Генератор холодного нейтрального газа

 

Изобретение относится к энергетике и решает задачу получения технически инертного холодного газа из наружного воздуха в промышленных масштабах для тушения пожаров, включая лесные, газонефтяные и пожары в высотных зданиях, книгохранилищах и т.п. Генератор холодного инертного газа создается на базе модифицированного двухконтурного авиадвигателя с замкнутой жидкостной системой охлаждения продуктов сгорания. Расходный материал - авиационный керосин и наружный воздух. 1 ил.

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания установок для неразрушающего способа тушения пожаров в книгохранилищах, в промышленных и жилых зданиях, газонефтяных и лесных пожаров.

Известны различные способы тушения пожаров, основным из которых является заливка огня водой. Известны способы и устройства для названной цели с вводом в очаг поражения инертных газов. Эти способы предполагают наличие достаточного количества воды или инертных газов (см., например, "Охрана окружающей среды": Справочник. Сост. Л.П. Шариков. Л.: Судостроение, 1978. 560 с. ; Русак О.Н., Милохов В.В., Яковлев Ю.А. Защита воздушной среды деревообрабатывающих производств. М.: Лесная промышленность, 1982. 216 с.) Наиболее близким техническим решением является устройство, которое описано в патенте Б.Х. Перельштейна "Газотурбинная установка" 2157903 по заявке 98113140/06 от 30.06.1998 г., зарегестрировано в Госреестре изобретений РФ 20 октября 2000 г., бюл. 29.

По данному изобретению генератор холодного нейтрального газа состоит из газотурбинной установки, которая включает в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, первый теплообменник для отвода тепла, вторую камеру сгорания, второй теплообменник для отвода тепла, турбину детандерного типа привода охлаждающего вентилятора второго контура.

Основным недостатком этого генератора холодного нейтрального газа является то, что при использовании газогенератора от снятого с летного ресурса авиадвигателя с дефорсированной основной камерой сгорания второй теплообменник, установленный после второй камеры сгорания, испытывает высокий уровень тепловых нагрузок и он является элементом, который существенно снижает ресурс аппарата в целом.

Изобретение решает задачу создания агрегата инертного холодного газа высокого ресурса за счет теплообменной аппаратуры высокого ресурса. Указанная цель достигается тем, что генератор холодного нейтрального газа включающий газотурбинную установку, которая содержит расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, первый теплообменник для отвода тепла, вторую камеру сгорания, второй теплообменник для отвода тепла, турбину детандерного типа привода охлаждающего вентилятора второго контура - в него введена замкнутая система жидкостного охлаждения, включающая первый, второй и дополнительно третий теплообменник, вход которого соединен воздушной магистралью с выходом охлаждающего вентилятора.

Сущность изобретения пояснена на чертеже. Газотурбинная установка включает основной газогенератор - 1, теплообменник - 2, форсажную камеру сгорания - 3, второй теплообменник - 4, турбину детандерного типа - 5, канал подачи холодного инертного газа - 6, входное устройство второго контура - 7, вентилятор второго контура - 8, канал подачи охлаждающего воздуха - 9, третий теплообменник - 10, насос - 11, бак для промежуточного жидкого теплоносителя - 12.

Наружный воздух поступает в газогенгератор - 1 и далее последовательно на первый теплообменник - 2, форсажную камеру сгорания - 3, второй теплообменник - 4, турбину детандерного типа - 5, канал - 6 и далее, например, по быстромонтажным трубам на очаг поражения (не показано). Наружный воздух также поступает во второй контур через входное устройство - 7 на вентилятор - 8 и далее по каналу 9 на третий теплообменник - 10. Система включает коммуникации для подачи жидкого теплоносителя, насос - 11 и бак - 12. Жидким теплоносителем может быть силиконовая жидкость типа "термосил" (теплоемкость ~Ср= 2 кДж/кг•град, допустимая температура нагрева 500^oС, равновесное давление при указанной температуре Рр=0,4 МПа). При рациональном проектировании системы жидкостного охлаждения температура стенки теплообменников не превысит 250-300^oС. Последнее позволит создать совершено надежную конструкцию с большим ресурсом работы. Возможно исключение, как вариант, из конструкции первого теплообменника.

Доставка к пожару 1 тонны воды обеспечивает 1 куб. метр тушащей среды. Доставка 1 тонны керосина в качестве топлива для рассматриваемого агрегата обеспечит производство порядка 15000 м³ тушащего вещества. Введение промежуточного жидкого теплоносителя в теплообменники снижает температуру его стенки до 2 раз (по сопоставлению с теплообменником газ-газ), что увеличивает его ресурс примерно в два-три раза.

Формула изобретения

Генератор холодного нейтрального газа, включающий газотурбинную установку, которая содержит расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, первый теплообменник для отвода тепла, вторую камеру сгорания, второй теплообменник для отвода тепла, турбину детандерного типа привода охлаждающего вентилятора второго контура, отличающийся тем, что в него введена замкнутая система жидкостного охлаждения, включающая первый, второй и дополнительно третий теплообменник, вход которого соединен воздушной магистралью с выходом охлаждающего вентилятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1