RU180073U1

RU180073U1 - GAS-TURBINE ENGINE WITH TWO COMBUSTION CHAMBERS

Info

Publication number: RU180073U1
Application number: RU2017143044U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Лопатин; Александр Андреевич Терентьев; Розалия Альбертовна Фатхиева
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2018-06-01

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям и может быть использована в двигателестроении.Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является увеличение экологических показателей газотурбинного двигателя за счет уменьшения выбросов СО и NOx, а также увеличения КПД за счет увеличения эффективности горения.Поставленная задача решается путем увеличения эффективности горения при сохранении невысоких температур за счет установки устройств - газовоздушных активаторов, озонирующих воздух после компрессора и после первой турбины. Устройство представляет из себя катоды и аноды, установленные в газовоздушном тракте после компрессора и после первой турбины. Через катоды и аноды проходит электрическая дуга, которая озонирует газовоздушную смесь.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to gas turbine engines and can be used in engine building. The problem solved by the proposed utility model is to increase the environmental performance of the gas turbine engine by reducing CO and NOx emissions, as well as increasing efficiency by increasing combustion efficiency. the problem is solved by increasing the combustion efficiency while maintaining low temperatures by installing devices - gas-air activators, ozonizing air after compressor and after the first turbine. The device consists of cathodes and anodes installed in the gas duct after the compressor and after the first turbine. An electric arc passes through the cathodes and anodes, which ozonizes the gas-air mixture.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям и может быть использована в двигателестроении.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to gas turbine engines and can be used in engine building.

Из существующего уровня техники известен газотурбинный двигатель (Кулагин И.И. Основы теории авиационных газотурбинных двигателей, Москва, Военное издательство министерства обороны СССР, 1967, стр. 42…44, рис. 19).A gas turbine engine is known from the prior art (Kulagin II, Fundamentals of the Theory of Aviation Gas Turbine Engines, Moscow, Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1967, pp. 42 ... 44, Fig. 19).

Этот двигатель содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник и, по меньшей мере, одну ступень компрессора, камеру сгорания, газовую турбины, по меньшей мере один вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, реактивное сопло и систему подачи топлива.This engine contains an air path, which in turn contains an air intake and at least one compressor stage, a combustion chamber, a gas turbine, at least one shaft connecting the compressor and the gas turbine, a jet nozzle and a fuel supply system.

Недостатки: относительно низкие удельные характеристики двигателя как удельная тяга, КПД узлов из-за неполного сгорания топлива.Disadvantages: relatively low specific characteristics of the engine as specific thrust, efficiency of units due to incomplete combustion of fuel.

Наиболее близким к полезной модели аналогом является «Газотурбинный двигатель с двумя камерами сгорания» (RU 2474708, МПК F02C 6/00, опубликовано 10.02.2013), содержащий две камеры сгорания высокого и низкого давления и, по крайней мере, две последовательно размещенные по ходу газа газовые турбины, рекуперативный воздухоподогреватель, а также компрессор и воздушную турбину. Вторая из турбин на входе по газу сообщена с выходом камеры сгорания низкого давления. Рекуперативный воздухоподогреватель сообщен на входе по греющему газу с выходом последней газовой турбины по газу, на выходе по греющему газу - с атмосферой. Воздушная турбина установлена на одном валу с компрессором и сообщена на входе по воздуху с выходом компрессора по воздуху через тракт рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху, на выходе по воздуху - с атмосферой. Камера сгорания низкого давления на входе по рабочему телу сообщена с выходом рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху. Вторая газовая турбина на входе по газу сообщена также с выходом первой газовой турбины по газу.The closest analogue to the utility model is “A gas turbine engine with two combustion chambers” (RU 2474708, IPC F02C 6/00, published 02.10.2013), containing two high and low pressure combustion chambers and at least two sequentially placed along the way gas gas turbines, a regenerative air heater, as well as a compressor and an air turbine. The second of the gas inlet turbines is in communication with the exit of the low pressure combustion chamber. The recuperative air heater is communicated at the inlet to the heating gas with the outlet of the last gas turbine in gas, at the outlet of the heating gas to the atmosphere. The air turbine is installed on the same shaft with the compressor and communicated at the air inlet with the compressor outlet through the air through the duct of the regenerative air heater through the air, at the air outlet with the atmosphere. The low-pressure combustion chamber at the inlet through the working fluid is in communication with the outlet of the regenerative air heater through the air. The second gas turbine at the gas inlet is also in communication with the output of the first gas turbine for gas.

Недостатком является увеличенное количество выбросов СО из-за недостаточной температуры горения топливно-воздушной смеси, а также невысокий КПД.The disadvantage is the increased amount of CO emissions due to insufficient combustion temperature of the fuel-air mixture, as well as low efficiency.

Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является уменьшение выбросов СО и NOx, а также увеличения КПД за счет увеличения эффективности горения.The technical problem solved by the proposed utility model is to reduce emissions of CO and NOx, as well as increase efficiency by increasing combustion efficiency.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель является уменьшение выбросов СО и NOx и увеличение КПД.The technical result to which the proposed utility model is directed is to reduce emissions of CO and NOx and increase efficiency.

Технический результат достигается за счет того, что в газотурбинный двигатель с двумя камерами сгорания дополнительно установлено два устройства-активатора газовоздушной смеси, которые озонируют газовоздушную смесь.The technical result is achieved due to the fact that in the gas turbine engine with two combustion chambers, two additional activators of the gas-air mixture are additionally installed, which ozonize the gas-air mixture.

Устройство - газовоздушный активатор представляет из себя катоды и аноды в форме игл, установленных радиально на лопатках направляющего аппарата компрессора.The device - a gas-air activator is a cathode and anode in the form of needles mounted radially on the blades of the compressor guide vanes.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Работает устройство следующим образом: воздух засасывается компрессором (1) с заданным расходом и степенью повышения давления, после компрессора воздух проходит через электрическую дугу, создаваемым первым устройством - газовоздушным активатором (2), где воздух под действием высоковольтной элекрической дуги озонируется, далее озонированный воздух поступает в первую камеру сгорания (3), где смешивается с топливом, полученная смесь сгорает, вследствие чего получается высокотемпературный газ, часть потенциальной энергии которого преобразуется в кинетическую энергию вращения ротора на первой турбине (4). Так как в газе после первой камеры сгорания остался кислород, газ так же проходит через электрическую дугу второго устройства - газовоздушного активатора (5) и после поступает во вторую камеру сгорания (6). Полученная смесь сгорает, вследствие чего получается высокотемпературный газ, часть потенциальной энергии которого преобразуется в кинетическую энергию вращения ротора на второй турбине (7). Далее газ поступает в сопло, где его кинетическая и потенциальная энергия преобразуется в тягу.The device operates as follows: the air is sucked in by the compressor (1) with a given flow rate and the degree of pressure increase, after the compressor the air passes through an electric arc created by the first device - a gas-air activator (2), where air is ozonized by a high-voltage electric arc, then ozonized air enters in the first combustion chamber (3), where it is mixed with fuel, the resulting mixture burns, resulting in a high-temperature gas, part of the potential energy of which is converted etsya into kinetic energy by the rotor of the first turbine (4). Since oxygen remained in the gas after the first combustion chamber, the gas also passes through the electric arc of the second device - the gas-air activator (5) and then enters the second combustion chamber (6). The resulting mixture burns, resulting in a high-temperature gas, part of the potential energy of which is converted into kinetic energy of rotation of the rotor on the second turbine (7). Then the gas enters the nozzle, where its kinetic and potential energy is converted into thrust.

По сравнению с прототипом устройство позволяет снизить количество выбросов и увеличить КПД.Compared with the prototype, the device can reduce emissions and increase efficiency.

Claims

A gas turbine engine comprising an air path, which in turn contains an air intake and at least one compressor stage, a first combustion chamber, a first turbine, a second combustion chamber, a second turbine, a jet nozzle and a fuel supply system, characterized in that it further comprises the device is a gas-air activator installed between the compressor and the first combustion chamber, and the device is a gas-air activator installed between the first turbine and the second chamber.