Розробка енергозберігаючих технологій в газопаротурбінних установках для отримання електроенергії, теплоти і води у посушливих регіонах України

Інтенсифікація процесу диспергації рідини за рахунок використання перегрітої води дозволило розробити нову технологію дрібнодисперсного розпилення води без застосування високого початкового тиску, що значно спростило систему подачі води в потік циклового повітря з метою реалізації високоефективного процесу випарного охолодження циклового повітря ГТД. Застосування перегрітої води реалізує вибухове скипання водяного струменя на виході з форсунки, що дозволило досягти необхідну якість розпилення без використання високих тисків та форсунок складної конструкції. За результатами роботи розроблено, виготовлено та випробувано в лабораторних умовах форсунки для реалізації випарного охолодження із застосуванням перегрітої води.

Експериментальне дослідження еволюції струменя перегрітої води із застосуванням поетапного розгляду процесу, починаючи з адіабатного скипання в соплі і закінчуючи утворенням крапель на його виході дозволило отримати оптимальні геометричні та режимні параметри для системи розпилення перегрітої води а також підтвердити високу ефективність охолодження повітря перегрітою водою на вході в газотурбінний двигун.

Уточнення математичної моделі нестаціонарного процесу випаровування крапель із врахуванням процесу випаровування перегрітої води в рухомому потоці повітря дозволило оцінити проміжок часу температурної релаксації одиночної краплі перегрітої води, а також аналітично знайти діаметр краплі в кінці процесу охолодження в залежності від довжини ділянки випаровування та початкових параметрів води і повітря.

На основі проведених досліджень розроблено принципову схему газопаротурбінної установки з охолодженням циклового повітря перегрітою водою та надано рекомендації для проектування вхідного повітряного колектора ГТУ з системою розпилення перегрітої води, що забезпечують надійний та ефективний режим роботи компресора.