具有位于环形管道中的热交换器的燃气涡轮发动机制造技术

提供了一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括：涡轮机，涡轮机具有以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；转子组件，转子组件由涡轮机驱动，转子组件、涡轮机或两者包括相对于燃气涡轮发动机的中心线的基本环形管道，基本环形管道限定流动路径；热交换器，热交换器定位在环形管道内并且沿周向方向基本连续地延伸，热交换器包括限定暴露于流动路径的热交换表面的第一材料，其中第一材料限定热交换系数，并且其中热交换表面限定表面面积(A)，并且其中，对于操作条件，热交换器具有5分贝和1分贝之间的有效传输损耗(ETL)。具有5分贝和1分贝之间的有效传输损耗(ETL)。具有5分贝和1分贝之间的有效传输损耗(ETL)。

【技术实现步骤摘要】
具有位于环形管道中的热交换器的燃气涡轮发动机


[0001]本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机的热交换器。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机通常包括风扇和涡轮机。涡轮机通常包括入口、一个或多个压缩机、燃烧器和至少一个涡轮。压缩机压缩空气，空气被引导到燃烧器，在燃烧器中空气与燃料混合。然后点燃混合物以生成热燃烧气体。燃烧气体被引导到涡轮，涡轮从燃烧气体中提取能量以为压缩机提供动力，并产生有用功来推动飞行中的飞行器或为负载(例如发电机)提供动力。
[0003]在燃气涡轮发动机的操作期间，各种系统可能生成相对大的热量。例如，在推力生成系统、润滑系统、电动机和/或发电机、液压系统或其他系统的操作期间可能会生成大量热量。因此，用于消散由各种系统生成的热量的装置在本领域中将是有利的。
附图说明
[0004]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0005]图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
[0006]图2是根据本公开的示例性实施例的三流发动机的示意横截面视图。
[0007]图3是根据本公开的示例性实施例的热交换器和流动路径的示意横截面视图。
[0008]图4是根据本公开的另一个示例性实施例的热交换器和流动路径的示意横截面视图。
[0009]图5是根据本公开的另一个示例性实施例的热交换器的分解立体图。
[0010]图6是根据本公开的示例性实施例的流动路径中的图5的示例性热交换器的示意横截面视图。
[0011]图7是根据本公开的又一示例性实施例的热交换器的示意立体图。
[0012]图8是根据本公开的又一示例性实施例的热交换器的示意立体图。
[0013]图9是根据本公开的又一示例性实施例的热交换器的示意立体图。
[0014]图10是根据本公开的又一示例性实施例的热交换器的示意立体图。
[0015]图11是根据本公开的一个或多个示例性实施例的热交换器的曲线图，示出了低质量流率的ETL和UA之间的关系。
[0016]图12提供了包括对应于图11中绘制的若干ETL值的数值的表。
[0017]图13是根据本公开的一个或多个示例性实施例的热交换器的曲线图，示出了中质量流率的ETL和UA之间的关系。
[0018]图14提供了包括对应于图13中绘制的若干ETL值的数值的表。
[0019]图15是根据本公开的一个或多个示例性实施例的热交换器的曲线图，示出了高质量流率的ETL和UA之间的关系。
[0020]图16提供了包括对应于图15中绘制的若干ETL值的数值的表。
具体实施方式
[0021]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
[0022]本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
[0023]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0024]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
[0025]术语“上游”和“下游”是指相对于路径中的流动的相对方向。例如，对于流体流动，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。然而，本文使用的术语“上游”和“下游”也可以指电流。
[0026]术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”是指流体能够在指定区域之间建立连接。
[0027]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
[0028]如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“大约”、“大致”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在单个值、值范围和/或限定值范围的端点的1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的裕度内。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
[0029]对于管道或流动路径(例如其中定位有热交换器的管道或流动路径)，“基本上环形”是指完全环形(即，仅除热交换器外在周向方向上连续且不间断地延伸)，或除热交换器外具有至少50％的空隙体积百分比(除热交换器外例如至少60％，例如至少70％，例如至少80％，例如至少90％的空隙体积百分比)的部分环形的管道或流动路径。例如，在某些实施例中，管道或流动路径可以包括延伸通过其中的支柱或其他类似结构，从而形成部分环形管道。
[0030]如本文所用，“传输损耗”或“TL”是指当来自声源的声音穿过声学屏障时声级降低的测量值。TL以分贝(dB)为单位表示，并且指示当产生声音的压力波遇到结构或声学屏障(例如位于环形流动路径内的热交换器)时声音强度(在给定频率下)的降低。
[0031]燃气涡轮发动机的部件的“有效传输损耗”或“ETL”是指在指定操作条件期间燃气涡轮发动机的部件预期的TL量。ETL在下面更详细地限定。所公开的实施例的ETL和TL更具体地分别表示为频率带宽上(例如1,000赫兹(“Hz”)和5,000Hz之间)的平均ETL或TL，或者如果文本指示，则分别表示为特定频率处的ETL或TL。根据本公开，ETL和TL的范围至少为1dB且小于5dB。
[0032]如本文所用，“UA”是指热交换器的暴露于通过其中定位有热交换器的流动路径的流体(例如，空气)的部分的总热传递系数(U)与定位在流动路径内的热交换器的总表面面积(A)的乘积。单位可以表示为英热单位每小时每华氏度(Btu/(hr
‑
℉))。热交换器的该部分向流体排放热量或从流体接受热量的能力与形成暴露于流体的该部分的材料(例如铝、钢、金属合金等)的热传递特性有关，或更具体地，与暴露于流体的热交换器的该部分的总热传递系数(CTE)和该部分的表面面积有关。参数“UA”表示CTE和暴露于流体的表面面积的影响。
[0033]如本文所用，“孔隙率”是指定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种限定中心线和周向方向的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：涡轮机，所述涡轮机包括以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；转子组件，所述转子组件由所述涡轮机驱动，所述转子组件、所述涡轮机或两者包括相对于所述燃气涡轮发动机的所述中心线的基本环形管道，所述基本环形管道限定流动路径；热交换器，所述热交换器定位在所述环形管道内并且沿所述周向方向基本连续地延伸，所述热交换器包括限定暴露于所述流动路径的热交换表面的第一材料，其中所述第一材料限定热交换系数，并且其中所述热交换表面限定表面面积(A)，其中所述热交换系数和所述表面面积的乘积UA在7500英热单位每小时每华氏度(Btu/(hr
‑
℉))和45000Btu/(hr
‑
℉)之间；其中，对于操作条件，定位在所述环形管道内的所述热交换器的有效传输损耗(ETL)在5分贝和1分贝之间，所述操作条件是低功率操作条件、中功率操作条件或高功率操作条件中的一个，其中，ETL等于其中，当所述操作条件是所述低功率操作条件时，C1等于19.22，C2等于0.222，C3等于956.3，并且EOC在41,467和19,965之间；其中，当所述操作条件是所述中功率操作条件时，C1等于19.64，C2等于0.67，C3等于298，并且EOC在52,809和16,677之间；并且其中，当所述操作条件是所述高功率操作条件时，C1等于21.02，C2等于0.027，C3等于107，并且EOC在50,347和12,587之间。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述热交换器限定3英寸和15英寸之间的长度以及20％和80％之间的孔隙率，其中所述燃气涡轮发动机限定所述涡轮机、所述转子组件或两者内的风扇通过频率，在所述操作条件期间所述风扇通过频率在1kHz和5Khz之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：