DE1981040U - Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme. - Google Patents
Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme.Info
- Publication number
- DE1981040U DE1981040U DEM51836U DEM0051836U DE1981040U DE 1981040 U DE1981040 U DE 1981040U DE M51836 U DEM51836 U DE M51836U DE M0051836 U DEM0051836 U DE M0051836U DE 1981040 U DE1981040 U DE 1981040U
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- engine
- turbine
- compressor
- exhaust gas
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 4
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 32
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 claims 1
- 244000025221 Humulus lupulus Species 0.000 claims 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 2
- 206010010219 Compulsions Diseases 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
PA032 40W8.1.68
sr /ze
M.A.H. TURBO G-MBH.
München, den 9.1.1968
Vorrichtung zur Rückgewinnung der in dem Abgas eines Turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen
Wärme.
Die Flugzeuggasturbine unterscheidet sich in ihrem Aufbau
beträchtlich von einer von Anfang an als Industrieturbine konzipierten Gasturbine. Diese ist bei größeren Einheiten
zumeist in getrennter Bauweise - Verdichter - Brennkammer Turbinen - ausgeführt. Diese Bauweise ermöglicht das Einfügen
von Wärmetauschern in den Arbeitsprozeß, wobei sich auch deren große Abmessungen nicht allzu nachteilig bemerkbar
machen. Die mehrfachen Umlenkungen der Strömung in einem solchen stationären Aufbau können, ohne Rücksicht nehmen
zu müssen auf das Bauvolumen, nach strömungstechnischen Gesichtspunkten ausgeführt werden, wie auch das Gewicht nicht
die Rolle wie bei der Plugzeuggasturbine spielt.
Demgegenüber ist die !Flugzeuggasturbine u.a. nach höchster Leistung aus kleinstem Bauvolumen (Stirnflächenschub) und
geringstem Gewicht ausgelegt. Dabei werden Verdichter, Brennkammer und Turbine in Strömungsrichtung möglichst
eng aneinander angeordnet. Wird eine solche I1IUgzeuggasturbine
als Gasgenerator für den Antrieb einer stationären Turbine verwendet, ergeben sich relativ hohe Kraftstoff-Verbrauche,
die den Betrieb solcher Anlagen nur in Aus-
— 2 —
nahmefällen zulassen. Eine "be tr acht Ii ehe Verringerung des
Kraftstoff-Verbrauches wäre durch Rückgewinnung der im Abgas verlorengehenden Wärme möglich, die dem Prozeß zwischen
Verdichteraustritt und Brennkammereintritt wieder zuzuführen wäre, wobei die eng aneinandergerückte Bauweise" von Verdichteraustritt
und Brennkammereintritt bei Plugzeuggasturbinen zu
beachten ist.
Bei Wärmeaustauschern sind solche, die nach dem Rekuperativverfahren
und solche, die nach dem Regrenerativverfahren
arbeiten, bekannt. Der beiderseitig gas- bzw. verdichterluftbeaufschlagte
Rekuperator erfordert große Wärmeaustauschflächen und auf der gasbespülten Seite infolge der geringen
G-asdichte große Strömungsquerschnitte. Damit entfällt der
Einbau dieses Wärmetauschers in den Raum zwischen Verdiehteraustritt
und Brennkammer bei !Flugzeuggasturbinen. Die offenstehende Möglichkeit, die verdichtete luft aus dem Triebwerk
herauszuleiten, durch einen im Abgasstrom liegenden Wärmeaustauscher zu leiten und wieder in die Brennkammer zurückzuführen,
bedingt so große Umbauten am Triebwerk und Strömungsverluste, daß man bisher lieber den schlechteren Verbrauch
in Kauf genommen hat, als eine solche Anlage auszuführen.
Der als Igungströmvorwärmer bekannte Regenerator in Gestalt
einer abwechselnd gas- und verdichterluftbeaufschlagten,
langsam rotierenden Trommel hat ein wesentlich geringeres Bauvolumen als ein Rekuperator. Aber auch seiner Verwendung
steht der Zwang zur Heranführung der beiden G-asströme, also
,1.68 - 5 -
ihre Umlenkung, gegenüber. Die erforderlichen großen Abgasquerschnitte
erlauben außerdem nicht, die Trommel im Zwischenraum zwischen Verdichter und Brennkammer "bei Plugzeuggasturbinen
anzuordnen, so daß auch hier die Verdichterluft
aus dem Triebwerk herausgeführt werden müßte. Daneben "besteht noch die dem Prinzip eigene Schwierigkeit der Abdichtung
der "beiden unter verschiedenem Druck stehenden G-asströme. Daher kann auch dieses Prinzip nicht ohne weiteres
Anwendung "bei aus Plugzeugturbinen abgeleiteten Industrietur"binen
finden.
Der Erfinder hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der in den Abgasen eines Turbinenstrahltriebwerkes
enthaltenen Wärme und zur Zuführung dieser Wärme in die Verdichterluft des Triebwerkes zu schaffen, die, d.h.
also die neuerungsgemäße Vorrichtung, infolge ihres geringen Platzbedarfes und Bauaufwandes bei Plugzeuggasturbinen
angewendet werden kann, so daß Triebwerke mit solchen Plugzeugturbinen als Industrie-Turbinen mit relativ geringem
Kraftstoff-Verbrauch dienen können. Die Verdichterluft soll dabei auf ihrem Weg zwischen Verdichter und Brennkammer des
Triebwerkes nicht aus diesem abgeleitet und nach der zusätzlichen
Erwärmung dem Triebwerk wieder zugeführt werden müssen. Im besonderen soll die Vorrichtung nach der Neuerung
das relativ kleine Bauvolumen der nach dem Prinzip der Regeneratoren arbeitenden '!Wärmetauscher mit dem Prinzip der
Rekuperatoren vereinigen, indem das wärmeliefernde Medium
in dem Rekuperator so ausgewählt wird, daß die Wärmeaustauschfläche nahezu nur noch vom Wärmeübergang an die Verdichterluft
"bestimmt wird, während das wärmeliefernde Medium nur noch
sehr geringe Strömungs querschnitte "benötigt.
Demzufolge "bezieht sich die !Feuerung auf eine Yorrichtung
zur Rückgewinnung der in dem Abgas eines Turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen Wärme, insbesondere bei einem für stationären
Betrieb bestimmten Plugzeugtriebwerk.
Zur K)sung der gestellten Aufgabe schlägt die !Teuerung im
wesentlichen vor, daß zwischen dem Yerdichter und der Brennkammer ein erster Wärmetauscher angeordnet ist, der über
leitungen mit einem weiteren Wärmetauscher im Triebwerksauslaß verbunden ist, wobei im zweiten Wärmetauscher mit
Hilfe der Triebwerksabgase ein Metall aufgeheizt wird, das verflüssigt in den ersten Wärmetauscher gelangt und dort
die aufgenommene Wärme an die verdichtete Verbrennungsluft des Triebwerkes abgibt.
Bei einer solchen Vorrichtung dient das verflüssigte Metall als Wärmetransportmittel zwischen den beiden Wärmetauschern.
Es hat eine gute Wärmeaufnahmefähigkeit und eine gute Wärmeabgab efähigkeit. Der Wärmetauscher im Abgasstrom muß allein
nach den Bedürfnissen der im Abgas herrschenden Verhältnisse ausgelegt werden. Is ist also mit der Vorrichtung nach der
Neuerung eine gute Möglichkeit geschaffen, zumindest einen Teil der in den Triebwerksabgasen enthaltenen Wärme zu gewinnen
und der Ver dichterluft zuzuführen, ohne die Verdichterluft
ihren Weg zwischen Verdichter und Brennkammer ändern zu lassen.
— 5 —
Mit'besonderem Vorteil ist die !Teuerung dann anzuwenden,
wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Feuerung ein Metall angewendet wird, dessen Schmelztemperatur unter
der Yerdichtungsendtemperatur liegt. In diesem Pail kann
die Turbine angefahren werden, ohne daß eine besondere Vorwärmung erforderlich ist. Solche Metalle vereinigen
häufig in sich die Vorteile einer niedren Schmelztemperatur und guter Wärmeübergangszahlen. Als Beispeiele für solche
Metalle können Zinn oder Quecksilber angegeben werden, ohne die Erfindung aber auf die Anwendung solcher Metalle zu
beschränken. Im Hinblick auf sehr hohe Wärmeübergangszahlen sowie gute Transportfähigkeit im geschmolzenen Zustand sind
in letzter Zeit eine Eeihe von Metallen grundsätzlich untersucht
worden, so daß die Auswahl des entsprechenden Metalles bei der Anwendung der Neuerung für den Fachmann keine grundsätzlichen
Schwierigkeiten bereitet.
Dem .infahren des Triebwerkes ohne Vorwärmung des als Wärmetransportmittel
dienenden Metalles dienen auch die weiteren Merkmale der Neuerung, daß die Umwälzpumpe für das Metall
im Abgasstrom des Triebwerkes sowie die Verbindungsleitungen
zwischen der Fumpe und den Wärmetausehern sowie zwischen
den beiden Wärmetauschern im Äbgasstrom des Triebwerkes und/oder im Verdichterstrom liegen. Hierdurch ist ein rasches,
gleichmäßiges Schmelzen des Metalles gewährleistet.
Zur baulichen Vereinfachung wird vorgeschlagen, daß die Umwälzpumpe
voh einer zusätzlichen Turbinenstufe angetrieben
wird. Bei einem Triebwerk mit einer lutzturbine, die in
- 6
baulicher Vereinigung mit der Antriebsturbine des Verdichters
dieser nachgeschaltet ist, befindet sich die Antriebsturbine für die Umwälzpumpe hinter der Verdiehterantriebsturbine
und der Futzturbine. Die Umwälzpumpe und deren
Antriebsturbine sind auf einer gemeinsamen Hohlwelle angeordnet,
durch die die Antriebswelle der Hutζturbine hindurchgeführt
ist. Die Umwälzpumpe soll eine an sich bekannte Radialpumpe sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Feuerung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Das Triebwerk weist in üblicher Weise einen mehrstufigen Iiuftverdichter 1, eine oder mehrere Brennkammern 2 sowie
die mehrstufige Antriebsturbine 3 auf. In der bei Plugzeugtriebwerken
üblichen Bauweise sind die Antriebsturbine 3 und der Verdichter 1 auf einer gemeinsamen Welle 4 angeordnet,
die die Brennkammer 2 durchdringt oder zu der symmetrisch mehrere Brennkammern 2 angeordnet sind. In der Verwendung
als stationäres Triebwerk ist der Antriebsturbine 3
die lutz- oder Preifahrturbine 5 nachgeschaltet, die die
Abtriebswelle 6 antreibt. Im Abgasstrom des Triebwerkes ist der Wärmetauscher 7 angeordnet, der über Leitungen 8,
9 mit dem Wärmetauscher 10 verbunden ist. Der Wärmetauscher
10 befindet sich zwischen dem Verdichterauslaß und dem Brennkammereinlaß.
Die Verbindungsleitungen 8, 9 sind so in einem Gehäuse 11 angeordnet, daß sie von der Verdichterluft oder
den Triebwerksabgasen umspült werden. Die mit einer Eadialbeschaufelung
versehene Umwälzpumpe 12, für das in den
-43 ■ ■ 7
,1.68 - / -
— 7 —
Wärmetauschern 7,10 und den V erbindungs leitung en 8, 9
befindliche, zu verflüssigende Metall, "befindet sich im Ä"bgasstrom des Triebwerkes radial innerhalb des von dem
Wärmetauscher 7 teilweise verbauten Triebwerksauslasses. Sie wird angetrieben von der weiteren !Turbinenstufe 13,
die hinter der lutzturbine 5 angeordnet ist und mit der
Umwälzpumpe auf der gemeinsamen Hohlwelle 14 sitzt, durch die die Abtriebswelle 6 geführt ist.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung bedarf keiner besonderen weiteren Erläuterung. Durch den niedrigen Schmelzpunkt des
zum Transport dienenden Metalls wird dieses bereits kurz nach dem .Infahren des Triebwerkes verflüssigt und transportiert.
Die im Wärmetauscher 7 aufgenommene Wärme gelangt in den Wärmetauscher 10, um dort an die Verdichterluft abgegeben
zu werden, so daß die Verdichterluft beim Eintritt in
die Brennkammer 2 eine höheren Temperatur hat als sie der Kompressionswärme am Ende des Verdichters 1 entspricht·
Die Pörderrichtung ist durch 3Sin- und Auslaß der Umwälzpumpe
12 bedingt und durch Pfeile gekennzeichnet.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Rückgewinnung der in dem Abgas eines
Turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen Wärme, insbesondere bei einem für stationären Betrieb bestimmten Flugzeugtriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichter
(1) und der Brennkammer (2) ein erster Wärmetauscher (10) angeordnet ist, der über leitungen (8, 9) mit einem weiteren
Wärmetauseher (7) im Abgasstrom des Triebwerkes verbunden ist, wobei im zweiten Wärmetauscher (7) mit Hilfe
der Triebwerksabgase ein Metall aufgeheizt wird, das verflüssigt in den ersten Wärmetauscher gelangt und dort die
aufgenommene Wärme an die verdichtete Verbrennungsluft des Triebwerkes abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung
eines Metalles, dessen Schmelztemperatur unter der Verdichtungsendtemperatur liegt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Umwälzpumpe (12) für das flüssige Metall, die von
einer zusätzlichen Turbinenstufe (13) angetrieben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei einem Triebwerk mit einer T-43 - 2 -
— 2 -
der Antriebsturbine des Verdichters nachgeschalteten lutzturbine,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsturbine
(13) für die Umwälzpumpe (12) nach der Verdichterantriebstur
bine (3) und der lutzturbine (5) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (12) und deren Antriebsturbine auf einer gemeinsamen
Hohlwelle (H) angeordnet sind, durch die die JLbtriebs
welle (6) der Uutzturbine (5) hindurehgeführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwälzpumpe (12) eine Radialpumpe ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwälzpumpe (12) im JLbgasstrom des-Triebwerkes
angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsleitungen (8, 9) zwischen den beiden Wärmetauschern (7, 10) im Äbgasstrom und/oder in der
Verdichterluft liegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM51836U DE1981040U (de) | 1965-05-28 | 1965-05-28 | Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM51836U DE1981040U (de) | 1965-05-28 | 1965-05-28 | Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1981040U true DE1981040U (de) | 1968-03-14 |
Family
ID=33359347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM51836U Expired DE1981040U (de) | 1965-05-28 | 1965-05-28 | Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1981040U (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108252806A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-06 | 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 | 一种通过涡扇发动机改型的燃气轮机及改型方法 |
-
1965
- 1965-05-28 DE DEM51836U patent/DE1981040U/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108252806A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-06 | 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 | 一种通过涡扇发动机改型的燃气轮机及改型方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3881651T2 (de) | Gasturbinenprozess. | |
EP0079033B1 (de) | Diesel-Brennkraftmaschine mit Russabbrenn-Vorrichtung | |
DE10236324A1 (de) | Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln | |
DE2852064A1 (de) | Kraftwerksanlage mit tiefsiedendem medium | |
DE2522711A1 (de) | Kraftwerk | |
DE2757236B2 (de) | Antriebsaggregat, insbesondere für Kraftfahrzeuge | |
DE2513183A1 (de) | Waermekraftmaschine | |
DE843770C (de) | Gasturbinenanlage | |
DE3824468C2 (de) | ||
DE1564655B2 (de) | Kernkraftwerk mit CO tief 2-Kühlung | |
DE1981040U (de) | Vorrichtung zur rueckgewinnung der in dem abgas eines turbinenstrahltriebwerkes enthaltenen waerme. | |
DE3443020C2 (de) | Vorrichtung zum Abziehen von Wärme in einem regenerativen Ofen | |
DE3539481A1 (de) | Kohlegefeuerter dampferzeuger fuer kohle-kombiblock | |
DE3834499C2 (de) | ||
DE2443362A1 (de) | Gasturbine mit waermetauscher | |
DE954380C (de) | Offenkreis-Gasturbinenanlage | |
DE1002570B (de) | Gasturbinenanlage mit doppeltem Kreisprozess | |
DE1426325B2 (de) | Gasturbinentriebwerk | |
DE564170C (de) | Aus Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vorgeschaltetem Verdichter und nachgeschalteter Gasturbine bestehender Maschinensatz mit Kolbenkuehlung | |
DE1501514A1 (de) | Verfahren zum Erhitzen von Gasen unter Benutzung von Verbrennungsgasen als Waermeuebertragungsmedium | |
DE854726C (de) | Gasturbinentriebwerk mit Kammerrotor-Druckaustauscher | |
DE1539904B1 (de) | Kernenergie-Waermekraftanlage | |
DE1601466C3 (de) | Heißgasmotor | |
DE1539904C3 (de) | Kernenergie-Wärmekraftanlage | |
DE2204786A1 (de) | Gasturbinentriebwerk |