CH709831B1

CH709831B1 - Einlasswärmetauscher für eine Gasturbine, aufweisend Medienpads aus nicht gewebten synthetischen Fasern.

Info

Publication number: CH709831B1
Application number: CH00935/15A
Authority: CH
Inventors: Zhang Jianmin; Aaron Kippel Bradly
Original assignee: Bha Altair Llc
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-05-31
Also published as: US20150377569A1; JP2016014392A; DE102015110340A1; CN105221269A; CN105221269B; CH709831A2; JP6599140B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Einlasswärmetauscher zur Kühlung einer Einlassluftströmung (22) in einen Kompressor einer Gasturbine bereit. Der Einlasswärmetauscher weist ein Medienpad (100) mit einer Anzahl von Mediumblättern mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt, die aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt sind, und ein Wärmetauschermedium (32) auf, das von einer Oberseite (220) zu einer Unterseite (230) des Medienpads (100) strömt, um die Wärme mit der Einlassluftströmung (22) zu tauschen.

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet [0001] Die vorliegende Erfindung und das resultierende Patent beziehen sich allgemein auf Gasturbinen und beziehen sich genauer auf nicht gewebte synthetische Fasermedienpads mit Oberflächenkonturen zur verbesserten Wasserströmungsverteilung und Verdampfung zur Leistungssteigerung.

Hintergrund der Erfindung [0002] Gasturbinen werden verbreitet auf Gebieten wie etwa der Energieerzeugung verwendet. Eine konventionelle Gasturbine enthält einen Kompressor zur Komprimierung von Umgebungsluft, eine Brennkammer zum Mischen der komprimierten Luft mit einer Strömung eines Brennstoffes und zum Verbrennen des Gemisches, sowie eine Turbine, die durch das Verbrennungsgemisch angetrieben wird, um eine Leistung und Gase abzugeben. Verschiedene Strategien sind bekannt, um die Leistungsmenge zu erhöhen, die eine Gasturbine zu produzieren in der Lage ist. Ein Verfahren zur Erhöhung der Leistungsabgabe ist das Kühlen der Umgebungsluft stromaufwärts des Kompressors. Ein derartiges Kühlen bewirkt, dass die Luft eine höhere Dichte aufweist, wodurch eine höhere Massenströmungsrate in den Kompressor erzeugt wird. Die höhere Massenströmungsrate in den Kompressor ermöglicht es, mehr Luft zu komprimieren, um es der Gasturbine zu ermöglichen, mehr Leistung zu produzieren. Zusätzlich kann das Kühlen der Umgebungsluft die Gesamteffizienz der Gasturbine in heissen Umgebungen erhöhen.

[0003] Verschiedene Systeme und Verfahren können verwendet werden, um die Umgebungsluft zu kühlen, die in eine Gasturbine eintritt. Z.B. können Wärmetauscher verwendet werden, um die Umgebungsluft durch latentes Kühlen oder durch sensibles Kühlen zu kühlen. Solche Wärmetauscher verwenden häufig ein Medienpad, um das Kühlen der Umgebungsluft zu ermöglichen. Diese Medienpads können einen Wärme- und/oder Massentransfer zwischen der Umgebungsluft und der Kühlungsströmung ermöglichen. Die Umgebungsluft interagiert mit der Kühlungsströmung in dem Medienpad zur Wärmeübertragung damit.

[0004] Bekannte Medienpads zur Verwendung in Wärmetauschern können z.B. aus Zellulosefasern oder dergleichen gebildet sein. Zellulosefaserbasierte Medienpads enthalten allgemein ein Versteifungsmittel, das dazu ausgebildet ist, die strukturelle Integrität des Medienpads aufrecht zu erhalten, wenn ein Kühlmittel, wie etwa Wasser, durch das Medienpad strömt. Typische Geometrien für zellulosefaserbasierte Medienpads können jedoch allgemein in Situationen ungeeignet sein, die ein grosses Volumen des Kühlmittels erfordern, wegen des potentiellen Risikos der Wassereinschleppung. Ausserdem können zellulosefaserbasierte Medienpads insbesondere empfindlich sein für die Qualität des hindurch strömenden Kühlmittels. Insbesondere kann das Medienpad eher die Verwendung von «verschmutztem» Kühlmittel als sauberes oder reines Kühlmittel erfordern, sodass das Medienpad korrekt arbeitet. Z.B. kann reines Wasser von einem Entsalzungsprozess das Versteifungsmittel auflösen, das typischerweise mit zellulosefaserbasierten Medienpads verwendet wird und kann zu dem Zerfall des Medienpads führen.

[0005] Andere bekannte Medienpads können aus nicht porösen, soliden Kunststoffmaterialien hergestellt sein. Diese Medienpads sind allgemein nicht in der Lage, die Strömung des Kühlmittels durchgängig durch die Oberfläche der Pads gleichmässig und vollständig zu verteilen. Eine solche unvollständige Verteilung kann ein effizientes Kühlen der Umgebungsluft verhindern. Ausserdem können sich eine Anzahl von Trockenstellen entwickeln und zu heissen Luftsträhnen führen. Solche heissen Strähnen können schädlich für den Betrieb des Gasturbinenkompressors sein. Ausserdem können diese Medienpads untauglich sein, das Kühlmittel bei relativ hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten zurückzuhalten.

[0006] Es besteht daher ein Bedarf für ein Medienpad, das ein effizienteres Kühlen ermöglicht, während es nicht signifikant empfindlicher ist für die Kühlmittelqualität. Zusätzlich kann ein solches Medienpad die strukturelle Integrität aufrechterhalten, wenn ein grosses Volumen von Kühlmittel hindurchströmt. Ausserdem kann ein solches Medienpad Trockenstellen und daraus resultierende heisse Strähnen reduzieren oder vermeiden. Schliesslich kann ein solches Medienpad Kühlmittel bei relativ hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten zurückhalten.

Zusammenfassung der Erfindung [0007] Die vorliegende Erfindung stellt daher einen Einlasswärmetauscher zur Kühlung einer Einlassluftströmung in einen Kompressor einer Gasturbine bereit. Der Einlasswärmetauscher weist ein Medienpad mit einer Anzahl von Mediumblättern mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt, die aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt sind, und ein Wärmetauschermedium auf, das von einer Oberseite zu einer Unterseite des Medienpads strömt, um Wärme mit einer Eingangsluftströmung zu tauschen.

[0008] Die vorliegende Erfindung stellt ausserdem ein Verfahren zum Kühlen einer Einlassluftströmung in eine Gasturbine bereit. Das Verfahren weist die Schritte auf: Anordnen eines Medienpads mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt, das aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt ist, an einem Einlass der Gasturbine, Strömen von reinem Wasser von einer Oberseite zu einer Unterseite des Medienpads und Tauschen von Wärme zwischen der Einlassluftströmung und der Strömung von reinem Wasser.

CH 709 831 B1 [0009] Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Einlasswärmetauscher zum Kühlen einer Einlassluftströmung in einen Kompressor einer Gasturbine bereit. Der Einlasswärmetauscher kann ein Medienpad mit einem ersten Mediumblatt und einem zweiten Mediumblatt und eine Strömung von Wasser von einer Oberseite zu einer Unterseite des Medienpads zum Wärmetauschen mit der hindurchgehenden Einlassluftströmung aufweisen. Das erste Mediumblatt und das zweite Mediumblatt können eine im Wesentlichen dreidimensional konturierte Gestalt aufweisen und sind aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt. Das erste Mediumblatt und das zweite Mediumblatt können im Wesentlichen dieselbe Gestalt haben.

[0010] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die im Wesentlichen dreidimensional konturierte Gestalt eine im Wesentlichen sinusförmige Gestalt aufweist, die sich in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung erstreckt.

[0011] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die im Wesentlichen sinusförmige Gestalt eine Mehrzahl von Bergen und Tälern aufweist, die sich in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung erstrecken.

[0012] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die erste Richtung und die zweite Richtung eine orthogonale Ausrichtung aufweisen oder irgendeinen Winkel zwischen 0° und 90° aufweisen.

[0013] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht gewebten synthetischen Fasern mit Wasser benetzbar sind für eine gleichförmige Wasserverteilung dort hindurch.

[0014] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht gewebten synthetischen Fasern Polyethylenterephthalat (PET) oder ein Polytrimethylenterephthalat (PTT) aufweisen.

[0015] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die nicht gewebten synthetischen Fasern eine hydrophile Oberflächenverbesserung aufweisen.

[0016] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die hydrophile Oberflächenverbesserung eine alkalische Behandlung oder einen Polyvinylalkohol in einem alkalischen Medium aufweist.

[0017] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Wärmetauschermedium reines Wasser oder verunreinigtes Wasser aufweist.

[0018] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Mehrzahl von Mediumblättern ein erstes Mediumblatt und ein zweites Mediumblatt aufweist.

[0019] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das erste Mediumblatt und das zweite Mediumblatt eine im Wesentlichen gleiche Gestalt aufweisen.

[0020] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das erste Mediumblatt und das zweite Mediumblatt einander gegenüberliegende Positionen aufweisen.

[0021] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die einander gegenüberliegende Position eine Mehrzahl von Luftströmungsdurchgängen dort hindurch aufweist.

[0022] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Mehrzahl von Luftströmungsdurchgängen die Eingangsluftströmung veranlasst, darin zu drallen und zu verwirbeln, um den Wärme- und Massenübergang zu erhöhen.

[0023] Diese und andere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und des resultierenden Patentes werden einem Fachmann beim Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offenbar werden, wenn diese in Verbindung mit den mehreren Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen gebracht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0024]

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eine Gasturbinensystems mit einer Einlasskühlung.

Fig. 2 ist ein perspektivischer Durchgang eines Medienpads wie es hierin beschrieben sein kann mit den Mediumblättern, die aufeinander gestapelt sind.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Medienpads aus Fig. 2, wobei die Mediumblätter voneinander getrennt sind.

Fig. 4 ist eine Draufsicht von oben auf das Medienpad aus Fig. 2.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Medienpads aus Fig. 2 in Verwendung mit hindurchgehenden Luft- und Wasserströmungen.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Medienpads aus Fig. 2.

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Detaillierte Beschreibung [0025] Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Gasturbinenmaschine 10. Die Maschine 10 kann einen Kompressor 12, eine Brennkammer 14 und eine Turbine 16 aufweisen. Ausserdem kann die Gasturbinenmaschine 10 eine Anzahl von Kompressoren 12, Brennkammern 14 und Turbinen 16 aufweisen. Der Kompressor 12 und die Turbine 16 können durch eine Welle 18 gekoppelt sein. Die Welle 18 kann eine einzige Welle oder eine Anzahl von Wellensegmenten sein, die miteinander gekoppelt sind, um die Welle 18 zu bilden.

[0026] Die Maschine 10 kann ferner einen Gasturbineneinlass 20 aufweisen. Der Einlass 20 kann dazu eingerichtet sein, eine Eingangsströmung 22 aufzunehmen. Z.B. kann der Einlass 20 in der Form eines Gasturbineneinlassgehäuses oder dergleichen sein. Alternativ kann der Einlass 20 irgendein Abschnitt der Maschine 10 sein, wie etwa irgendein Abschnitt des Kompressors 20 oder irgendeines Apparates stromaufwärts vom Kompressor 12, der die Einlassströmung 22 aufnimmt. Die Einlassströmung 22 kann Umgebungsluft sein und kann konditioniert oder unkonditioniert sein.

[0027] Die Maschine 10 kann ferner einen Abgasauslass 24 aufweisen. Der Abgasauslass 24 kann dazu eingerichtet sein, eine Gasturbinenabgasströmung 26 abzugeben. Die Abgasströmung 26 kann zu einem Abhitzedampferzeuger (nicht dargestellt) gelenkt werden. Alternativ kann die Abgasströmung 26, z.B. zu einer Absorptionskälteanlage (nicht dargestellt) gelenkt werden, um irgendeine Art von nutzbarer Arbeit zu verrichten, oder vollständig oder teilweise in die Umgebungsluft abgegeben werden.

[0028] Die Maschine 10 kann ausserdem einen Wärmetauscher 30 aufweisen. Der Wärmetauscher 30 kann dazu eingerichtet sein, die Einlassströmung 22 vor dem Eintreten in den Kompressor 12 zu kühlen. Z.B. kann der Wärmetauscher 30 in dem Gasturbineneinlass 20 angeordnet sein oder kann stromaufwärts oder stromabwärts von dem Gasturbineneinlass 20 angeordnet sein. Der Wärmetauscher 30 kann es der Eingangsströmung 22 und einem Wärmetauschermedium 32 ermöglichen, hindurchzuströmen. Der Wärmetauscher 30 kann daher das Zusammenwirken der Eingangsströmung 22 und des Wärmetauschermediums 32 ermöglichen, um die Eingangsströmung 22 zu kühlen, bevor sie in den Kompressor 12 eintritt. Das Wärmetauschermedium 32 kann Wasser oder irgendeine geeignete Art von Fluidströmung sein.

[0029] Der Wärmetauscher 30 kann ein Direktkontaktwärmetauscher 30 sein. Der Wärmetauscher 30 kann einen Wärmetauschermediumeinlass 34, einen Wärmetauschermediumauslass 36 und ein Medienpad 38 dazwischen aufweisen. Das Wärmetauschermedium 32 kann durch den Einlass 34 zu dem Medienpad 38 strömen. Der Einlass 34 kann eine Düse, eine Anzahl von Düsen, ein Verteiler mit einer Öffnung oder einer Anzahl von Öffnungen und dergleichen sein. Der Auslass 36 kann das Wärmetauschermedium 32, das von dem Medienpad 38 abgegeben wird, aufnehmen. Der Auslass 36 kann ein Sammelbehälter sein, der stromabwärts des Medienpads 38 in der Richtung der Strömung des Wärmetauschermediums 32 angeordnet ist. Das Wärmetauschermedium 32 kann in einer allgemein oder etwa in Abwärtsrichtung von dem Einlass 34 durch das Medienpad 38 gerichtet sein, während die Eingangsströmung 22 durch den Wärmetauscher 30 in einer Richtung allgemein oder ungefähr rechtwinklig zu der Richtung der Strömung des Wärmetauschermediums 32 gerichtet ist.

[0030] Ein Filter 42 kann stromaufwärts des Medienpads 38 in der Richtung der Eingangsströmung 22 angeordnet sein. Der Filter 42 kann dazu eingerichtet sein, Partikel aus der Eingangsströmung 22 zu entfernen, um die Partikel vom Eintreten in das System 10 abzuhalten. Alternativ kann der Filter 42 stromabwärts des Medienpads 38 in der Richtung der Eingangsströmung 22 angeordnet sein. Ein Tropfenabscheider 44 kann stromabwärts des Medienpads 38 in der Richtung der Eingangsströmung 22 angeordnet sein. Der Tropfenabscheider 44 kann bewirken, Tropfen des Wärmetauschermediums 32 aus der Eingangsströmung 22 zu entfernen, bevor die Eingangsströmung 22 in das System 10 eintritt.

[0031] Der Wärmetauscher 30 kann dazu eingerichtet sein, die Eingangsströmung 22 durch latentes Kühlen oder Verdunstungskühlen zu kühlen. Latentes Kühlen bezieht sich auf ein Kühlverfahren, bei dem Wärme aus einem Gas, wie etwa Luft, entfernt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des Gases zu ändern. Latentes Kühlen kann das Verdampfen einer Flüssigkeit bei etwa Umgebungs-Feuchtkugeltemperatur beinhalten, um das Gas zu kühlen. Insbesondere kann latentes Kühlen verwendet werden, um ein Gas bis nahe zu seiner Feuchtkugeltemperatur zu kühlen.

[0032] Alternativ kann der Wärmetauscher 30 dazu eingerichtet sein, die Eingangsströmung 22 durch sensibles Kühlen zu kühlen. Sensibles Kühlen bezieht sich auf ein Kühlverfahren, bei dem Wärme aus einem Gas, wie etwa Luft, entfernt wird, um die Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperaturen der Luft zu ändern. Sensibles Kühlen kann das Kühlen einer Flüssigkeit und dann das Verwenden der gekühlten Flüssigkeit zur Kühlung des Gases beinhalten. Insbesondere kann sensibles Kühlen verwendet werden, um ein Gas bis unter seine Feuchtkugeltemperatur zu kühlen.

[0033] Es sollte verstanden werden, dass das latente Kühlen und sensible Kühlen keine sich gegenseitig ausschliessenden Kühlverfahren sind. Vielmehr können diese Verfahren entweder ausschliesslich oder in Kombination angewandt werden. Es sollte ausserdem verstanden werden, dass der hierin beschriebene Wärmetauscher 30 nicht auf latente und sensible Kühlverfahren beschränkt ist, sondern die Eingangsströmung 22 durch irgendein geeignetes Kühl- oder Heizverfahren kühlen oder heizen kann, wie es gewünscht werden kann.

[0034] Fig. 2-6 zeigen Beispiele eines Medienpads 100, wie es hierin beschrieben sein kann, zur Verwendung als ein Einlasswärmetauscher 105 und dergleichen. Das Medienpad 100 kann zumindest ein Paar von Mediumblättern 110 aufweisen. In diesem Beispiel sind ein erstes Mediumblatt 120 und ein zweites Mediumblatt 130 dargestellt, obwohl zusätzliche Blätter verwendet werden können. Die Mediumblätter 110 können eine im Wesentlichen dreidimensional konturierte

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Gestalt 140 aufweisen. Die konturierte Gestalt 140 kann eine im Wesentlichen sinusförmige Form 150 mit einer Anzahl von sich wiederholenden Bergen 160 und Tälern 170 sein, die sich sowohl entlang einer Längsrichtung 180 oder ersten Richtung als auch einer Breitenrichtung 190 oder zweiten Richtung erstrecken.

[0035] Insbesondere kann die dreidimensional konturierte Gestalt 140 durch Wellenausbildung des sinusförmigen Profils entlang der Längs- oder der ersten Richtung 180 gebildet werden. Das Kantenprofil entlang der Längsrichtung oder der ersten Richtung 180 kann daher als kurvenförmig gegenüber einer geraden Linie definiert sein. Das sinusförmige Profil kann sich ändernde Wellenabstände aufweisen. Das Verhältnis des Abstandes (P) zur Amplitude (A) entlang der Längsrichtung oder der ersten Richtung kann von etwa eins (1) bis etwa fünf (5) variieren. Die Breitenrichtung oder zweite Richtung 190 kann als ein sinusförmig geschwungener Weg definiert sein. Das Verhältnis des Abstandes zur Amplitude entlang der Breitenrichtung oder der zweiten Richtung 190 kann etwa zwei (2) bis etwa sechs (6) betragen. Andere Verhältnisse können hierin verwendet werden.

[0036] Die konturierte Gestalt 140 wie auch die sinusförmige Gestalt 150 können variieren. Das Medienpad 100 kann irgendeine geeignete Grösse, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Sowohl die Längsrichtung oder erste Richtung 180, als auch die Breitenrichtung oder zweite Richtung 190 können etwa 2 Zoll (ungefähr 5 cm) lang sein, obwohl irgendeine geeignete Dimension hierin verwendet werden kann. Die Längsrichtung oder erste Richtung 180 kann im Wesentlichen parallel zu der Luftströmung 22 orientiert sein. Die Breitenrichtung oder zweite Richtung 190 kann im Wesentlichen entlang der allgemeinen Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums 32 ausgerichtet sein. Die Längsrichtung oder erste Richtung 180 kann eine orthogonale Position mit Bezug auf die Breite 190 haben oder unter einem Winkel angeordnet sein. Der Winkel kann zwischen etwa 0° und etwa 90° sein, obwohl andere Positionen hierin verwendet werden können. Andere Komponenten und andere Konfigurationen können hierin verwendet werden.

[0037] Die Mediumblätter können thermisch aus nicht gewebten synthetischen Fasern mit hydrophiler Oberflächenverbesserung gebildet sein. Z.B. können die nicht gewebten synthetischen Fasern Polyethylenterephthalate (PET), Polytrimethylenterephthalate (PTT) und dergleichen enthalten. Die hydrophilen Oberflächenverbesserungen können das Anwenden von einer stark alkalischen Behandlung unter hohen Prozesstemperaturen, Polyvinylalkohol in einem alkalischen Medium und dergleichen aufweisen. Andere Materialien können hierin verwendet werden. Die Mediumblätter 110 können wasserbenetzbar sein, um das Wärmetauschermedium 32 durch den Oberflächenbereich davon aufzunehmen, zu absorbieren, zu strömen und zu verteilen. Die Mediumblätter 110 können mit verschiedenen Arten vom Wärmetauschermedium 32 verwendet werden. Z.B. kann das Wärmetauschermedium 32 reines Wasser sein, ohne irgendeine Verschmutzung erforderlich zu machen. Insbesondere können die Mediumblätter 110 ihre strukturelle Integrität aufrechterhalten, wenn sie mit einem grossen Volumen des Wärmetauschermediums 38 beaufschlagt werden. Andere Arten von Fluiden können hierin verwendet werden.

[0038] Wie in Fig. 2 veranschaulicht, können das erste Mediumblatt 120 und das zweite Mediumblatt 130 im Wesentlichen dieselbe Gestalt aufweisen. Bei der Verwendung können die Mediumblätter 110 jedoch wie in Fig. 3 voneinander getrennt werden und gegenüberliegend 200 angeordnet werden, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Die Berge 160 eines Blattes können mit den Tälern 170 des anderen Blattes ausgerichtet sein. Diese gegenüberliegende Position 200 bildet daher eine Anzahl von Luftströmungsdurchgängen 210. Die Luftströmungsdurchgänge 210 können es der Luftströmung 22 ermöglichen, hindurchzuströmen. Gleichzeitig kann das Wärmetauschermedium 32 von einer Oberseite 220 der Mediumblätter 110 zu einer Unterseite 230 strömen. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, gelangt die Einlassströmung 22 in Kontakt mit dem Wärmetauschermedium 32, um damit Wärme zu tauschen. Die Mediumblätter 110 können vollständig durch die Strömung des Wärmetauschermediums 32 durchnässt sein. Aufgrund der drallenden und wirbelnden Luftströmungen, die zwischen den Mediumblättern 110 erzeugt werden, kann das Wärmetauschermedium 32 in die Einlassströmung 22 verdampfen, um die Temperatur des Wärmetauschermediums 32 bis ungefähr auf die Einlassluft-Feuchtkugeltemperatur zu reduzieren. Insbesondere erhöhen die drallenden und wirbelnden Luftströmungen den Wärme- und Massentransfer dort hindurch. Das Wärmetauschermedium 32 kann durch die Mediumblätter 110 mit bis zu ungefähr 15 Gallonen pro Quadratfuss (ungefähr 611 Liter pro Quadratmeter) oder so strömen. Andere Strömungsraten können hierin verwendet werden. Das hierin beschriebene Medienpad gleicht somit den Bedarf nach einer Gesamtstrukturstabilität, Wasserverteilung und effektivem Wärme-Massen-Übergang aus, um die Gesamtverdampfungskühlrate zu maximieren. Das Medienpad 100 kann daher effektives Einlasskühlen zur Leistungssteigerung an heissen Tagen bereitstellen. Ausserdem kann das Eliminieren einer Wasserbehandlungsausrüstung in Bezug auf die Verwendung von einem verschmutzten Kühlmittel oder dergleichen die Gesamtkosten reduzieren.

[0039] Die vorliegende Anmeldung stellt einen Einlasswärmetauscher 105 zur Kühlung einer Einlassluftströmung 22 in einen Kompressor 12 einer Gasturbine 10 bereit. Der Einlasswärmetauscher 105 kann ein Medienpad 100 mit einer Anzahl von Mediumblättern 110 mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt 140, die aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt sind, und ein Wärmetauschermedium 32 aufweisen, das von einer Oberseite 220 zu einer Unterseite 230 des Medienpads 100 strömt, um die Wärme mit der Einlassluftströmung 22 zu tauschen.

Claims

Patentansprüche

1. Einlasswärmetauscher (105) zur Kühlung einer Einlassluftströmung (22) in einen Kompressor (12) einer Gasturbine (10), aufweisend:

CH 709 831 B1 ein Medienpad (100);

wobei das Medienpad (100) eine Mehrzahl von Medienblättern (110) mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt (140) aufweist, die aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt sind; und ein Wärmetauschermedium (32);

wobei das Wärmetauschermedium (32) von einer Oberseite (220) zu einer Unterseite (230) des Medienpads (100) strömt, um Wärme mit der Einlassluftströmung (22) zu tauschen.

2. Einlasswärmetauscher (105) nach Anspruch 1, wobei die im Wesentlichen dreidimensional konturierte Gestalt (140) eine im Wesentlichen sinusförmige Gestalt (150) aufweist, die sich in ersten Richtung (180) und einen zweiten Richtung (190) erstreckt.

3. Einlasswärmetauscher (105) nach Anspruch 2, wobei die im Wesentlichen sinusförmige Gestalt (150) eine Mehrzahl von Bergen (160) und Tälern (170) aufweist, die sich in der ersten Richtung (180) und der zweiten Richtung (190) erstrecken.

4. Einlasswärmetauscher (105) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Richtung (180) und die zweite Richtung (190) eine orthogonale Position aufweisen.

5. Einlasswärmetauscher (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht gewebten synthetischen Fasern ein Polyethylenterephthalat PET oder ein Polytrimethylenterephthalat PTT enthalten.

6. Einlasswärmetauscher (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht gewebten synthetischen Fasern eine hydrophile Oberflächenverbesserung aufweisen.

7. Einlasswärmetauscher (105) nach Anspruch 6, wobei die hydrophile Oberflächenverbesserung eine alkalische Behandlung oder einen Polyvinylalkohol in einem alkalischen Medium aufweist.

8. Einlasswärmetauscher (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Medienblättern (110) ein erstes Medienblatt (120) und ein zweites Medienblatt (130) aufweisen, die eine gegenüberliegende Position (200) aufweisen, wobei die gegenüberliegende Position (200) eine Mehrzahl von Luftströmungsdurchgängen (210) dort hindurch aufweist, die die Einlassluftströmung veranlassen, darin zu drallen und zu verwirbeln, um den Wärmeund Massenübergang zu vergrössern.

9. Verfahren zur Kühlung einer Einlassluftströmung (22) mit einem Einlasswärmetauscher nach Anspruch 1 in eine Gasturbine (10), aufweisend:

Anordnen des Medienpads (100) mit einer im Wesentlichen dreidimensional konturierten Gestalt (140), das aus nicht gewebten synthetischen Fasern hergestellt ist, an einem Einlass (20) der Gasturbine (10);

Strömen von reinem Wasser (32) von einer Oberseite (220) zu einer Unterseite (230) des Medienpads (100); und Tauschen von Wärme zwischen der Einlassluftströmung (22) und der Strömung von reinem Wasser (32).

CH 709 831 B1 co

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