RU2672985C2 - Камера сгорания газотурбинной установки - Google Patents
Камера сгорания газотурбинной установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672985C2 RU2672985C2 RU2017109110A RU2017109110A RU2672985C2 RU 2672985 C2 RU2672985 C2 RU 2672985C2 RU 2017109110 A RU2017109110 A RU 2017109110A RU 2017109110 A RU2017109110 A RU 2017109110A RU 2672985 C2 RU2672985 C2 RU 2672985C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- block
- gas turbine
- combustion
- magnetic field
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- 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
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
- F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор, газовую турбину, блок вращающихся цилиндров камеры сгорания, установленные на одном валу. Корпус камеры сгорания изготовлен из материала, способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеющего хорошую магнитную проницаемость, или имеет окна из материала, способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеющего хорошую магнитную проницаемость, - кварца. Снаружи камеры сгорания располагаются блоки, по периметру камеры сгорания и в одной плоскости вращающихся цилиндров, магнитного и электромагнитного воздействия, блок постоянных магнитов, блок электромагнитов, блок магнетронов. Изобретение позволяет повысить кпд установки при работе на низкокалорийном газообразном топливе, снизить эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания на основных режимах работы. 1 ил.
Description
Камера сгорания газотурбинной установки, относится к устройствам камер сгорания газотурбинных установок, при большей детализации устройства кроме использования топлива, в данном камере сгорания используется высокочастотное электромагнитное излучения во время процесса горения, созданное при помощи блоков постоянных магнитов и электромагнитов, вращающихся блоков цилиндров определенной конфигурацией, чередованием и положением друг относительно друга, расположенном на одном валу с компрессором и турбиной, задающего генератора высокой частоты в виде магнетрона.
Типовая газовая турбина включает в себя компрессор спереди, одну или несколько камер сгорания вокруг середины и турбину сзади. Компрессор передает кинетическую энергию рабочего тела (воздуха), чтобы привести его в состояние высокого давления. Сжатое рабочее тело (воздух) выходит из компрессора и течет в камеры сгорания. Камеры сгорания смешивают топливо со сжатым воздухом, а смесь топлива и воздуха воспламеняется для получения газов сгорания, имеющих высокую температуру, давление и скорость. Газы сгорания поступают в турбину, где они расширяются, производят работу.
Газовые турбины все чаще требуют более высокой эффективности при производстве меньших выбросов. Более высокая эффективность может быть достигнута за счет увеличения температуры горения топливной смеси в камерах сгорания газовой турбины.
Также эффективность газовой турбины могут быть достигнуты за счет подачи обедненной воздушно-топливной смеси в камеру сгорания, но температура горения в камеру сгорание будет значительно снижена, что может привести к снижению КПД всей системы в совокупности.
Более низкая температура, более высокая эффективность процесса горения может быть достигнута за счет использования высокочастотного электромагнитного излучения в процессе горения.
Например, в патенте US 5370525 А США описано, что сжигание может быть увеличено путем размещения множества магнетронов вокруг горелки и направления микроволн в зону горения. Использование электромагнитного излучения во время горения может привести к образованию свободных радикалов, которые поддерживают дожигание СО и других UHC, что приводит к снижению выбросов СО и UHC. Кроме того, электромагнитное излучение стимулирует сжигание топлива за счет возбуждения атомов углерода в топливе, что повышает эффективность процесса горения;
в патенте US 20090229581 А1 США описано, что осуществляется воздействие микроволнами магнетроном на поток газовой струи;
в патенте US 20110225948 А1 США описано, что осуществляется зональное воздействие микроволнами магнетрона на поток газовой струи, то есть в разные зоны температурного нагрева, цель равномерное распределение излучения по объему;
в патенте DE 102013010706 В3 Германии описано, что осуществляется воздействие микро волнами магнетрона на поток газовой струи, расположение магнетронов по радиусу для создания равномерного воздействия;
За последние пятнадцать лет появилось множество проектных патентных разработок, но предполагаю, мало или нет действующих, на данной монет времени это не известно автору. Основной причиной, как представляется, является не выполнение достаточно необходимых условий для создания электромагнитного возбуждения рабочего теля (топливной смеси, газа) турбореактивного двигателя с заданной мощностью в камере сгорания высокочастотным генератором (магнетроном) при условии, высокого давления, высокой температуры и высокой скорости потока рабочего тела (топливной смеси, газа). Существующие разработки представлены без учета выше упомянутых параметров. Величина мощности, которую надо подвести и использовать в магнетронах для создания необходимых условий для возбуждения среды со измерима с мощностью самого двигателя и может составлять от 5% до 50% от мощности двигателя, значения зависят от инженерной реализации (что тоже вносит свой вклад в усложнения и удорожание системы), в абсолютных единицах величина, пример турбина, применяемая в вертолетных установках величиной в 1500 кВт при минимальных параметрах в 5%, составляет 75 кВт, что в свою очередь влечет за собой установку генератора, проводку и магнетронов количество, мощность должна соответствовать 75 кВт,
Решение может быть достигнуто, если применить динамическое и электромагнитное формирование достаточно необходимых условий внутри камеры сгорания.
Поставленная задача решается за счет того, что газотурбинная установка содержит воздушный компрессор, газовую турбину, блок вращающихся цилиндров камеры сгорания, установленные на одном валу, корпус воздушного компрессора, корпус камеры сгорания изготовлен из материала способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеет хорошую магнитную проницаемость или имеет окна из материала способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и хорошую магнитную проницаемость, - кварца, а с наружи камеры сгорания располагаются блоки, по периметру камеры сгорания и в одной плоскости вращающихся цилиндров, магнитного и электромагнитного воздействия, блок постоянных магнитов, блок электромагнитов, блок магнетронов.
Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор (6), Газовую турбину (8), камеру сгорания (7). Камера сгорание представляет собой блок полый цилиндр и имеет в составе блок вращающихся цилиндров (5) воздушного компрессора (6) и газовой турбины (8) на общем валу. Блок вращающихся цилиндров равномерно чередуются между собой и стенки цилиндров имею конфигурационную форму. Конфигурационная форма вращающегося цилиндра в отдельности представлено в виде сужения края цилиндра к центру (форма бутылочного горла) для создания зоны переменной турбулентности потока и статичной по отношению к корпусу двигателя и блокам магнитного воздействия. Корпус газовой турбины и воздушного компрессора из магнитного материала, металла. Корпус камеры сгорания полностью из материала способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеет хорошую магнитную проницаемость или имеет окна из материала способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и хорошую магнитную проницаемость. Снаружи камеры сгорания по периметру в плоскости вращения цилиндров камеры сгорания расположены блоки:
Блоки постоянных магнитов (2) (3), в составе которых группа магнитов, расположенных друг к другу так, что чередуется полярность полюсов;
Блоки электромагнитов (1), в составе которых группа соединения катушек для возможности создания переменного вращающегося магнитного поля внутри камеры сгорания;
Блоки магнетронов (4), в составе каждый магнетрон имеет согласование по работе собственной частоты электромагнитного излучения с другими в блоке;
Чередование вращающихся цилиндров конфигурационной формы создают в внутри камеры сгорания зоны переменной турбулентности и статичные по отношению корпуса и блока магнитов и электромагнитов. Расстояние между зонами должно быть равным 
длине волны задающего электромагнитного генератора (магнетрона). Блоки магнитов содержат постоянные магниты, расположенные по радиусу равномерно с чередованием полюсов намагниченности и с шагом равный длинны волны задающего генератора (магнетрона). Блоки электромагнитов содержат катушку электромагнитной индуктивности с металлическим сердечником, направленным перпендикулярно к корпусу двигателя, электромагниты размещены в блоке по радиусу равномерно с шагом длинны волны задающего генератора (магнетрона). Поток рабочего тела (топливной смеси, газа) через камеру сгорания формируют узлы с заданной турбулентностью и с заданным местоположение согласованной с задающим генератором (магнетроном), что создает условия для электромагнитного возбуждения рабочего тела (топливной смеси, газа). Также причиной нагрева вращающихся цилиндров является физическое свойство возникновение токов Фуко в металле в переменном магнитном поле. Вследствие чего происходит, разогрев рабочего тела газотурбинной установки. Блоки, состоящие из постоянных магнитов, с чередование полюсов, на поверхности вращающихся цилиндрах создают переменное магнитное поле, что является причиной появление токов Фуко в металле вращающихся цилиндров, вследствие чего происходит, нагрев вращающихся цилиндров и в рабочем теле газотурбинного двигателя. Блоков может быть несколько, что приводит к увеличению нагрева вращающихся цилиндров и рабочего тела, но увеличивает динамическую нагрузку на вал из-за возникновения магнитного взаимодействия, магнитной вязкости. Блоки, состоящие из электромагнитов, представляют собой группу электромагнитов, подключенных к контроллеру для создания переменного вращающегося магнитного поля, что является причиной наведения ЭДС и возникновении токов Фуко на поверхности вращающихся цилиндров и в рабочем теле газотурбинного двигателя, в следствии чего происходит, нагрев вращающихся цилиндров и рабочего тела. Блоки, состоящие из магнетронов, представляют группу магнетронов, расположенных симметрично по периметру камеры сгорания и имеют согласование по работе собственной частоты электромагнитного излучения с другими в блоке, между собой. Высокочастотное магнитное поле воздействует на поверхность вращающихся цилиндров и на разогретое рабочее тело газотурбинной установки, что является причиной возникновении токов Фуко и вследствие чего происходит, нагрев вращающихся цилиндров и рабочего тела.
Изобретение позволяет повысить КПД установки при работе на низкокалорийном газообразном топливе, снизить эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания на основных режимах работы и расширить диапазон технических эффектов, достигаемых при использовании устройства. Может быть использовано в авиационной, судовой, автомобильной промышленности, а также в энергетике.
Claims (1)
- Газотурбинная установка, содержащая воздушный компрессор (6), газовую турбину (8), блок вращающихся цилиндров (5) камеры сгорания (7), установленные на одном валу, корпус воздушного компрессора (6), корпус камеры сгорания (7) изготовлен из материала, способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеющего хорошую магнитную проницаемость, или имеет окна из материала, способного пропускать переменное магнитное поле высокой частоты и имеющего хорошую магнитную проницаемость, - кварца, а снаружи камеры сгорания (7) располагаются блоки, по периметру камеры сгорания (7) и в одной плоскости вращающихся цилиндров (5), магнитного и электромагнитного воздействия, блок постоянных магнитов (2, 3), блок электромагнитов (1), блок магнетронов (4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109110A RU2672985C2 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Камера сгорания газотурбинной установки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109110A RU2672985C2 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Камера сгорания газотурбинной установки |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017109110A RU2017109110A (ru) | 2018-09-21 |
| RU2017109110A3 RU2017109110A3 (ru) | 2018-09-21 |
| RU2672985C2 true RU2672985C2 (ru) | 2018-11-21 |
Family
ID=63668731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109110A RU2672985C2 (ru) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Камера сгорания газотурбинной установки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672985C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61255202A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ヒ−トパイプタ−ビン発電装置 |
| RU2014482C1 (ru) * | 1990-12-29 | 1994-06-15 | Варюхин Александр Сергеевич | Устройство регулирования тяги газотурбинного двигателя |
| US20090229581A1 (en) * | 2006-09-20 | 2009-09-17 | Imagineering, Inc. | Ignition Apparatus, Internal-Combustion Engine, Ingnition Plug, Plasma Equipment, Exhaust Gas Degradation Apparatus, Ozone Generating/Sterilizing/Disinfecting Apparatus, and Odor Eliminating Apparatus |
| RU2379523C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2010-01-20 | Николай Борисович Болотин | Винтовентиляторный авиационный двигатель |
| US20110225948A1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | Almaz Kamilevich Valeev | Apparatus for high-frequency electromagnetic initiation of a combustion process |
| DE102013010706B3 (de) * | 2013-06-27 | 2014-11-20 | Airbus Defence and Space GmbH | Hochfrequenzstabilisierte Verbrennung in Fluggasturbinen |
-
2017
- 2017-03-20 RU RU2017109110A patent/RU2672985C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61255202A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ヒ−トパイプタ−ビン発電装置 |
| RU2014482C1 (ru) * | 1990-12-29 | 1994-06-15 | Варюхин Александр Сергеевич | Устройство регулирования тяги газотурбинного двигателя |
| US20090229581A1 (en) * | 2006-09-20 | 2009-09-17 | Imagineering, Inc. | Ignition Apparatus, Internal-Combustion Engine, Ingnition Plug, Plasma Equipment, Exhaust Gas Degradation Apparatus, Ozone Generating/Sterilizing/Disinfecting Apparatus, and Odor Eliminating Apparatus |
| RU2379523C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2010-01-20 | Николай Борисович Болотин | Винтовентиляторный авиационный двигатель |
| US20110225948A1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | Almaz Kamilevich Valeev | Apparatus for high-frequency electromagnetic initiation of a combustion process |
| DE102013010706B3 (de) * | 2013-06-27 | 2014-11-20 | Airbus Defence and Space GmbH | Hochfrequenzstabilisierte Verbrennung in Fluggasturbinen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017109110A (ru) | 2018-09-21 |
| RU2017109110A3 (ru) | 2018-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8146371B2 (en) | Direct induction combustor/generator | |
| US6751943B2 (en) | Method of magnetohydrodynamic flow control for pulse detonation engines | |
| US7334394B2 (en) | Localized arc filament plasma actuators for noise mitigation and mixing enhancement | |
| US20160319845A1 (en) | Fan blade monitoring and control system | |
| CN105352736B (zh) | 一种湍流强度和位置可控的测试定容弹及控制方法 | |
| CN108562689A (zh) | 一种定容燃烧实验装置及包括其的燃烧实验系统及方法 | |
| EP3470737A1 (en) | Turbulence generating structure for liner cooling enhancement | |
| US8573932B2 (en) | Compressor blade root heating system | |
| RU2672985C2 (ru) | Камера сгорания газотурбинной установки | |
| CA2435173C (en) | Method and apparatus for modulating flow separation | |
| Vo et al. | Control of short length-scale rotating stall inception on a high-speed axial compressor with plasma actuation | |
| US11639667B2 (en) | Rotor support device, rotor, gas turbine engine, and aircraft | |
| Kearney-Fischer et al. | Noise control of a high Reynolds number high speed heated jet using plasma actuators | |
| JP2006029325A (ja) | ガスタービンエンジン推力を発生させるための方法及び装置 | |
| WO2006096966A1 (en) | Eddy current heating for reducing transient thermal stresses in a rotor of a gas turbine engine | |
| US20200055165A1 (en) | Apparatus and method for peening of machine components | |
| US20190186437A1 (en) | Electromagnetic Wave Modification of Fuel in a Jet Engine | |
| Akbari et al. | Analysis of flow processes in detonative wave rotors and pulse detonation engines | |
| JPWO2001014703A1 (ja) | 発電システム | |
| US2701092A (en) | Rotary compressor | |
| US9289777B2 (en) | Pulsed induction system for fluids to a combustion chamber | |
| RU2162513C1 (ru) | Способ добычи и транспортирования жидких и газообразных полезных ископаемых | |
| Bakchinov et al. | Experimental investigation of the interaction of longitudinal streaky structures with a high-frequency disturbance | |
| GB2517409A (en) | An engine comprising a travelling wave magnetic field generator | |
| Duan et al. | Experimental study of lean premixed CH4/N2/O2 flames under low-frequency alternating-current electric fields |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190321 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200617 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210321 |