CN103573411A

CN103573411A - 喷雾装置

Info

Publication number: CN103573411A
Application number: CN201310328434.XA
Authority: CN
Inventors: 高桥文夫; 小山一仁; 幡宫重雄; 楠见尚弘; 明连千寻; 安形刚; 关合孝朗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-02-12
Also published as: JP2014029118A; EP2693020A2; US20140034752A1

Abstract

本发明提供一种喷雾装置。在燃气轮机压缩机的吸气喷雾冷却中，优选将液滴微小化。但是，在进行极微小化的情况下，朝向吸气的液滴的随动性变强产生局部化问题。在对燃气轮机的吸气喷雾微小液滴进行冷却的喷雾装置中，其特征在于，以从外缘部朝向中心部对气流高速区域喷雾微小液滴的方式配置喷雾嘴。细分化的气流在下游的低速区域合流并混合均匀化后，输送至旋转对称的压缩机。供水管、喷雾嘴等装置设置于低速区域，使得不妨碍气流。

Description

喷雾装置

技术领域

本发明涉及对燃气轮机的吸气进行喷雾冷却的喷雾装置。

背景技术

在专利文献1中，示出了配置多个用于吸气喷雾冷却的喷雾嘴的例子。向喷雾嘴输送加压的液体，对吸气喷雾并进行微粒化。为了使液滴均匀地混合，喷雾嘴设置在紊流大的消音器的背后。

液滴大小的缩小使液滴群的表面积增加并容易蒸发。这特别适于在压缩机级内的吸气冷却。通常，液滴通过压缩机内的时间短，并且需要迅速的蒸发。再有，由于液滴大小的缩小使随气流的随动性提高，对压缩机翼的冲突、附着减少。液滴大小的缩小、即微粒化变得重要。

此外，作为适于极微粒化的喷雾嘴有专利文献2中公开的技术。记载了如下内容，即、从回转型喷雾嘴喷雾高温水并通过快速蒸发促进微粒化，生成数μm的极微小的液滴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-7190号公报

专利文献2：国际公开第99/67519号

发明内容

发明所要解决的课题

本申请的发明人等所做实验的结果，作为新的事实，了解了若促进液滴的微粒化，则液滴局部化。这是由于当从喷雾嘴的孔喷出的液滴的速度一定时，因微粒化而使从气流受到的阻力增加，刚喷雾之后与气流随动。

由此，即使在消音器的出口设置能够极微小化的喷雾嘴，也不能根本地解决因极微小化而产生的所谓的液滴的局部化。

本发明的目的在于提供一种缓和了因极微小化而产生的液滴的局部化的喷雾装置。

用于解决课题的方法

在本发明中，以如下方式构成喷雾装置，即、从外缘部向细分化的气流高速区域进行喷雾，并且使极微小化的液滴到达中心部。细分化的气流在下游的低速区域进行合流并混合均匀化后，被输送至旋转对称的压缩机。

发明的效果

即使对极微小化的液滴也能够缓和局部化，并且能够抑制合并粗大化。由于均匀地混合了极微小的液滴状态的气流流入压缩机，因此能够得到高冷却效果。

附图说明

图1是将本发明的一个实施例的喷雾装置适用于燃气轮机的整体结构图。

图2是图1所示的X部的放大图。

图3是本发明的实施例2的喷雾装置的放大图。

图4是从图3中的消音器的尾游观察的投影图。

图5是本发明的实施例3的喷雾装置的放大图。

图6是表示将棒状的吸声体配置在格栅上的状态的图。

图7是表示利用本实施例的喷雾装置的喷雾方式的原理的图。

图8是表示本发明的实施例4的喷雾装置的图。

图中：

100—吸气管道，110—过滤器，120—消音器，121—吸声体，211—压缩机，212—燃烧器，213—涡轮，300—喷雾嘴，310—供水管，320—超声波微粒化元件。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是本发明的喷雾装置适用于燃气轮机的结构图。其中附图标记100是吸气管道，附图标记110是过滤器，附图标记120是消音器，附图标记121是吸声体，附图标记211是压缩机，附图标记212是燃烧器，附图标记213是涡轮，附图标记300是喷雾嘴，附图标记310是供水管。

吸入至吸气管道100的空气在被过滤器110除去粉尘后，经由消音器120，导入至压缩机211。虽然通常在过滤器110使用HEPA过滤器等，但是也可以使用兼有吸气冷却与湿式过滤器的蒸发冷却器。

在吸声体121的背后（出口）设置喷雾嘴300，水从喷雾嘴300向吸气的高速区域喷雾。随着远离消音器120，吸气的流动扩大，高速区域与周围混合，并接近平均速度。

图2是图1所示的X部的放大图。图中，W是吸声体121间的宽度，L是从吸声体121出口到喷雾孔301的距离。另外，吸声体121出口部的A处和比其更靠近尾游侧的B处、C处的流体的流速分布如图中所示。

通常，高速区域大致均匀化（图2中C—C处）是吸声体之间宽度W的5～20倍，将喷雾位置（喷雾孔301的位置）设置在从吸声体121出口至高速区域的宽度W的1～2倍范围以内，即，优选为L<2W的关系。此外，供水管310、喷雾嘴300的装置设置在低速区域（从流体的流动方向观察吸声体121的投影面的区域内），使得不妨碍气流。

在本实施例中，将极微小化的液滴从外缘部向细分化的吸气的高速区域进行喷雾，并使其到达中心部。由于喷雾的液滴被极微小，因此与高速区域的流动随动。由于细分化的气流在低速区域合流并混合均匀化，因此蔓延到吸气管道100的整体。之后，被送往旋转对称的压缩机211。由于极微小化的液滴均匀地分布并流入压缩机211，因此能得到高蒸发冷却效果。此外，虽然假定将输送高压水并进行微粒化的、所谓的单流体喷嘴作为喷雾嘴，但是也能够向作为单流体喷嘴的一种的涡流型喷雾嘴加压并输送100℃以上的高温水。

实施例2

图3是表示本发明的第二实施例的图。从吸声体121由近到远的顺序依次设置第一喷雾嘴300a以及第二喷雾嘴300b。在进行了极微粒化的情况下，因为局部化成为问题，所以优选每个喷雾嘴的流量少。因此，在本实施例中，使每个喷雾嘴的流量变少，并利用第一喷雾嘴300a对高速区域的中央区域进行喷雾，利用第二喷雾嘴300b对高速区域的周边区域进行喷雾。为此，使第一喷雾嘴300a的喷嘴喷雾孔比第二喷雾嘴300b位于高速区域的中央区域侧，并且使喷雾的角度朝向中央。即，满足角度α>角度β的条件。

图4是从消音器120的尾游观察喷雾嘴相对于板状吸声体121的配置的投影图。在吸声体121为板状的情况下，通常沿上下方向配置，沿上下方向交替地设置第一喷雾嘴300a和第二喷雾嘴300b，并分别由供水管310a和供水管310b供水。再有，就属于相邻吸声体121的对置的喷雾嘴的属性而言，对第一喷雾嘴分配第二喷雾嘴，对第二喷雾嘴分配第一喷雾嘴。由此，避免喷雾彼此重叠。

实施例3

图5是分离了朝向吸声体121的左右的、朝向喷雾嘴的供水的实施例。在图3、图4所示的实施例中，对相邻的高速区域进行喷雾的喷雾嘴300a、300b使用共用的供水管310a、310b（相对于两个喷雾嘴设置一个供水管），但是在本实施例中，分别在喷雾嘴设置了单独的供水管310a、310b。这样，每个喷雾嘴均独立地连接供水管的优点是在喷雾量阶段性地变化时，可以精细地选择向哪个喷雾嘴供水，以保证吸气室100内的均匀性。

图6是将棒状的吸声体配置在格栅上的实施例，同图4一样，是从消音器120的尾游观察喷雾嘴相对于吸声体121的配置的投影图。第一、第二喷雾嘴300a、300b配置在吸声体121的四个方向的周边，连接供水管310a、310b。从吸气室100的外侧对每个供水管供水。

原理

图7是表示上述各实施例的喷雾方式的原理的图。从外缘部向细分化的气流高速区域进行喷雾，并使极微小化的液滴到达中心部。细分化的气流在下游的低速区域相对于流动横向蔓延。随后，进行合流并混合均匀化，输送至旋转对称的压缩机211。供水管310、喷雾嘴300等的装置设置在低速区域，使得不妨碍气流。高速区域不限定于消音器的尾游。

实施例4

图8是本发明的其他的实施例，表示使用超声波实现微粒化的结构图。这里新出现的附图标记320是超声波微粒化元件。超声波微粒化元件320是由压电元件321、水箱322、隔壁323层状地配置，并在隔壁323上设置多个极微小的孔324。成为在压电元件321的两面施加高频电压的结构。从压电元件321产生的超声波在水箱322的水中传播，并经由设置在隔壁上的、截面积缩小的传播通道，增幅强度，使孔324近旁的水强烈振动。微粒化的液滴沿层状元件的垂直方向从孔放出。这样的微粒化机构公开在J.M.Meacham等“Dropletformation and ejection from a micromachined ultrasonic droplet generator：Visualization and scaling”，（PHYSICS OF FLUIDS17，1006052005）中。

超声波微粒化元件320优选与翼型类似的形状，降低流动阻力。在截面积缩小的狭道部（包含其近旁部）中进行超声波微粒化。图8中表示了在消音器尾游的高速区域配置超声波微粒化元件320的实施例，但是配置场所并不限定于消音器的尾游。是因为吸气在翼间的狭道部高速化。在本实施例中，由于翼型的超声波微粒化元件320间的流路截面积在狭道部缩小后扩大，因此从狭道部喷雾的液滴到达气流的中心部，从狭道的下游喷雾的液滴被喷雾到吸气的周边部。这种状况同图3一样。

超声波微粒化的优点是产生均匀大小的粒径，由于粒径一致，与气流的随动性相等，液滴的冲突变少。因此，即使大量地进行喷雾也不容易产生合并粗大化。

Claims

1.一种喷雾装置，对燃气轮机的吸气喷雾微小液滴进行冷却，其特征在于，

以从外缘部朝向中心部对气流高速区域喷雾微小液滴的方式配置喷雾嘴。

2.根据权利要求1所述喷雾装置，其特征在于，

上述喷雾嘴配置在消音器吸声体的背后的低速区域，

当将上述消音器吸声体间的流道的宽度设为W、从上述消音器吸声体的出口到上述喷雾嘴的喷雾孔的距离设为L时，具有L<2W的关系。

3.根据权利要求2所述喷雾装置，其特征在于，

上述喷雾嘴由对气流高速区域的中心部进行喷雾的第一喷雾嘴和对气流高速区域的周边部进行喷雾的第二喷雾嘴构成。

4.根据权利要求2所述喷雾装置，其特征在于，

以从消音器吸声体的背后的低速区域对相邻的高速区域喷雾液滴的方式配置多个喷雾嘴，并且每个喷雾嘴均独立地连接供水管。

5.根据权利要求4所述喷雾装置，其特征在于，

相对于多个喷雾嘴，使喷雾量阶段性地增加。

6.根据权利要求1所述喷雾装置，其特征在于，

构成为在消音器吸声体的出口侧并排设置翼型的超声波微粒化元件并从翼间狭道近旁对气流高速区域喷雾液滴。

7.根据权利要求1所述喷雾装置，其特征在于，

上述喷雾嘴使用单流体喷雾嘴，并且将100℃以上的高温水加压并喷雾。