燃气涡轮发动机制造技术

本申请提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括压缩机和定位在压缩机上游的入口空气系统。入口空气系统可包括用于蒸发冷却的润湿介质垫。润湿介质垫可包括仿形构造。

Gas Turbine Engine

This application provides a gas turbine engine. A gas turbine engine may include a compressor and an inlet air system positioned upstream of the compressor. The inlet air system includes a wetting medium pad for evaporative cooling. The wetting medium pad may include a copying structure.

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮发动机
本申请及所得的专利大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的蒸发冷却介质，其具有用于改善冷却效率的多个优化的仿形构造。
技术介绍
常规的燃气涡轮发动机包括用于压缩环境空气流的压缩机、用于使压缩的环境空气流与燃料流混合以产生热燃烧气体流的燃烧器，以及由热燃烧气体驱动以产生机械功的涡轮。涡轮可驱动负载如发电机以用于电力。已知各种策略来增加燃气涡轮发动机可能够产生的功率量。增加功率输出的一种方式是通过冷却压缩机上游的进入的环境空气流。此类冷却可引起空气流具有较高密度，从而产生进入压缩机的较高质量流速。进入压缩机的较高质量流速允许压缩更多空气，以便允许燃气涡轮发动机产生更多功率。此外，冷却环境空气流大体上可提高热环境中的燃气涡轮发动机的总体效率。各种系统和方法可用于冷却进入燃气涡轮发动机的环境空气流。例如，具有一个或多个换热器的入口空气系统可用于通过潜冷或通过显冷以冷却环境空气流。此类换热器通常可使用润湿介质垫以便于环境空气流的冷却。这些润湿介质垫可允许环境空气流与冷却剂流如水流之间的热和/或质量传递。环境空气流与润湿介质垫中的冷却剂流相互作用以与其换热。穿过此类润湿介质垫的空气流通路旨在提供有效的水蒸发，以及环境空气流与来自水流的水蒸气的混合。然而，随着空气速度提高，可能出现分水岭。具体而言，空气载有的水滴可累积在下游入口管中，且/或流入压缩机中。此类水滴可引起叶片磨损和其它类型的破坏。相反，各种类型的入口空气过滤系统可用在压缩机的上游。进入的空气流可含有流体颗粒，如水，其可影响燃气涡轮发动机或其它类型的功率产生设备的性能。此类流体颗粒可缩短预期寿命且降低燃气涡轮发动机和其它类型的功率产生设备的性能。为了避免这些问题，入口空气可穿过一系列过滤器和筛，以有助于从空气流除去流体颗粒。燃气涡轮发动机可使用功率增强系统和入口空气过滤系统两者。
技术实现思路
本申请和所得的专利因此提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括压缩机和定位在压缩机上游的入口空气系统。入口空气系统可包括用于蒸发冷却的润湿介质垫。润湿介质垫可包括仿形构造。本申请和所得的专利还提供了一种冷却用于燃气涡轮发动机的入口空气流的方法。该方法可包括以下步骤：邻近燃气涡轮发动机的入口定位合成介质，其中合成介质垫包括仿形构造，使水从合成介质垫的顶部流至底部，使空气流过仿形构造，以及在入口空气流与水流之间换热。本申请和所得的专利还提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括压缩机和定位在压缩机上游的入口空气系统。入口空气系统可包括用于蒸发冷却的润湿介质垫。润湿介质垫可包括锥形构造或弯曲构造。在连同若干附图和所附权利要求时阅读以下详细描述时，本申请和所得专利的这些及其它特征和改善对于本领域技术人员变得清楚。附图说明图1为具有压缩机、燃烧器、涡轮和负载的燃气涡轮发动机的示意图。图2为可结合图1的燃气涡轮发动机使用的入口空气系统的示意图。图3为可如本文所述的合成介质垫的第一侧的透视图。图4为图3的合成介质垫的第二侧的透视图。图5为图3的合成介质垫的侧视图。图6为可如本文所述的仿形合成介质垫的透视图。图7为可如本文所述的仿形合成介质垫的备选实施例的透视图。图8为可如本文所述的仿形合成介质垫的备选实施例的透视图。图9为可如本文所述的合成介质垫内的通路的示意图。图10为可如本文所述的合成介质垫内的通路的备选实施例的示意图。具体实施方式现在参看附图，其中相似的数字表示遍及各种附图的相似元件，图1为燃气涡轮发动机10的实例的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机12、燃烧器14和涡轮16。尽管仅示出了单个燃烧器14，但任何数目的燃烧器14都可在此使用且以周向阵列等定位。压缩机12和涡轮16可由轴18联接。轴18可为单个轴或联接在一起的多个轴节段。轴18还可驱动负载，如发电机等。燃气涡轮发动机10还包括燃气涡轮空气入口20。空气入口20可构造成接收入口空气流22。例如，空气入口20可为燃气涡轮入口壳体等的形式。作为备选，空气入口20可为燃气涡轮发动机10的任何部分，如压缩机12的任何部分，或可接收入口空气流22的压缩机12上游的任何设备。入口空气流22可为环境空气且可为调节或未调节的。燃气涡轮发动机10还可包括排气出口24。排气出口24可构造成排放燃气涡轮排气流26。排气流26可引导至热回收蒸汽发生器(未示出)。作为备选，例如，排气流26可引导至吸收冷却器(未示出)以冷却水流，引导至废热回收单元(未示出)，引导至脱盐设备，或整体或部分扩散到环境空气中。燃气涡轮发动机10还可包括具有一个或多个换热器30的入口空气系统28。入口空气系统28可构造成在进入压缩机12之前冷却入口空气流22。例如，入口空气系统28可邻近燃气涡轮空气入口20设置。作为备选，入口空气系统28可在燃气涡轮入口20上游或下游。入口空气系统28可允许入口空气流22和换热介质如水流32在换热器30中换热。换热介质也可为任何适合类型的流体流。因此，换热器30可便于入口空气流22和水流32在其中相互作用，以便在进入压缩机12之前冷却入口空气流22。换热器30可为直接接触型换热器30。换热器30可包括换热介质入口34、换热介质出口36、以及其间的润湿介质垫38。水流32或其它类型的换热介质可通过换热介质入口34流至润湿介质垫38。换热介质入口34可包括喷嘴、多个喷嘴、具有孔口或多个孔口的歧管等。换热介质出口36可接收从润湿介质垫38排出的水流32。换热介质出口36可为沿水流32的方向设置在介质垫38下游的槽。水流32可在大体上或大致下游方向从换热介质入口34引导穿过润湿介质垫38，同时入口空气流22可在大体上或大致垂直于水流32方向的方向上引导穿过换热器30。还可使用其它类型的逆流或横流布置。过滤器42可在入口空气流22的方向上设置在润湿介质垫38上游。过滤器42可构造成从入口空气流22除去颗粒，以便防止颗粒进入燃气涡轮发动机10中。作为备选，过滤器42可在入口空气流22的方向上设置在润湿介质垫38下游。除水器(drifteliminator)44可在入口空气流22的方向上设置在润湿介质垫38下游。除水器44可用于在入口空气流22进入压缩机12之前从入口空气流22除去水流32的微滴。如上文所述，除水器44可包括在介质垫38等下游成角定位的多个热塑性构件。角改变空气流的方向以分离其中的水滴。润湿介质垫38和除水器44可由间隙46分开。间隙46的长度可变化。换热器30可构造成通过潜冷或蒸发冷却以冷却入口空气流22。潜冷是指热从气体如空气除去以便改变气体的水分含量的冷却方法。潜冷可涉及在适合的环境湿球温度下蒸发液体以冷却气体。具体而言，潜冷可用于将气体冷却到接近其湿球温度。作为备选，换热器30可构造成通过显冷以冷却入口空气流22。显冷是指热从气体如空气除去以便改变空气的干球和湿球温度的冷却方法。显冷可涉及冷却液体且然后使用冷却液体以冷却气体。具体而言，显冷可用于将气体冷却到低于其湿球温度。应当理解，潜冷和显冷都是相互不排斥的冷却方法。相反，这些方法可排它地或组合地应用。还应当理解的是，本文所述的换热器30不限于潜冷和显冷方法，而是可通过如期望的任何适合的冷却或加热方法以冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，包括：压缩机；以及定位在所述压缩机上游的入口空气系统；所述入口空气系统包括用于蒸发冷却的润湿介质垫；其中所述润湿介质垫包括仿形构造。

【技术特征摘要】
2017.03.20 US 15/4636801.一种燃气涡轮发动机，包括：压缩机；以及定位在所述压缩机上游的入口空气系统；所述入口空气系统包括用于蒸发冷却的润湿介质垫；其中所述润湿介质垫包括仿形构造。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述润湿介质垫包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、尼龙、聚酯、聚丙烯或纤维素。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述仿形构造包括从上区段延伸至下区段的锥形构造。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述仿形构造包括在前缘附近的弯曲构造。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述仿形构造包括在后缘附近的弯曲构造。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述润湿介质垫包括具有分叉构造的穿过其间的多个通道。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述分叉构造包括分叉成较小的多个通道的较大的单个通道。8.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述分叉构造包括合并成较大的单个通道的较小的多个通道。9.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，具有分叉构造的所述多个通道从前缘延伸到后缘或从顶缘延伸到底缘。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，NG帕梅什瓦，CC弗雷斯，VI彭亚文，BA基佩尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US