеры в другую.

Воздухоохладители предназначены для охлаждения воздуха в процессе сжатия его в компрессоре.Маслоохладители служат для охлаждения масла, идущего на смазку подшипников турбины и компрессора. Охладителем служит вода, а иногда воздух.Воздухо- и маслоохладители представляют собой трубчатые теплообменники. Обычно по воздуху они выполняются одноходовыми, по воде — двухходовыми, а по маслу — многоходовыми.