Разработка утилизационного воздушно-турбинного двигателя

Рассмотрены способы утилизации тепла выхлопных газов для повышения энергетической эффективности тепловых машин. Для создания привода генератора мощностью 150 кВт, предназначенного для выработки электроэнергии на нужды газоперекачивающей станции, выбрана концепция воздушно-турбинного двигателя. В воздушно-турбинном двигателе рабочим телом является атмосферный воздух, подогреваемый выхлопными газами газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата. Выполнено моделирование и исследование термодинамического цикла трёх схем воздушно-турбинного двигателя: с подводом тепла к рабочему телу от продуктов сгорания газотурбинной установки в рекуперативном воздухоподогревателе; эжектированием продуктов сгорания газотурбинной установки воздухом, поступающим из компрессора воздушно-турбинного двигателя, и дальнейшей подачей смеси в турбину; комбинированная – с предварительным подогревом активного воздуха, поступающего из компрессора в эжектор. На основании результатов термогазодинамических расчётов определена рациональная конструкция воздушно-турбинного двигателя, включающая двухступенчатый осевой компрессор, рекуперативный воздухоподогреватель, эжектор и одноступенчатую осевую турбину. В эжекторе в качестве активного потока используется сжатый воздух от компрессора воздушно-турбинного двигателя, а в качестве пассивного – продукты сгорания двигателя НК-16СТ. Рекуперативный воздухоподогреватель и эжектор размещаются в выхлопном тракте газоперекачивающего агрегата. Выбранный конструктивный облик воздушно-турбинного двигателя соответствует техническим требованиям, предъявляемым предприятиями газотранспортной отрасли.