Газовая турбина замкнутого цикла — это турбина , в которой в качестве рабочего тела используется газ (например, воздух, азот , гелий , аргон , [1] [2] и т. д.) как часть закрытой термодинамической системы . Тепло подается от внешнего источника. [3] Такие рециркуляционные турбины работают по циклу Брайтона . [4] [5]
Первоначальный патент на газовую турбину замкнутого цикла (ПГУ) был выдан в 1935 году, а впервые они были использованы в коммерческих целях в 1939 году. [3] К 1978 году в Швейцарии и Германии было построено семь установок ПГУ. [2] Исторически сложилось так, что ПГУ нашли наибольшее применение. в качестве двигателей внешнего сгорания «с такими видами топлива, как битуминозный уголь , бурый уголь и доменный газ », но были заменены газовыми турбинами открытого цикла , использующими более чистое топливо (например, « газ или легкое топливо »), особенно в высокоэффективных системах с комбинированным циклом . [3] Системы ПГУ воздушного базирования продемонстрировали очень высокую доступность и надежность. [6] Наиболее заметной системой на основе гелия на данный момент была Оберхаузен 2 , когенерационная установка мощностью 50 мегаватт , которая работала с 1975 по 1987 год в Германии. [7] По сравнению с Европой, где эта технология была первоначально разработана, ПГУ не так хорошо известна в США. [8]
Реакторы с газовым охлаждением, приводящие в действие газовые турбины замкнутого цикла на основе гелия, были предложены в 1945 году. [8] В экспериментальном ядерном реакторе МЛ-1 в начале 1960-х годов использовалась ПГУ на азотной основе, работающая при давлении 0,9 МПа . [9] Отмененный модульный реактор с галечным слоем предполагалось соединить с гелиевой ПГУ. [10] Будущие ядерные реакторы ( реакторы поколения IV ) могут использовать ПГУ для производства электроэнергии, [3] например, Flibe Energy намеревается производить реактор с жидким фторидом тория, соединенный с ПГУ. [11]
Газовые турбины замкнутого цикла перспективны для использования в будущем при производстве высокотемпературной солнечной энергии [3] и термоядерной энергии [2] .
Они также были предложены в качестве технологии для использования в долгосрочных исследованиях космоса . [12]
Газовые турбины замкнутого цикла для сверхкритического диоксида углерода находятся в стадии разработки; «Основным преимуществом сверхкритического цикла CO 2 является сравнимая эффективность с гелиевым циклом Брайтона при значительно более низкой температуре» (550 °C против 850 °C), но с недостатком более высокого давления (20 МПа против 8 МПа). [13] Sandia National Laboratories поставила перед собой цель к 2019 году разработать демонстрационную ПГУ на сверхкритическом CO 2 мощностью 10 МВт. [14]
{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) MIT-ANP-серия , MIT-ANP-TR-100 (2004 г.)