Разработка энергосберегающих технологий в газопротурбинных установках для получения электроэнергии, теплоты и воды в засушливых регионах Украины

Интенсификация процесса диспергирования жидкости за счет использования перегретой воды дало возможность разработать новую технологию мелкодисперсного распыления воды без применения высокого начального давления, что значительно упростило систему подачи воды в поток циклового воздуха с целью реализации высокоэффективного процесса испарительного охлаждения циклового воздуха ГТД. Применение перегретой воды реализует взрывное вскипание водяной струи на выходе из форсунки, что позволило достичь необходимое качество распыления без использования высоких давлений и форсунок сложной конструкции. По результатам работы разработаны, изготовлены и испытаны в лабораторных условиях форсунки для реализации испарительного охлаждения с применением перегретой воды.

Экспериментальное исследование эволюции струи перегретой воды с применением поэтапного рассмотрения процесса, начиная с адиабатного вскипания в сопле и заканчивая образованием капель на его выходе, позволило получить оптимальные геометрические и режимные параметры системы распыления перегретой воды, а также подтвердить высокую эффективность охлаждения воздуха перегретой водой на входе в газотурбинный двигатель.

Уточнение математической модели нестационарного процесса испарения капель с учетом процесса испарения перегретой воды в движущемся потоке воздуха позволило оценить промежуток времени температурной релаксации одиночной капли перегретой воды, а также аналитически найти диаметр капли в конце процесса охлаждения в зависимости от длины участка испарения и начальных параметров воды и воздуха.

На основе проведенных исследований разработана принципиальная схема газопаротурбинной установки с охлаждением циклового воздуха перегретой водой и даны рекомендации для проектирования входного воздушного коллектора ГТУ с системой распыления перегретой воды, которые обеспечивают надежный и эффективный режим работы компрессора.