Рекуператор – теплообменный аппарат, участвующий в термодинамическом цикле газовой турбины. Он предназначен для передачи части тепловой энергии выхлопных газов турбины к сжатому осевым компрессором воздуху перед входом этого воздуха в камеру сгорания и его смешиванием с топливом.
Практически, применение рекуператора обеспечивает значительное уменьшение топлива, потребляемого газовой турбиной. Механический и термодинамический расчет регенератора произведен для повышения эффективного КПД до 36 %.
Рекуператор состоит из трех частей:
- нижняя часть – газовпускной патрубок («юбка»);
- центральная часть – теплообменник;
- верхняя часть – газовыпускной конус.
Газовпускной патрубок
Газовпускной патрубок выполняет две функции: подает выхлопные газы турбины и служит опорой для самого рекуператора. Он установлен на фундаменте на трех опорах, одна из них фиксированная, а две – скользящие.
Теплообменник
Теплообменник– это часть рекуператора, в которой происходит противоточный теплообмен между выхлопными газами турбины и сжатым осевым компрессором воздухом. Теплообменник имеет неподвижные трубные решетки, жестко прикрепленные к трубному пучку.
Трубный пучок
Трубный пучок состоит из труб, расположенных в треугольном порядке, и вставлен в кожух. Кожух изготовлен в виде сильфонного компенсатора и служит для компенсации возможного теплового расширения между трубным пучком и самим кожухом.
Принцип работы
Газ подается в теплообменник через газовпускной патрубок и проходит через трубы. Воздух, подаваемый через патрубок, находящийся на газовыпускном конусе, поступает в теплообменник через верхнюю трубную решетку, далее, он выходит из нижней трубной решетки и отводится посредством другого патрубка, находящегося на газовпуском патрубке.
В целях обеспечения наивысшей эффективности теплообмена предусмотрены дефлекторы на трубном пучке со стороны впуска воздуха.
Трубный пучок, верхнюю и нижнюю трубные решетки (точнее, их наружную часть) можно осматривать через люки, расположенные, соответственно, на впускном воздушном патрубке, на газовыпускном конусе и на газовпускном патрубке. Для выявления утечек сжатого воздуха и герметичности межтрубного пространства рекуператора необходимо проводить периодически его пневмоиспытания, для чего используются штуцера на корпусе и штатные заглушки.
Газовыпускной конус
Газовыпускной конус предназначен для отвода газа, выходящего из теплообменника.
Система трубопроводов для регенеративного цикла газовой турбины включает в себя:
- «холодную» линию для подачи сжатого компрессором воздуха от обечайки на вход рекуператора;
- «горячую» линию для возврата сжатого воздуха после подогрева его в рекуператоре на коллекторы сгорания;
- компенсаторы, встроенные в трубы «холодной» и «горячей» линий, служащие для исключения термических напряжений при расширении труб от высокой температуры при работе газовой турбины;
- пружинные опоры, которые поддерживают трубную обвязку, обеспечивают опоре «плавающее» положение при переходе ее из холодного состояния в горячее и обратно.
