Применение термоэлектрического метода преобразования тепла в конструкциях ГТУ

Аннотация

Работа посвящена проблеме утилизации отработанного тепла выхлопных газов газотурбинныхустановок (ГТУ). Акцент в работе сделан на применении безмашинных методов утилизации тепла, а именно – термоэлектрическом. Термоэлектрический метод позволяет преобразовывать отработанное тепло в электрическую энергию без потребности в подводе механическойэнергии, что открывает широкий потенциал для совершенствования систем резервированияГТУ и увеличения их электрического КПД. В статье представлены основные параметры, характеризующие работу термоэлектрических генераторов (КПД, удельная мощность). Описаныосновные конструктивные элементы термоэлектрического генератора. Представлен обзор подходов по применению термоэлектрических генераторов в конструкциях ГТУ. Выявлены основные подходы и проблемы, связанные с интеграцией ТЭГ в ГТУ. Наиболее распространеннымподходом является интеграция ТЭГ в выхлопную систему. При этом основным ограничениемдля применения термоэлектрических генераторов в существующих конструкциях ГТУ является низкая добротность ZT термоэлектрических материалов, а также возникающие в результатециклических нагрузок термические напряжения. Авторами исследован потенциал внедренияТЭГ в конструкцию ГТУ различных мощностей. Выявлено, что применение термоэлектрических генераторов целесообразно в малоразмерных ГТУ, так как это обеспечивает большийприрост электрического КПД. По результатам работы сформирована концепция примененияТЭГ в составе малоразмерных газотурбинных установок (МГТУ).