Двухконтурный турбореактивный двигатель
Изобретение позволяет повысить КПД и мощность двухконтурного турбореактивного двигателя с использованием регенерации тепла за счет использования в качестве дополнительного рабочего тела воды. Новым в предлагаемом изобретении является установка после газификатора 7 паровой турбины 14 с частичным отбором пара после нее на охлаждение лопаток турбины 6 и дополнительных камер 18 сгорания между ступенями турбины 6 с отбором воздуха для них из патрубка 17 промежуточного отбора воздуха из компрессора 4, частичный отбор воды после насоса 13 на дополнительные форсунки 22, установленные на входе в компрессор 4, а также установка камеры 19 смешения в дополнительном контуре 16. Воздух, сжатый в компрессоре 4, поступает в основную камеру 5 сгорания, где происходит стехиометрическая реакция горения топлива. На выходе из основной камеры 5 сгорания происходит смешивание продуктов сгорания с отработанным паром из паровой турбины 14, в результате чего температура газов уменьшается и происходит расширение полученной смеси в первых ступенях турбины 6. Далее смесь поступает в камеру 19 смешения, где происходит ее смешивание с продуктами сгорания топлива из дополнительной камеры 18 сгорания, где сгорание топлива происходит также при стехиометрической реакции. После этого происходит дальнейшее расширение смеси на ступенях турбины, после чего смесь поступает в газификатор 7, подогревая воду и получившийся в нем пар, и в теплообменник 10, где отдает оставшееся тепло воздуху наружного контура. Полученный в газификаторе 7 пар подается на паровую турбину 14, где расширяется, производя полезную работу. 1 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к авиадвигателестроению. Целью изобретения является повышение КПД и мощности двухконтурного турбореактивного двигателя при выполнении его турбины с охлаждаемыми лопатками. На чертеже изображен поперечный разрез двигателя. Двигатель содержит внутренний 1 и наружный 2 контуры. На входе в контуры 1 и 2 двигателя установлен вентилятор 3. Во внутреннем контуре 1 последовательно расположен компрессор 4, камера 5 сгорания основного контура, турбина 6 и газификатор воды, включающий непосредственно сам газификатор 7, подогреватель 8 воды и форсунки 9, расположенные в газификаторе. Выход газификатора 7 воды по охлаждаемой среде подсоединен к входу теплообменника 10, который расположен в наружном контуре 2 двигателя. Теплообменник 10 снабжен сборником 11 конденсата, который трубопроводом 12 подключен к насосу 13, подающему собранный конденсат в газификатор 7 воды. Непосредственно за вентилятором 3 расположен выход теплообменника 10 по охлаждаемой среде. На валу компрессора 4 установлена паровая турбина 14, которая магистралью 15 частичного отбора отработанного пара соединена с системой охлаждения лопаток турбины 6. В дополнительном контуре 16, который патрубком 17 промежуточного отбора воздуха сообщен с компрессором 4, установлены дополнительная камера 18 сгорания и камера 19 смешения. Трубопроводом 20 подачи пара газификатор 7 воды соединен с входом в паровую турбину 14, выход которой расположен в камере 5 сгорания внутреннего контура 1. Двигатель снабжен подключенными трубопроводом 21 к насосу 13 дополнительными форсунками 22 для впрыска воды, которые установлены на входе во внутренний контур 1 двигателя. При работе двигателя воздух поступает на вентилятор 3. Предварительно сжатый вентилятором 3 воздух поступает в компрессор 4 внутреннего контура 1 и в наружный контур 2. Поступив в наружный контур 2, воздух проходит через теплообменник 10 воды и после подогрева в нем расширяется, создавая реактивную тягу. Воздух, поступивший в компрессор 4, сжимается в нем и подается в камеру 5 сгорания внутреннего контура и дополнительную камеру 18 сгорания, где осуществляется стехиометрическая реакция горения топлива. В концевой части основной камеры 5 сгорания происходит смешение паров воды, вышедших из паровой турбины 14 и продуктов сгорания топлива, в результате чего происходит снижение температуры газов, поступающих из основной камеры 5 сгорания на турбину 6. После расширения смеси газа и пара в первых ступенях турбины она (смесь) поступает в камеру 19 смешения, где ее температура увеличивается за счет смешивания с продуктами сгорания дополнительной камеры 18 сгорания. После этого смесь подается на последние ступени турбины 6. Расширившись в турбине 6, смесь поступает в газификатор 7 воды, обеспечивая подогрев воды, ее испарение и подогрев образовавшегося пара, после чего поступает в теплообменник 10, где охлаждается, отдавая тепло воздуху наружного контура 2. Охлажденные продукты сгорания выходят из теплообменника 10 в наружный контур 2, а сконденсировавшаяся в результате охлаждения вода поступает в сборник 11 конденсата и по трубопроводу 12 насосом 13 подается в газификатор 7 воды для повторного использования в цикле работы двигателя. Образовавшийся в газификаторе 7 воды пар поступает по трубопроводу 20 подачи пара в паровую турбину 14, расширяется в ней и поступает в основную камеру 5 сгорания и через магистраль 15 частичного отбора отработанного пара в систему охлаждения турбины. От насоса 13 конденсат поступает также к дополнительным форсункам 22 и вспрыскивается во внутренний контур двигателя.
Формула изобретения
1. ДВУХКОНТУРНЫЙ ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ по авт. св. N N 1045686, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и мощности при выполнении турбины с охлаждаемыми лопатками, он снабжен установленной на валу компрессора паровой турбиной, имеющей магистраль отвода отработанного пара, подключенную к охлаждаемым лопаткам турбины, дополнительным контуром с установленными в нем дополнительной камерой сгорания и камерой смешения и патрубком, промежуточного отбора воздуха из компрессора, причем вход и выход паровой турбины соединены соответственно с выходом по нагреваемой среде газификатора и камерой сгорания внутреннего контура, вход дополнительного контура подсоединен к патрубку промежуточного отбора воздуха из компрессора, а выход посредством камеры смешения - к промежуточным ступеням турбины. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными форсунками, установленными на входе во внутренний контур двигателя и подключенными к насосу.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002
Извещение опубликовано: 20.05.2002
