119895. lajstromszámú szabadalom • Munkaeljárás gázturbinákhoz és az eljárás foganatosítására való gázturbina
119895. '451 következő expanziót úgy folytatjuk, hogy annak lefolyása az adiabatához közelebb essék, mint az izotermához s célszerűen teljesen melegbevezetés nélkül történjék. 5 A nyomások, illetőleg az egyes expanziószakaszok nyomásesésének megfelelő választásával az előbbiekben említett jó hatásfokot és viszonylagosan nagy fajlagos teljesítményt érhetünk el anélkül, 10 hogy a turbinában fellépő legnagyobb hőfokot a szerkezeti anyagok által még elérhető határ fölé, kb. 600—700 C° fölé kellene emelni. Gázturbináknál a levegő komprimálására szükséges munka arányló lag igen nagy a turbinarészben nyerhető munkához képest, így pl. a turbina összmunkájának kb. a /s'—U része fordítandó a kompresszor hajtására és csupán a fennmaradó rész jelentkezik hasznos 20 munka gyanánt. E körülmény folytán igen lényeges úgy jó mechanikai hatásfokú turbinát, mint különösképen jó hatásfokú kompresszort alkalmazni, melyeknek ezenkívül még kisméretüeknek 25 is kell lenniök. Igen előnyös szerkezeti viszonyokat kapunk, ha a találmány szerinti gázturbinánál axiális átáramlású kompresszort és axiális átáramlású turbinát alkalmazunk, ahol a kompresszor 30 célszerűen még a fáradt határréteg kedvezőtlen hatásának kiküszöbölésére alkalmas szerkezeti részekkel is el lehet látva. Az axiális kompresszor és turbina helyett alkalmazhatunk azonban más, jó hatás-35 fokkal dolgozó, így pl. radiális átáramlású gépeket is. A találmány könnyebb megérthetése céljából az 1. ábra a munkaeljárás nyomástérfogatdiagrammját ábrázolja. A 40 2. ábra az elérhető termikus hatásfokok, illetőleg fajlagos munkateljesítmények diagrammja a kompressziónyomásnak és az adiabatikus expanzió viszonylagos nagyságának függvényében, 600 C° leg-45 magasabb hőfokra és 0.85 kompresszor-, illetve 0.9 turbinahatásfokra vonatkoztatva. A 3., illetve 4. ábra ugyanezen diagrammoknak 600, illetve 700 C° legmagasabb hőfokú s emellett egyformán 50 0.9 kompresszor- és 0.95 turbinahatásfok esetében való ábrázolása. Az 5. és 6. ábrák a munkaeljárás foganatosítására való gázturbina példaképem kiviteleinek hosszmetszetei. A 7. ábra a gázturbina 55 megfelelő szabályozásához célszerűen alkalmazandó porlasztó kiviteli példájának hosszmetszete. A 8. és 9. ábrák a gázturbina oly szerkezeti megoldásának vázlatos hosszmetszetei, melyeknél a találmány szerinti turbina után külön, ala- 60 csonynyomású turbina is van kapcsolva. Az 1. ábrabeli diagrammban a munkafolyamatban fellépő nyomások az ordinátatengelyen, a gáz fajtérfogatai pedig az abszcisszatengelyen vannak feltüntet- 65 ve. (Po, vo) és (To) a kompresszor által beszívott gáz kezdeti nyomását, fajtérfogatát, illetőleg abszolút hőmérsékletét jelzi; (pj, Vj) és (Tx ) a kompresszorból kilépő gáz állapotára vonatkozó megfelelő 70 állapotjelzők, (pi, v2 ) és (T2 ) a turbinába előzetes melegbevezetés után belépő gáz állapotjelzői, míg (p2 , v'2 , T2 ) és (p3 , v3 , T3 ) a turbinában állandó hőfokon történő expanzió végállapotának, illetve a turbi- 75 nából az (adiabatikus) expanzió után való kilépés állapotának az állapotjelzői. (p3 ) és (po) általában egyenlők, abban az esetben azonban, ha a kompresszor előtt fájtást alkalmazunk, úgy (p0 ) kisebb (p3 )- 80 nál. A találmány szerint a beszívott levegőt adiabatikusan (pi) nyomásra sűrítjük ; ezt követőleg (pj) nyomáson bekövetkező melegbevezetés, illetőleg elégés foiytán a 85 munkaközeg hőfoka (Tx )-ről (T2 )-re emelkedik, ami a munkafolyamat legnagyobb hőfoka. A munkaközeg ezután belép a turbinába és további melegbevezetés (illetőleg az elégés folytatódása vagy 90 újabb tüzelőanyag bevezetése és elégetése) mellett izotermikusan, vagy közel izotermikusan egészen (p2 ) nyomásra expandál. Ez utóbbi nyomásnál a melegbevezetés megszűnik és a további ex- 95 panzió egészen a turbinából való kilépésig gyakorlatilag adiabatikusan folytatódik. E munkaeljárás előnyeit az eddig ismeretes munkaeljárásokkal szemben a íoo két görbesereget tartalmazó 2., 3. és 4. ábrákon láthatjuk. Ez ábrákon az ordináta a (p,—pc ) kompresszióviszony, az abszcissza pedig az az arány, amelyben az adiabatikus expanziónak megfe- 105 lelő nyomásesés (p2 -—p0 ) a teljes nyomáseséshez (pj-—p0 ) áll. Az abszcissza tehát —az adiabatikus expanzió vi-Pi— Po szonylagos nagysága. Ily módon tehát a két görbesereg görbéin az abszcissza 110 0 értékéhez tartozó ordináták az izotermikus expanziónak megfelelő értékeket, az abszcissza (1) értékéhez tartozó ordináták pedig az izotermikus rész nélküli, tehát teljesen adiabatikus expanzióhoz 115
