Представлены результаты исследований характеристик приводного газотурбинного двигателя (ГТД) с турбиной перерасширения (ТП) при работе на переменных режимах. Показано, что ГТД с ТП на всех режимах работы имеет эффективный КПД выше, чем в обычном ГТД. Для переменных режимов более оптимальна схема ГТД с блокированным турбокомпрессорным утилизатором.

Предложена унифицированная малоресурсная технология численного моделирования нестационарных газодинамических узлов тепловых двигателей, образованная семействами моделей на основе метода особенностей типа источников-стоков массы, импульса и энергии, численных методов на базе схемы С.К.Годунова и средств программной реализации. Данная технология обеспечивает возможность расчета широкого спектра режимов работы тепловых двигателей, включая нештатные (например, связанные с помпажом компрессора), является универсальной и адаптивной к задачам исследования процессов в тепловых двигателях различных типов. Для идентификации режимов работы компрессора служит специальная методика, использующая энтропийный критерий газодинамической устойчивости.

Індекс рубрикатора НБУВ: З363.3-01

Рубрики:

Газові турбіни

Шифр НБУВ: Ж14162 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано роботу баштових градирень випаровувального типу та можливі напрями зниження вологоутворення за випаровувального охолодження води, наприклад, за сумісної роботи градирні з викидними пристроями продуктів згорання котлоагрегатів.

Проанализированы основные тенденции развития мирового газотурбостроения, рассмотрены наиболее перспективные для энергетического газотурбостроения вихревые технологии аэротермодинамики, основанные на принципы закрученного или вихревого движения потока. Внимание уделено циклонному охлаждению лопаток газовых турбин, поверхностно-вихревым системам (углублениям) и вихревым матрицам, пленочному охлаждению торцевых поверхностей сопловых аппаратов турбин с локальными вихревыми структурами. Проведен сравнительный анализ различных вихревых технологий, определена их теплогидравлическая эффективность. Даны примеры практического использования в энергетическом газотурбостроении.

Описано математичну модель тепломасообмінних і гідродинамічних процесів в елементах циркуляційного контуру та наведено результати її числової реалізації для різних теплових схем контактних газопаротурбінних установок.

Індекс рубрикатора НБУВ: З363.3-01

Рубрики:

Газові турбіни

Шифр НБУВ: Ж69231 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Відзначено, що когенераційні газотурбінні установки із проміжним підігрівом газу, турбокомпресорним утилізатором і регенерацією теплоти мають питому потужність у 1,5 рази більшу, ніж ГТУ з ПП і регенерацією теплоти, ефективним ККД на рівні ГТУ з ТКУ та регенерацією теплоти та ступенем використання теплоти палива до 75 - 85 %.

Рассмотрены когенерационные газотурбинные установки сложного цикла с турбиной перерасширения и эффективным КПД в диапазоне 40 - 50 %, степенью использования распологаемой теплоты топлива 80 - 88 %, удельной мощностью в 1,5 большей, чем газотурбинные двигатели с регенерацией теплоты.

Індекс рубрикатора НБУВ: З363.3-01

Рубрики:

Газові турбіни

Шифр НБУВ: Ж14162 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Визначено фактичні характеристики газотурбінних двигунів та установок (ГТДУтаУ), а також його вузлів, за експлуатаційних умов на базі математичного моделювання. Розроблено різнорівневі математичні моделі турбовальних ГТД з регульованим і нерегульованим сопловими апаратами силової турбіни, з регенерацією та без регенерації теплоти. Проведено зіставлення одержаних математичних моделей ГТД з дослідними характеристиками та підтверджено їх адекватність. Запропоновано методики розрахунку необхідних газодинамічних параметрів ГПА за неповними вимірюваннями у разі використання існуючих штатних систем контролю ГПА. Удосконалено апроксимаційні характеристики осьових і відцентрових компресорів. Обгрунтовано вибір системи координат для подання характеристик ГТД і його вузлів, запропоновано їх перетворення, що суттєво спрощує процедури ідентифікації моделей. Наведено формули й алгоритми для визначення фактичної потужності ГТДтаУ за умов експлуатації та коефіцієнтів технічного стану ГПА, одержаних з використанням запропонованих математичних моделей.

Вдосконалено фізичні методи та досліджено розподіл залишкових напружень у відповідальних деталях ГТД, а також вивчено механізм їх втомленості. Об'єкт дослідження - натурні деталі (лопатки, замки, диски), виготовлені зі сплавів титану та жароміцних сталей, а також алюмінію. Використано методи ретгенівської дифрактомії, вимірювання опору втомленості, резистометричний, виміру роботи виходу електрона. Запропоновано нові схему дифрактометрії та програму обробки даних, що дозволило підвищити на порядок точність вимірів. Визначено, що обробка деталей сталевими кульками в ультразвуковому полі забезпечує стискуючі залишкові напруження від -370 до -750 МПа, завдяки чому підвищується довговічність та опір втомленості. Експериментально доведено, що метод визначення роботи виходу електрона має прогнозуючі можливості щодо місця та часу зародження тріщин втомленості. Розроблено фізичну модель розвитку процесів втомленості. Результати розрахунків задовільно узгоджуються з експериментом.

Запропоновано економічний обчислювальний алгоритм інтегрування осереднених рівнянь Нав'є - Стокса в областях складної геометрії для паралельних багатопроцесорних обчислювальних систем на базі відомих різницевих схем. Розроблено підхід до розрахунку в'язких турбулентних течій, складених з різномасштабних частин, зокрема для вхідних відсіків. Виконано числові дослідження газодинаміки відсіку турбомашини та досліджено механізм взаємодії вхідного патрубка та першого ступеня осьової турбіни. Досліджено фізичний механізм виникнення додаткових втрат у проточній частині вхідного відсіку. Наведено метод раціонального проектування підведення робочого тіла до першого ступеня осьової турбіни.

Вперше розроблено модель модуля запобігання помпажним явищам у системі керування газотурбінного двигуна (ГТД), що не припускає появи помпажу у турбокомпресорі завдяки ранньому виявленню розвитку зривних процесів. Удосконалено метод діагностування зривних процесів двигуна для систем автоматичного керування газотурбінного двигуна (САКД) на підставі обчислення статистичних характеристик розподілу вейвлет-коефіцієнтів сигналів вимірювальних систем шляхом використання S-дискримінанту. Показано, що розроблена модифікація дозволяє з високим ступенем достовірності за певних граничних умов визначити початок розвитку помпажних явищ у турбокомпресорі ГТД. Розроблено метод обчислення S-дискримінанту, що дає можливість діагностувати зривні процеси у режимі реального часу навіть за умов відсутності попередньо зареєстрованих вимірювань на етапі нормальної роботи двигуна.

Вперше науково обгрунтовано застосування внутрішньої регенерації теплоти (підведення теплоти відпрацьованих у газовій турбіні газів, процесу конверсії природного газу) у перспективних газотурбінній і парогазовій установках (ГТУ, ПГУ). Розроблено розрахункову модель конвертора природного газу щодо його використання в схемах ГТУ та ПГУ. Запропоновано схеми ГТУ та ПГУ з внутрішньою регенерацією теплоти, проведено їх розрахунки та виявлено залежність ефективності даних схем від параметрів конверсії. Виявлено причини різкого підвищення ККД ГТУ та ПГУ за використання в них внутрішньої регенерації теплоти, а також зменшення забруднення навколишнього середовища газами, які створюють парниковий ефект. Обгрунтовано та запропоновано вираження для ексергетичного ККД розглянутих схем, що враховує "транзитну" ексергію метану, який не прореагував у конверторі. Встановлено, що значення ексергетичного ККД схем з внутрішньою регенерацією теплоти може досягнути 85 %.

Запропоновано метод розрахунку газотермодинамічних параметрів турбовального газотурбінного двигуна на сталих режимах, в основу якого покладено повузлову математичну модель з повінцевим описом процесів в багатоступеневому осьовому компресорі. Сформовано методичні засоби врахування в системі двигуна впливу на його газотермодинамічні параметри та експлуатаційні характеристики таких чинників, як відбір і перепуск повітря з проточної частини компресора, зміна геометричних параметрів лопаткових вінців і меридіональних обводів, зміна програми регулювання поворотних статорних лопаток.

Наведено аналітичні вирази для відносного внутрішнього коефіцієнта корисної дії газотурбінної установки без регенерації тепла із згорянням палива за сталого тиску. Одержано залежності параметрів циклу від ступеня підвищення тиску в осьовому компресорі.

Проведено порівняльний аналіз ексергетичних діаграм циклів ГТУ: простого, регенеративного та "Водолій". Запропоновано методи підвищення термодинамічної ефективності циклів газотурбінних установок.

Приведены результаты исследования характеристик газотурбинной установки, оснащенной теплообменником - регенератором с промежуточным жидкометаллическим теплоносителем. Предложено выбирать относительный температурный напор из диапазона 0,35 - 0,5 для обеспечения заданных постоянных значений коэффициентов восстановления полного давления в теплообменниках при условии минимизации габаритов теплообменников. Показано, что варьирование относительного температурного напора в этом диапазоне позволяет изменять отношение площадей теплообменников в диапазоне 1,0 - 3,0 при практически постоянной суммарной площади.

Рассмотрен вопрос оптимизации конструкторско-технологических параметров щeточных уплотнений ГТД, выполненных на ГП "Ивченко-Прогресс", по критерию максимальной производительности. Применен метод линейной оптимизации. Показаны основные ограничения, накладываемые на процесс, в результате чего установлено оптимальное сочетание параметров.