Регенератор

Регенератором называют теплообменный аппарат, предназначенный для подогрева сжатого воздуха перед его поступлением в камеру сгорания за счет теплоты уходящих газов.

Различают две группы регенераторов.

Регенераторы первой группы характеризуются передачей теплоты от газа к воздуху через разделяющую их поверхность или через тепловые трубы.

В регенераторах второй группы поверхность теплообмена попе­ременно обтекается горячим газом и холодным воздухом, причем в первый период происходит аккумуляция теплоты, во второй - ее отдача.

Регенераторы по исполнению могут быть неподвижными и вращающимися.

Неподвижные регенераторы по конструкции разделяют на трубчатые, пластинчатые и с тепловыми трубами.

По схеме течения рабочего тепа регенераторы различают на аппараты с параллельным током (обычно противотоком) и с перекре­стным током.

Регенераторы с перекрестным током по воздушной стороне, в свою очередь, разделяются на одноходовые и многоходовые.

В современных газотурбинных установках используют пластин­чатые регенераторы. На Рис. 45 показана геометрия поверхности нагрева пластинчатого регенератора.

Рис. 45. Геометрия поверхности нагрева пластинчатого регенератора

Теплопередающая поверхность такого регенератора состоит из профильных пластин - листов, в которых параллельными рядами выштампованы овальные лунки. Листы попарно сварены контактным способом со сдвигом лунок на полшага, в результате чего образуются волнистые каналы. При соединении двух пар листов между ними по­лучаются каналы двуугольной формы. Воздух пропускают по волнообразным каналам, а газ - в перпендикулярном направлении по прямым двуугольным каналам.

Важнейшей характеристикой регенератора является степень ре­генерации R - отношения действительного нагрева воздуха к теорети­чески возможному, при котором температура воздуха достигнет тем­пературы газов на входе в регенератор.

Степень регенерации современных ГТУ достигает 0,75-0,8. Пример трубчатого регенератора с поперечным токам представлен на Рис. 46. Степень регенерации в одноходовом регенераторе составляет не более

R = 0,6...0,65.

Рис. 46. Одноходовой трубчатый регенератор ЦКТИ с перекрестным током:

А - подвод газа; В - отвод газа; С - вход воздуха; D - выход воздуха.

В трубчатом регенераторе диаметр трубок небольшой: от 10...25мм, толщина стенки составляет 0,5...2мм.

Пример пластинчатого регенератора приведен на Рис. 47. Реге­нератор выполнен трехходовым по воздуху и одноходовым по газу, со степенью регенерации 0,78. Теплообменные элементы изготовлены из стальных листов толщиной 0,8мм.

Интенсивность теплообмена повышается за счет наличия пла­стинчатой поверхности нагрева.

Для очистки поверхности нагрева со стороны газа установлены трубы сажеобдувочного устройства.

Рис. 47. Пластинчатый регенератор:

1 - сильфонный компен­сатор; 2 - воздушная крышка; 3 - трубы обдувочного устройства; 4 - теплообменная секция; 5 - корпус; 6 - привод обдувочного устройства.

Для ГТУ небольшой мощности используют вращающий регенератор, главный конструктивный элемент которого составляет диск или барабан заполненный набивкой - проволочной сеткой, гофрированной лентой или пористым материалом. Ротор медленно вращается и в период обдувки газом аккумулирует теплоту, отдавая ее в период обдувки холодным воздухом. Схема вращающегося регенератора показана на Рис. 48.

Благодаря большой поверхности теплообмена такие регенера­торы весьма компактны, что делает их перспективными для транс­портных ГТУ.

Рис. 48. Схемы вращающегося регенератора:

а) - с дисковым ротором; б) - с ротором барабанного типа

1 - пористая матрица; 2 - уплотнение по окружности; 3 - разделяющая стенка;

4 - электродвигатель с редуктором; 5 - продольное уплотнение;

6 - радиальные стенки в матрице.