ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДУХОНЕЗАВИСИМЫХ МИКРОГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК СЛОЖНЫХ ЦИКЛОВ ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ТЕХНИКИ
Аннотация
Отмечается, что в связи с тяжелыми ледовыми условиями на Арктическом шельфе в разведке, обустройстве, эксплуатации месторождений и транспортировке полезных ископаемых существенную роль будет играть подводная техника, обладающая необходимой энергетической оснащенностью для обеспечения транспортных и технологических функций. Среди различных типов энергоустановок для этих целей перспективными являются замкнутые газотурбинные установки, обладающие большой удельной мощностью. Выполнен анализ характеристик рабочих циклов замкнутых газотурбинных установок традиционных схем, в качестве базовой выбрана замкнутая газотурбинная установка с регенерацией теплоты как наиболее экономичная по сравнению с ЗГТУ простого цикла и конструктивно предпочтительная для микрогазотурбинной установки, работающей на органическом топливе по одноконтурной схеме с кислородом в качестве окислителя. Рассмотрены методы усложнения циклов замкнутых газотурбинных установок с целью дальнейшего повышения экономичности установки и, как следствие, более рационального использования запаса окислителя, определяющего длительность подводного плавания. Выбрано направление более глубокой утилизации теплоты выхлопных газов замкнутых газотурбинных установок путем частичного их превращения в механическую работу в турбине перерасширения. К выхлопу присоединяется турбокомпрессорный утилизатор, состоящий из турбины перерасширения, приводящей дожимающий компрессор, и охладителя газов между ними. Рассмотрен также способ повышения эффективности замкнутых газотурбинных установок с регенерацией теплоты с турбокомпрессорного утилизатора как перенос регенератора теплоты в турбокомпрессорный утилизатор за турбину перерасширения. Установлено, что экономичность замкнутых газотурбинных установок с турбокомпрессорным утилизатором и регенерацией теплоты выше по сравнению с базовой замкнутой газотурбинной установкой с регенерацией теплоты на 15-25 %, при этом удельная мощность увеличивается в среднем в 1,5 раза. Отмечается, что экономичность замкнутой газотурбинной установки с регенерацией и турбокомпрессорным утилизатором занимает промежуточное положение без увеличения удельной мощности. По экономичности и в силу меньших значений степени повышения давления в компрессоре микротурбины целесообразно применять замкнутые газотурбинные установки с турбокомпрессорным утилизатором и регенерацией теплоты.
Ключевые слова
замкнутая газотурбинная установка, микротурбина, регенерация теплоты, турбина перерасширения, турбокомпрессорный утилизатор
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Об авторах
Матвеенко Валерий Тимофеевич - доктор технических наук, профессор
Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П. С. НахимоваОчеретяный Владимир Анатольевич - кандидат технических наук, доцент
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»Дологлонян Андрей Вартазарович - кандидат технических наук, доцент
ФГБНУ «Институт природно-технических систем»
