Экспериментальное исследование влияния впрыска воды на параметры газотурбинной установки малой мощности

7 / 10

Г.Н. Бурцев, В.В. Рунько, Н.В. Шлейников, Д.В. Шевелев
128 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 5
ности термодинамическим расчетом, мето-
дика которого изложена в [2, 3]. Впрыск во-
ды перед камерой сгорания компрессора
приводит к увеличению расхода топлива, а
следовательно, и расхода газа на входе в
турбину и изменению его теплофизических
свойств. Так, впрыск 1 % воды увеличивает
расход газа на входе в турбину на величину
~1,1 %, а его теплоемкость — на 1 %. Это
приводит к увеличению мощности турбины
ГТУ на величину ~2 %. Для параметров дви-
гателя 9И56 это означает рост мощности
турбины от 333 до 339 кВт. Полезную мощ-
ность на валу ГТУ получаем, учитывая
мощность, потребляемую компрессором
(230 кВт), величина которой в данном случае не зависит от количества впрыски-
ваемой воды. Таким образом, мощность ГТУ при впрыске воды в количестве 1 %
перед камерой сгорания увеличивается от 103 до 109 кВт, т. е. на 5,8 %.
Выводы. Экспериментально установлено, что впрыск воды перед камерой
сгорания одновальной микроГТУ в количестве до 3 % расхода воздуха уменьша-
ет на 1,5…2 % потребную начальную температуру газа перед турбиной; увеличи-
вает на 1,5…2 % удельный расход топлива; практически не влияет на эмиссион-
ные и вибрационные характеристики двигателя; увеличивает мощность га-
зотурбинной установки на ~5...5,8 % на один процент впрыскиваемой воды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Троицкий Н.И., Хакимов Х.Х. Анализ возможных путей кратковременного форси-
рования ГТД на примере вспомогательного газотурбинного агрегата // Наука и образо-
вание: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 5. C. 93–103.
DOI: 10.7463/0516.0840406 URL:
2. Гридчин Н.В., Жинов А.А., Землянский А.В. Исследование испарительного охлажде-
ния рабочего тела в проточной части когенерационной газотурбинной установки //
Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 1. С. 87–81.
3. Шевелев Д.В., Гридчин Н.В. Влияние испарительного охлаждения рабочего тела на
удельные параметры газотурбинных установок малой мощности // Фундаментальные
исследования. 2016. № 4-2. С. 333–338.
URL:
4. Lee J.J., Jeon M.S., Kim T.S. The influence of water and steam injection on the performance
of a recuperated cycle microturbine for combined heat and power application // Applied
Energy. 2010. Vol. 87. No. 4. P. 1307–1316. DOI: 10.1016/j.apenergy.2009.07.012
URL:
5. De Biasi V. LM6000 sprint design enhanced to increase power and efficiency // Gas Turbine
World. 2000. Vol. 30. No. 4. P. 16–19.
Рис. 5. Относительное изменение
удельного расхода топлива от количе-
ства впрыскиваемой воды ( — 90 кВт,
— 50 кВт, — холостой ход)