NAU Harvester System
The ways of improving the efficiency of gas turbine plants based on aircraft gas turbine engines
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
The ways of improving the efficiency of gas turbine plants based on aircraft gas turbine engines
Пути повышения эффективности энергоустановок на базе авиационных газотурбинных двигателей Шляхи підвищення ефективності енергоустановок на базі авіаційних газотурбінних двигунів |
|
| Creator |
Volianska, Larysa; Національний авіаційний університет, Київ, Україна
Gvozdetskyi, Ivan; Національний авіаційний університет, Київ, Україна Fakhar, Mohammad; Національний авіаційний університет, Київ, Україна |
|
| Subject |
Transport, transport technologies
gas turbine engine; thermodynamic properties; heat regeneration; fuel preheating; efficiency UDC 629.7.03- 048.75(045) Транспорт, транспортные технологии газотурбинный двигатель; термодинамические свойства; регенератор теплоты; предварительный подогрев топлива; эффективность УДК 629.7.03- 048.75(045) Транспорт, транспортні технології газотурбінний двигун; термодинамічні властивості; регенератор теплоти; попереднє підігрівання палива; ефективність УДК 629.7.03- 048.75(045) |
|
| Description |
Every year in the world, a large number of aircraft engines designed and manufactured throught ten to twenty years ago and spent their flight service life time on civil and military aircraft are decommissioned due to a decrease of their operational reliability. In the same time, the most of their structural units and parts still have significant safety margins and can be used as part of ground installations for various purposes. The level of parameters of the working process of these engines, and first of all, the compressor pressure ratio of the compressor and the temperature of the gases in front of the turbine, is relatively low, therefore the efficiency of such engines is relatively low, and therefore the fuel efficiency of such engines does not meet modern requirements.The problem of improving the fuel efficiency of stationary gas turbine plants based on aircraft engines that have exhausted their life on aircraft is urgent for several reasons. On the one hand, the cost of fuel is a significant part of the operating costs of the enterprises that use them, and adversely affects the economic performance of these enterprises. On the other hand, significant fuel consumption causes the formation of large quantities of combustion products, which are emitted into the atmosphere, polluting it. To solve this problem, in article it proposes to improve the working process of such power plants by Regeneration of the Heat of Exhaust Gases and preheating the fuel before it is fed into the combustion chamber. The purpose of this work is to evaluate the level of joint effect of heat recovery of the exhaust gases and the degree of preheating of the fuel on the fuel efficiency of gas turbine plants. The object of the study was a gas turbine plant based on an aircraft turbo engine that exhausted its flight life. It was proposed to add a dual heat exchanger into gas turbine plant to heat the compressed air before entering the combustion chamber and preheating the fuel. The calculations show that the combined effect of these two measures can significantly increase the internal efficiency of a gas turbine plant. The calculations were carried out taking into account changes in the thermophysical properties of air in the compressor and combustion products with changes in temperature as for real gases.
Ежегодно в мире большое количество авиационных двигателей, спроектированных и изготовленных десять-двадцать лет тому назад и отработавших свой лётный ресурс на воздушных судах гражданской и военной авиации, снимаются с эксплуатации из-за снижения уровня их эксплуатационной надежности. При этом большая часть их конструктивных узлов и деталей еще имеют значительные запасы прочности и могут быть использованы в составе наземных установок различного назначения. Уровень параметров рабочего процесса, и прежде всего, степени повышения давления воздуха в компрессоре и температуры газов перед турбиной, относительно невысокие, поэтому коэффициенты полезного действия таких двигателей относительно низкие, а значит и топливная эффективность таких двигателей не соответствует современным требованиям. Проблема повышения топливной эффективности стационарных газотурбинных установок, создаваемых на базе авиационных двигателей, которые исчерпали свой летный ресурс на воздушных судах, является актуальной по нескольким причинам. С одной стороны, стоимость топлива составляет значительную долю в эксплуатационных расходах предприятий, которые их используют, и негативно влияет на экономические показатели этих предприятий. С другой стороны, значительные расходы топлива обуславливают образование большого количества продуктов сгорания, которые выбрасывается в атмосферу, загрязняя ее. Для решения этой проблемы в статье предлагается усовершенствование рабочего процесса таких силовых установок путем регенерации тепла отработанных газов и предварительного подогрева топлива перед его подачей в камеру сгорания. Целью работы является оценка уровня общего воздействия регенерации тепла отходящих газов и степени предварительного подогрева топлива на топливную эффективность газотурбинных установок. В качестве объекта исследования была выбрано газотурбинная установка, которая базируется на использовании авиационного турбовального двигателя, отработавшего свой лётный ресурс, с добавлением в его схему сдвоенного теплообменника, который служит как для подогрева сжатого в компрессоре воздуха перед его поступлением в камеру сгорания, так и для предварительного подогрева топлива. Проведенным расчетам показано, что общий эффект от этих двух мер может существенно повысить внутренний коэффициент полезного действия газотурбинной установки. При этом расчеты проводились с учетом изменения теплофизических свойств воздуха в компрессоре и продуктов сгорания с изменением температуры как реальных газов. Щорічно у світі велика кількість авіаційних двигунів, які були спроектовані і виготовлені десять-двадцять років тому і які вичерпали свій льотний ресурс на повітряних суднах цивільної і військової авіації, знімаються з експлуатації через зниження їхньої експлуатаційної надійності. При цьому більша часина їхніх конструктивних вузлів і деталей ще мають значні запаси міцності і можуть бути використані у складі наземних установок різного призначення. Рівень параметрів робочого процесу, і перш за все, ступеня підвищення тиску повітря в компресорі та температури газу перед турбіною, є відносно малими, і тому коефіцієнти корисної дії таких двигунів відносно низькі, а відповідно до цього, паливна ефективність таких двигунів не відповідає сучасним вимогам. Проблема підвищення паливної ефективності стаціонарних газотурбінних установок, створюваних на базі авіаційних двигунів, що вичерпали свій ресурс на повітряних суднах, є актуальною з кількох причин. З одного боку, вартість палива становить значну частку в експлуатаційних витратах підприємств, що їх використовують, і негативно впливає на економічні показники цих підприємств. З іншого боку, значні витрати палива обумовлюють утворення великої кількості продуктів згоряння , що викидається в атмосферу, забруднюючи її. Для вирішення цієї проблеми в статті пропонується удосконалення робочого процесу таких силових установок шляхом регенерації тепла, що міститься у вихлопних газах і попередній підігрів палива перед його подаванням в камеру згоряння. Метою роботи є оцінка рівня спільного впливу регенерації тепла вихідних газів і ступеня попереднього підігрівання палива на паливну ефективність газотурбінних установок. Як об’єкт дослідження було обрано газотурбінну установку, яка базується на використанні авіаційного турбовального двигуна, що відпрацював свій льотний ресурс , з доданим до нього подвійним теплообмінником для підігрівання стисненого в компресорі повітря перед його надходженням до камери згоряння і для попереднього підігрівання палива. Проведеними розрахунками показано, що спільний ефект від цих двох заходів може суттєво підвищувати внутрішній коефіцієнт корисної дії газотурбінної установки. При цьому розрахунки проводились з урахуванням зміни теплофізичних властивостей повітря в компресорі і продуктів згоряння зі зміною температури як реальних газів. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2020-04-30
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14581
10.18372/2310-5461.45.14581 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 45, № 1 (2020); 100-110
Science-based technologies; Том 45, № 1 (2020); 100-110 Наукоемкие технологии; Том 45, № 1 (2020); 100-110 |
|
| Language |
uk
|
|