JPH03182638A - ガスタービン駆動冷凍機 - Google Patents
ガスタービン駆動冷凍機Info
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- JPH03182638A JPH03182638A JP32226389A JP32226389A JPH03182638A JP H03182638 A JPH03182638 A JP H03182638A JP 32226389 A JP32226389 A JP 32226389A JP 32226389 A JP32226389 A JP 32226389A JP H03182638 A JPH03182638 A JP H03182638A
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- gas turbine
- refrigerant
- heat exchanger
- refrigerator
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- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 42
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- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスタービンで駆動するガスタービン駆動冷凍
機に関するものである。
機に関するものである。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕ガスター
ビン駆動冷凍機においては、ガスタービンの出力は入口
空気温度が上昇すると燃焼室への空気温度が上昇する。
ビン駆動冷凍機においては、ガスタービンの出力は入口
空気温度が上昇すると燃焼室への空気温度が上昇する。
そのため、タービン入口温度を一定値以下に抑える量の
燃料しか注入できないという問題がある。
燃料しか注入できないという問題がある。
一方、ガスタービンの入口空気温度は熱交換器により冷
却するのに、通常用いられている水−空気熱交換器では
、熱交換における相対温度が小さいため、伝熱面積が大
きくなるという欠点がある。また、伝熱面積の増加は、
ガスタービンの吸気側の損失増加をもたらし、ガスター
ビンの有効出力が減少となるという問題もある。
却するのに、通常用いられている水−空気熱交換器では
、熱交換における相対温度が小さいため、伝熱面積が大
きくなるという欠点がある。また、伝熱面積の増加は、
ガスタービンの吸気側の損失増加をもたらし、ガスター
ビンの有効出力が減少となるという問題もある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、ガスタービンの吸気空気を冷却する熱交換器
の伝熱面積が小さくでき、且つガスタービンの吸気側の
損失増加をもたらすことなく、ガスタービンの有効出力
が減少することのないガスタービン駆動冷凍機を提供す
ることにあ上記課題を解決するため本発明は、ガスター
ビン駆動冷凍機において、ガスタービン吸気口に設けた
熱交換器に通常導く７℃の冷水のかわりに、冷凍機の凝
縮器出口の液体状の冷媒の一部を導き、該冷媒の蒸発に
よりガスタービンの吸気空気を冷却し、該冷媒を冷凍機
に戻すように構成したことを特徴とする。
を除去し、ガスタービンの吸気空気を冷却する熱交換器
の伝熱面積が小さくでき、且つガスタービンの吸気側の
損失増加をもたらすことなく、ガスタービンの有効出力
が減少することのないガスタービン駆動冷凍機を提供す
ることにあ上記課題を解決するため本発明は、ガスター
ビン駆動冷凍機において、ガスタービン吸気口に設けた
熱交換器に通常導く７℃の冷水のかわりに、冷凍機の凝
縮器出口の液体状の冷媒の一部を導き、該冷媒の蒸発に
よりガスタービンの吸気空気を冷却し、該冷媒を冷凍機
に戻すように構成したことを特徴とする。
〔作用〕
上記の如く凝縮器出口の液体状の冷媒の蒸発によりガス
タービンの吸気生気を冷却するようにしたので、吸気空
気が冷凍機の冷媒により直接冷却されるので熱交換にお
ける相対温度を大きくでき、熱交換器の伝熱面積を小さ
くすることができ、ガスタービン吸気側の損失を減少さ
せることができる。
タービンの吸気生気を冷却するようにしたので、吸気空
気が冷凍機の冷媒により直接冷却されるので熱交換にお
ける相対温度を大きくでき、熱交換器の伝熱面積を小さ
くすることができ、ガスタービン吸気側の損失を減少さ
せることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明のガスタービン駆動冷凍機のシステム構
成を示す図である。同図において、１はガスタービンの
吸気ダクト、２はガスタービンの圧縮機、３はガスター
ビンの燃焼室、４はガスタービンの出力タービン、５は
ガスタービンの排気ダクト、６は冷凍機の圧縮機、７は
冷凍機の凝縮器、８は冷凍機の蒸発器、９は冷凍機の冷
水配管、１０は冷媒分岐配管、１１は冷凍機の冷却水配
管、１２はガスタービンの燃料制御弁、１３は冷媒流量
制御弁、１４は吸気冷却熱交換器、１５は冷凍機膨張弁
、１６はガスタービンの排気温度検出器、１７壮ガスタ
一ビン入口吸気温度検知器である。
成を示す図である。同図において、１はガスタービンの
吸気ダクト、２はガスタービンの圧縮機、３はガスター
ビンの燃焼室、４はガスタービンの出力タービン、５は
ガスタービンの排気ダクト、６は冷凍機の圧縮機、７は
冷凍機の凝縮器、８は冷凍機の蒸発器、９は冷凍機の冷
水配管、１０は冷媒分岐配管、１１は冷凍機の冷却水配
管、１２はガスタービンの燃料制御弁、１３は冷媒流量
制御弁、１４は吸気冷却熱交換器、１５は冷凍機膨張弁
、１６はガスタービンの排気温度検出器、１７壮ガスタ
一ビン入口吸気温度検知器である。
吸気ダクト１から吸入された空気（温度３２’Ｃ）は吸
気冷却熱交換器１４で冷却され（温度１５°Ｃ）、圧縮
機２に入り圧縮される。燃焼室３には圧縮ｗ＆２からの
圧縮空気と燃料制御弁１２を通して燃料が注入され、燃
焼ガスが出力タービン４に送り出され、排気ダクト５を
通して排ガスは排出される。
気冷却熱交換器１４で冷却され（温度１５°Ｃ）、圧縮
機２に入り圧縮される。燃焼室３には圧縮ｗ＆２からの
圧縮空気と燃料制御弁１２を通して燃料が注入され、燃
焼ガスが出力タービン４に送り出され、排気ダクト５を
通して排ガスは排出される。
出力タービン４の回転により、圧縮機６が回転され、該
圧縮機６により圧縮された冷媒は凝縮器７に入り、冷却
水配管１１を流れる冷却水（温度３２°Ｃ）に熱を与え
（温度３７°Ｃに上昇）、凝縮する。凝縮した液体状の
冷媒は冷凍機膨張弁１５を通して蒸発器８に送られる。
圧縮機６により圧縮された冷媒は凝縮器７に入り、冷却
水配管１１を流れる冷却水（温度３２°Ｃ）に熱を与え
（温度３７°Ｃに上昇）、凝縮する。凝縮した液体状の
冷媒は冷凍機膨張弁１５を通して蒸発器８に送られる。
蒸発器８では冷水配管９に流れ込む冷水（温度１２°Ｃ
）を液体状の冷媒の蒸発熱（気化熱）で冷却して（温度
７°Ｃ）送り出す。
）を液体状の冷媒の蒸発熱（気化熱）で冷却して（温度
７°Ｃ）送り出す。
一方、凝縮器７の液体状冷媒は冷媒分岐配管１０でその
一部が分離され、冷媒流量制御弁１３を通して吸気冷却
熱交換器１４に送られ、吸気冷却熱交換器１４において
、冷媒の蒸発により吸気ダクト１から吸入されるガスタ
ービンの吸気空気を冷却する。
一部が分離され、冷媒流量制御弁１３を通して吸気冷却
熱交換器１４に送られ、吸気冷却熱交換器１４において
、冷媒の蒸発により吸気ダクト１から吸入されるガスタ
ービンの吸気空気を冷却する。
上記の如く吸気ダクト１に設けられた吸気冷却熱交換器
１４に冷凍機の凝縮器７から液体状冷媒の一部を導き、
該液体状冷媒の蒸発により吸気空気を冷却するので、従
来のガスタービン吸気口に設けた熱交換器に通常７°Ｃ
の冷水を導く方式に比較し、熱交換における相対温度を
大きくできるから、吸気冷却熱交換器１４の伝熱面積を
小さくすることができる。
１４に冷凍機の凝縮器７から液体状冷媒の一部を導き、
該液体状冷媒の蒸発により吸気空気を冷却するので、従
来のガスタービン吸気口に設けた熱交換器に通常７°Ｃ
の冷水を導く方式に比較し、熱交換における相対温度を
大きくできるから、吸気冷却熱交換器１４の伝熱面積を
小さくすることができる。
また、冷媒流量制御弁１３で凝縮器７から吸気冷却熱交
換器１４に流入する冷媒流量を制御することにより、吸
気冷却熱交換器１４の出口の空気温度を所定の目標値（
例えば１５°Ｃ）に常に維持することが可能となる。
換器１４に流入する冷媒流量を制御することにより、吸
気冷却熱交換器１４の出口の空気温度を所定の目標値（
例えば１５°Ｃ）に常に維持することが可能となる。
第２図は本発明の他のガスタービン駆動冷凍機のシステ
ム構成を示す図である。同図において、第１図と同一符
号を付した部分は同−又は相当部分を示し、その奏する
作用も同一であるので説明は省略する（また、他の図面
においても同様とする）。図示するように、本実施例で
は、吸気冷却熱交換器１４から冷凍機に戻る冷媒を蒸発
器８に導いている。
ム構成を示す図である。同図において、第１図と同一符
号を付した部分は同−又は相当部分を示し、その奏する
作用も同一であるので説明は省略する（また、他の図面
においても同様とする）。図示するように、本実施例で
は、吸気冷却熱交換器１４から冷凍機に戻る冷媒を蒸発
器８に導いている。
上記構成とすることにより、冷凍機の凝縮器７と蒸発器
８の圧力差により冷媒を移送させることができる。
８の圧力差により冷媒を移送させることができる。
第３図は本発明の他のガスタービン駆動冷凍機のシステ
ム構成を示す図である。図示するように、本実施例では
、冷媒分岐配管１０の途中にポンプ１８を設け、該ポン
プ１８により吸気冷却熱交換器１４と凝縮器７を循環す
る冷媒を強制循環させる構成とした。
ム構成を示す図である。図示するように、本実施例では
、冷媒分岐配管１０の途中にポンプ１８を設け、該ポン
プ１８により吸気冷却熱交換器１４と凝縮器７を循環す
る冷媒を強制循環させる構成とした。
上記構成とすることにより、ポンプ１８を駆動する動力
は必要であるが、冷媒ガスを吸気冷却熱交換器１４から
凝縮器７に戻すことが冷凍機の負荷にはならない。
は必要であるが、冷媒ガスを吸気冷却熱交換器１４から
凝縮器７に戻すことが冷凍機の負荷にはならない。
第４図は本発明の他のガスタービン駆動冷凍機のシステ
ム構成を示す図である。図示するように、本実施例では
、凝縮器７から吸気冷却熱交換器１４に流す液体状冷媒
を蒸発器８内を通して、冷却（過冷却）して、吸気冷却
熱交換器１４に導いている。
ム構成を示す図である。図示するように、本実施例では
、凝縮器７から吸気冷却熱交換器１４に流す液体状冷媒
を蒸発器８内を通して、冷却（過冷却）して、吸気冷却
熱交換器１４に導いている。
上記構成とすることにより、冷媒分岐配管１０中でベー
パーロックの発生を防止できる。
パーロックの発生を防止できる。
以上説明したように本発明によれば、下記のような優れ
た効果が得られる。
た効果が得られる。
〈１〉例えば吸気空気の気温が１５℃の時のガスタービ
ン出力に比べて、気温３２℃の時の出力は約１８％減少
するが、吸気空気の冷却により、１５°Ｃの時と同一の
軸入力が得られる。一方、吸気冷却に必要な冷凍能力は
軸入力の１〜２％に過ぎない。従って総合効率が向上す
る。
ン出力に比べて、気温３２℃の時の出力は約１８％減少
するが、吸気空気の冷却により、１５°Ｃの時と同一の
軸入力が得られる。一方、吸気冷却に必要な冷凍能力は
軸入力の１〜２％に過ぎない。従って総合効率が向上す
る。
（２〉ガスタービンの熱効率は例えば気温１５℃の時の
方が気温３２℃の時より０．５〜１％向上するから、ガ
スタービンの熱効率を向上させることができる。
方が気温３２℃の時より０．５〜１％向上するから、ガ
スタービンの熱効率を向上させることができる。
（３）ガスタービン吸気ダクトに設けられた熱交換器の
伝熱面積は例えば７°Ｃの冷水を用いた場合より、本発
明では冷媒温度を例えば４°Ｃとすると約２８％も減少
させることから、ガスタービンの吸気側の損失増加も従
来例と比べて少なく抑えることができ、ガスタービンの
有効出力を従来例に比で増やすことができる。
伝熱面積は例えば７°Ｃの冷水を用いた場合より、本発
明では冷媒温度を例えば４°Ｃとすると約２８％も減少
させることから、ガスタービンの吸気側の損失増加も従
来例と比べて少なく抑えることができ、ガスタービンの
有効出力を従来例に比で増やすことができる。
第１図は本発明のガスタービン駆動冷凍機のシダ
ステム構成を示す図、第２図乃至第６図（まそれぞれ本
発明の他のガスタービン駆動冷凍機のシステム構成を示
す図である。 図中、１・・・・吸気ダクト、２・・・・圧縮機、３・
・・・燃焼室、４・・・・出力タービン、５・・・・排
気ダクト、６・・・・圧縮機、７・・・・凝縮器、８・
・・・蒸発器、９・・・・冷水配管、１０・・・・冷媒
分岐配管、１１・・・・冷却水配管、１２・・・・燃料
制御弁、１３・・・・冷媒流量制御弁、１４・・・・吸
気冷却熱交換器、５・・・・冷凍機膨張弁、 ６・・・・排気温度検出 器、 ７・・・・ガスタービン入口吸気温度検知器、１８・・
・・ポンプ。
発明の他のガスタービン駆動冷凍機のシステム構成を示
す図である。 図中、１・・・・吸気ダクト、２・・・・圧縮機、３・
・・・燃焼室、４・・・・出力タービン、５・・・・排
気ダクト、６・・・・圧縮機、７・・・・凝縮器、８・
・・・蒸発器、９・・・・冷水配管、１０・・・・冷媒
分岐配管、１１・・・・冷却水配管、１２・・・・燃料
制御弁、１３・・・・冷媒流量制御弁、１４・・・・吸
気冷却熱交換器、５・・・・冷凍機膨張弁、 ６・・・・排気温度検出 器、 ７・・・・ガスタービン入口吸気温度検知器、１８・・
・・ポンプ。
Claims (3)
- （１）圧縮機、凝縮器及び蒸発器を具備し、ガスタービ
ンにより駆動される圧縮機方式のガスタービン駆動冷凍
機において、 前記凝縮器出口の液体状の冷媒の一部を前記冷凍機外に
導き、ガスタービン吸気ダクトに設けられた熱交換器に
送り、該冷媒の蒸発によりガスタービンの吸気空気を冷
却し、該冷媒を前記冷凍機に戻すことを特徴とするガス
タービン駆動冷凍機。 - （２）前記請求項（１）記載のガスタービン駆動冷凍機
において、 前記ガスタービン吸気温度を所定の目標値に維持するた
めに前記凝縮器出口から前記ガスタービン吸気ダクトに
設けられた熱交換器に送る冷媒流量を制御する手段を設
けたことを特徴とするガスタービン駆動冷凍機。 - （３）前記請求項（１）記載のガスタービン駆動冷凍機
において、 前記ガスタービン吸気ダクトに設けられた熱交換器に前
記冷凍機の凝縮器出口から送り、熱交換器から冷凍機に
戻す冷媒をポンプにより送る構成とするか、 又は凝縮器出口から取り出した前記一部の冷媒を前記冷
凍機の蒸発器内で過冷却させる構成とすることを特徴と
するガスタービン駆動冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32226389A JPH03182638A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ガスタービン駆動冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32226389A JPH03182638A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ガスタービン駆動冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182638A true JPH03182638A (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=18141699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32226389A Pending JPH03182638A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ガスタービン駆動冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03182638A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-12-11 JP JP32226389A patent/JPH03182638A/ja active Pending
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