用于环体中的周向流体分布的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于环体中的周向流体分布的装置。可通过能够与进料供给管联接的环体使环体中的周向流体分布更加均匀，其中所述装置包括排列在环体中并且接收来自进料供给管的流体的多个入口、和连接于环体并且将流体从环体沿径向向内输送的多个出口。入口将环体中的流体分配至出口。入口和出口构造成使得环体中的流体静压力基本上是一致的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种用于环体中的周向流体分布的装置。可通过能够与进料供给管联接的环体使环体中的周向流体分布更加均匀，其中所述装置包括排列在环体中并且接收来自进料供给管的流体的多个入口、和连接于环体并且将流体从环体沿径向向内输送的多个出口。入口将环体中的流体分配至出口。入口和出口构造成使得环体中的流体静压力基本上是一致的。【专利说明】用于环体中的周向流体分布的装置
本技术大致涉及流体的周向分布，且更具体地涉及流体的均匀周向分布，流体诸如燃气涡轮歧管应用中的燃料。
技术介绍
在许多工程应用中，用于对特定位置喷射流体的常用机构使用管，通过该管供给流体，该管连接于环体区域，在此流体穿过多个沿周向布置的出口向下游分配。根据计算流体动力学(CFD)分析，观察到，穿过位于进料供给管附近以及距进料管较远端的周向出口，可看到较高的流动速率。靠近进料管的出口与主流成一列，且因此在这些区域看到较高的质量压力。在进入该环体后，动压头(kinetic head)的一部分转变为静压头(statichead)，并且静压头保持增长直至最远端出口中的流体流趋于停滞在环体区域中。当存在连接于环体的多个出口时，穿过个别出口的质量流动速率可与平均流动速率不同。然而在一些工程应用中，期望穿过全部周向布置的出口的均匀流动。跨过每个出口的压力降决定穿过每个出口的流动速率。当下游压力可假设为对全部出口相同时，环体内部的上游压力分布决定流动速率。在涡轮燃烧器中，跨过全部燃料喷嘴的均匀燃料流动速率使喷嘴能够按照预期目的工作。在分布不均匀的情况下，燃料喷嘴具有以下风险，即更高的排放以及增加的火焰稳定势能和在过渡件的出口处的不期望的温度廓线(temperature profile)。
技术实现思路
在示范实施例中，一种用于环体中的周向流体分布的装置能够与进料供给管连接，并且包括排列在环体中且接收来自进料供给管的流体的多个入口、和连接于环体且从环体沿径向向内输送流体的多个出口。入口将环体中的流体分配给出口。入口和出口构造成使得环体中的流体静压力基本上是一致的。优选地，装置还包括戽斗，戽斗定位成在环体中邻近出口，朝向流体流的上游或下游。优选地，装置还包括扰流器，扰流器在环体中设置在各戽斗之间。在另一示范实施例中，一种用于环体中的周向流分布的装置能够与进料供给管连接，并且包括在环体中且接收来自进料供给管的流体的多个入口、和连接于环体且从环体沿径向向内输送流体的多个出口。入口将环体中的流体分配给出口。入口可相对于进料供给管沿周向偏移，使得沿周向围绕环体的静压力基本上是一致的。戽斗(SCOOP)在环体空间中定位成邻近出口。在又一示例性实施例中，一种用于环体中的周向流体流分布的方法包括如下步骤:构造入口和出口，使得沿周向围绕环体的流体静压力基本上是一致的；接收来自进料供给管的流体并将流体分配至出口。一种用于环体中的周向流分布的装置，装置能够与进料供给管联接，装置包括:多个入口，其在环体中并且接收来自进料供给管的流；多个出口，其连接于环体并且从环体沿径向向内输送流，其中，入口将环体中的流体分配至出口，并且其中，入口相对于进料供给管沿周向偏移，使得沿周向围绕环体的静压力基本上是一致的；和戽斗，其定位成在环体中邻近出口，朝向流体流的上游或下游。 优选地，装置还包括扰流器，扰流器在环体中设置在各戽斗之间。【专利附图】【附图说明】图1是燃气涡轮的示意图；图2是剖视图，示出环体中的燃料歧管；图3是透视图，示出戽斗的使用；图4示出带有扰流器的环体；并且图5示出包括戽斗和扰流器的环体。部件列表10燃气涡轮12压缩机14燃烧器16涡轮17环体18进料供给管19入口20出口21扰流器22戽斗。【具体实施方式】图1示出一种典型的燃气涡轮10。如图所示，燃气涡轮10大致包括在前部处的压缩机12、在中部周围的一个或多个燃烧器14、和在后部处的涡轮16。压缩机12和涡轮16典型地共用公共转子。典型地，压缩机12对入口空气加压，入口空气然后改变方向或回流到燃烧器14，在那里它用来冷却燃烧器，并且还对燃烧过程供给空气。燃烧器14将燃料喷射至压缩工作流体流中并将该混合物引燃以产生具有高温、高压和高速度的燃烧气体。该燃烧气体离开燃烧器14并流到涡轮16，在此它们膨胀以做功。壳体包围每个燃烧器14以容纳来自压缩机12的压缩工作流体。喷嘴布置在端盖中，例如，其中外部喷嘴围绕中心喷嘴径向地布置。来自压缩机12的压缩工作流体在壳体与衬套之间流动至外部喷嘴和中心喷嘴，喷嘴将燃料与压缩工作流体混合，并且混合物从外部喷嘴和中心喷嘴流入发生燃烧的上游和下游的腔室中。用于在涡轮的燃烧区内燃烧的燃料可由连接于环体区域的管供给，且然后穿过多个沿周向布置的出口向下游分配。在许多应用中，期望穿过周向布置的出口的均匀燃料流。图2是剖视图，示出与进料供给管18连接的环体17。多个入口 19排列在环体17中，并且接收并分配来自进料供给管18的燃料。多个出口 20连接于环体且从环体17沿径向向内输送燃料。入口 19和出口 20优选地构造成使得环体17中的燃料静压力是基本上一致的。在图2所示的布置中，这通过入口 19相对于进料供给管18沿周向偏移而实现。与现有的多入口歧管相比，已经发现，与入口与所述进料供给管对准的单入口歧管或者多入口歧管相比，通过图2所示的偏移布置，可使穿过出口 20的质量流动速率显著地更加均匀。在图3中示出用于帮助均匀的燃料分配的额外的或备选的结构特征。如图所示，扰流器21可围绕环体并轴向地沿环体定位以使质量流动速率标准化，使得在多个出口之间的最大流动速率限定基本线性的廓线。该线性廓线有助于确定出口孔的位置和尺寸，以实现进入燃烧器的特定区中的期望的流体流动速率量。扰流器一般用于增强跨过金属表面的热传递(参见例如USP 5，738，493)。在当前应用中，扰流器21用于使环体内部的压力分布逐渐变化。参考图4，环体可包括位于环体中邻近出口的戽斗22。术语“戽斗”是指仅在一个侧面上开口的封壳、通道或槽。戽斗22类似地降低周向流动分布中的不均匀性。典型的戽斗可以全部或部分地围绕出口(例如，戽斗可以是具有或不具有顶部的半柱体形状)或者部分或全部地覆盖开口并且在形状方面为大致部分球形。还可使用提供类似流动捕获功能的其他形状。在本技术的框架内，戽斗22的开口侧的可朝向流动方向成角度。戽斗22可以单独制作在条带中，或者制造成片，其中在单次操作中固定全部戽斗。在使用中，通过突出到环体中的戽斗22并且通过停滞和改变方向的结合来引导流体，捕获之前本来会由于缺少静压力差而经过所述出口的流体，来驱动流体穿过它们。在穿过出口 20的流动速率已知的情况下，戽斗22可优选地设置以控制环体中各出口处的流体静压力，使得静压力下降，并且因此流动速率在出口之间基本一致。还可执行计算模拟以论证戽斗的效果。额外地或者备选地，戽斗的深度可类似地变化以控制流体流动。图5示出了采用扰流器21和戽斗22的示范实施例，其中扰流器21设置在环体的壁上。均匀的流动速率(燃料、稀释剂、空气、蒸汽等)将用于减少与排放、火焰稳定和温度廓线有关的局部问题。尽管本技术已经结合目前认为是最实用和最优选的实施例而进行了说明，但应当理解的是，本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于环体中的周向流体分布的装置，所述装置能够与进料供给管联接，所述装置包括：多个入口，其排列在所述环体中并且接收来自所述进料供给管的流体；和多个出口，其连接于所述环体并且从所述环体沿径向向内输送流体；其中，所述入口将所述环体中的流体分配至所述出口，并且其中，所述入口和所述出口构造成使得所述环体中的流体静压力基本上是一致的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·巴蒂纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US