CN111271180A

CN111271180A - 一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片

Info

Publication number: CN111271180A
Application number: CN201911347519.6A
Authority: CN
Inventors: 万雷; 孙海鸥; 王忠义; 王艳华; 王萌; 王松; 栾一刚; 孙涛; 殷越
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: CN111271180B

Abstract

本发明的目的在于提供一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其断面呈M型，有三个输水单元组成，其中第一输水单元由一个导流段、一个输水槽、两个过渡段组成，第二输水单元由输水槽、过渡段组成，第三输水单元由输水槽、过渡段及导流段组成；其中第一、二输水单元共用过渡段，第二、三输水单元共用过渡段，第一、第二输水单元镜像布置，第一、第三输水单元同向布置。每个输水槽内部均为带有涂层的导流槽，本发明能够保证在总压损失水平基本不变的情况下，依靠输水槽内壁的亲水涂层捕捉微小液滴，依靠输水涂层形成毛细通道提高输水能力。本发明具有结构简单，加工方便，成本低等优点。

Description

一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片

技术领域

本发明涉及的是一种惯性级叶片，具体地说是进气滤清装置的惯性级叶片。

背景技术

惯性级叶片安装在燃气轮机的进气滤清装置中，用于去除空气中的固体、液体和盐雾气溶胶等杂质，其中以去除海洋环境的液体为主，但随着进口气流速度的增加，叶片输水槽的输水负担极具增大。为保证进口总压损失不增加，惯性级叶片主体形状不可改变。

传统惯性级叶片工作在进口气流速度为1～7m/s的工况之间。随着速度的增加，分离效率也成倍增加。

然而，随着燃气轮机技术的快速发展，燃气轮机的输出功率不断增加，其进口空气量也随之增加。以GE公司的LM2500系列为例，燃机的输出功率和进气量等数据如表1所示。

表1燃气轮机进气量及其它参数和输出功率的关系

从表1中可以看出，LM2500系列的燃机的功率不断增加，其进气量也不断增加。

在船舶空间有限的条件下，如果不增加通流面积，进气量的进一步增加，就意味着进气滤清装置通流速度相应提高。随之气流速度的提高，装置对0-20微米液滴的捕捉和输送难度加大，微小液滴会在输水槽壁面形成水膜，而在高速气流带动下水膜的自重不足以满足自由落体运动。因此有必要开发高速气流条件下能够快速捕捉并输送微小液滴的进气滤清装置惯性级叶片。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于高速气流条件下能够快速捕捉并输送微小液滴的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：包括第一-第三输水单元；第一输水单元包括第一导流段、第一输水槽，第一导流段与第一输水槽通过第一过渡段相连，第一输水槽后方连接第二过渡段；第二输水单元包括第二输水槽、第三过渡段，第二输水槽的两端分别连接第二过渡段和第三过渡段；第三输水单元包括第三输水槽、第四过渡段和第二导流段，第三输水槽的两端分别连接第三过渡段和第四过渡段，第四过渡段连接第二导流段；输水槽内部为带有涂层的导流槽，输水槽的截面包括圆弧段、开口圆段和直线段，圆弧段的第一端与直线段的第一端分别连接开口圆段的两端，圆弧段的第二端和直线段的第二端存在缺口，圆弧段的外侧与其相邻的过渡段相切，圆弧段的外圈为圆弧，内圈为第一线段，线段与圆弧的一端通过圆角过渡，线段的另一端与开口圆段内圈的一个开口处相连；直线段的内圈为第二线段，第二线段与开口圆段内圈的另一个开口处相连，第一线段、开口圆段的内圈、第二线段上设置疏水涂层和亲水涂层，疏水涂层和亲水涂层交替布置。

本发明还可以包括：

1、开口圆段的内圈为三分之一的部分开口，开口圆段内圈的上方开口处与第一线段水平相切。

2、第一输水槽与第三输水槽同侧，第二输水槽位于第一输水槽和第三输水槽的对侧，且第二输水槽的布置方向与第一输水槽和第三输水槽的方向相反。

3、第一导流段与第一过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°，第二导流段与第四过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°。

4、第一-第三输水单元组成叶片单元，叶片单元之间平行布置，组成叶片结构。

本发明的优势在于：本发明能够保证在总压损失水平基本不变的情况下，依靠输水槽内壁的亲水涂层捕捉微小液滴，依靠输水涂层形成毛细通道提高输水能力。本发明具有结构简单，加工方便，成本低等优点。

附图说明

图1a为本发明的结构示意图，图1b为本发明的涂层结构示意图；

图2为本发明在安装状态下的排列形式示意图；

图3为传统惯性级叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1a-3，如图1a、1b所示，本发明其断面呈M型，有三个输水单元组成，其中第一输水单元由一个导流段1、一个输水槽3、两个过渡段2、4组成，第二输水单元由输水槽5、过渡段4、6组成，第三输水单元由输水槽7、过渡段6、8及导流段9组成。其中第一、二输水单元共用过渡段4，第二、三输水单元共用过渡段6，第一、第二输水单元镜像布置，第一、第三输水单元同向布置。每个输水槽内部均为带有涂层的导流槽10，如图示1-2所示，导流槽断面由矩形与圆形组合而成，圆形的三分之一开口，并与矩形连接。输水槽内壁均匀涂疏水涂层与亲水涂层，两种涂层间隔一致，间距约1.5-2mm，涂层厚度约0.3-0.5mm。

本发明能够保证在总压损失水平基本不变的情况下，依靠输水槽内壁的亲水涂层捕捉微小液滴，依靠输水涂层形成毛细通道提高输水能力。本发明具有结构简单，加工方便，成本低等优点。

每个叶片由两个导流段、三个疏水槽和连接三个疏水槽的过渡段组成，具体结构为：

(1)三个疏水槽的外侧均是一段大直径的圆弧，圆弧与过渡段相切，内侧有两段水平的直线及直径不同的圆弧组成输水槽内壁，各相邻部分相切，圆滑过渡，内侧与外侧的过渡则采用小直径半圆形。

(2)前导流段和后导流段均水平布置。

(3)为抑制气流分离，前导流段的进气边缘和后导流段的出气边缘均采用圆弧过渡，而不是棱角分明的直边。

(4)前导流段与过渡段圆弧连接，角度范围为135°～180°。

(5)后导流段与过渡段圆弧连接，角度范围为135°～180°。

(6)各过渡段与各疏水槽之间均采用大直径圆弧过渡。

这样，就由前后导流段、三个疏水槽和四个过渡段构成了该叶片的基本形式。整个叶片沿通流方向的尺寸大约为80-100mm，叶片厚度一致，最薄处为1mm。可以根据实际需要，在保证结构的前提下，对尺寸进行调整。

相较于如图3所示的传统惯性级结构，该惯性级能够达在总压损失水平基本不变的情况下，依靠输水槽内壁涂层充分捕捉微小水滴并提高输水能力。

如图2所示，若干个这种叶片面向气流来流方向垂直排列，各个叶片间保持相互平行、间距相等，进行工作。

本发明惯性级叶片的断面呈流线型，由两个导流段、三个疏水槽和连接三个疏水槽的四个过渡段组成。三个疏水槽的外侧结构及各部分间的过渡相切。

内侧有两段水平的直线及直径不同的圆弧组成输水槽内壁，各相邻部分相切，圆滑过渡，内侧与外侧的过渡则采用小直径半圆形。前导流段和后导流段均水平布置。为抑制气流分离，前导流段的进气边缘和后导流段的出气边缘均采用圆弧过渡，而不是棱角分明的直边。每个输水槽内部均涂有涂层，涂层厚度0.3-0.5mm，输水涂层和亲水涂层间隔布置。

本发明用于船舶进气滤清领域，具体功能如下所述：

船舶在海上航行时，进气装置吸入的空气中含有海水液滴、盐分和气溶胶等杂质。

盐分主要存在于液滴中。惯性级叶片采用惯性分离原理进行气液分离。单位体积的空气的质量比单位体积的液滴的质量要轻得多。当气流流经惯性级叶片的弯曲流道时，空气能够轻易地改变流动方向而液滴则不能，从而液滴撞击到叶片壁面上形成水膜，水膜沿壁面顺流流动，进入疏水槽后在重力作用下流向底部被分离掉。而本发明依靠输水槽内壁涂层充分捕捉微小水滴，提高输水能力。

Claims

1.一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：包括第一-第三输水单元；第一输水单元包括第一导流段、第一输水槽，第一导流段与第一输水槽通过第一过渡段相连，第一输水槽后方连接第二过渡段；第二输水单元包括第二输水槽、第三过渡段，第二输水槽的两端分别连接第二过渡段和第三过渡段；第三输水单元包括第三输水槽、第四过渡段和第二导流段，第三输水槽的两端分别连接第三过渡段和第四过渡段，第四过渡段连接第二导流段；输水槽内部为带有涂层的导流槽，输水槽的截面包括圆弧段、开口圆段和直线段，圆弧段的第一端与直线段的第一端分别连接开口圆段的两端，圆弧段的第二端和直线段的第二端存在缺口，圆弧段的外侧与其相邻的过渡段相切，圆弧段的外圈为圆弧，内圈为第一线段，线段与圆弧的一端通过圆角过渡，线段的另一端与开口圆段内圈的一个开口处相连；直线段的内圈为第二线段，第二线段与开口圆段内圈的另一个开口处相连，第一线段、开口圆段的内圈、第二线段上设置疏水涂层和亲水涂层，疏水涂层和亲水涂层交替布置。

2.根据权利要求1所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：开口圆段的内圈为三分之一的部分开口，开口圆段内圈的上方开口处与第一线段水平相切。

3.根据权利要求1或2所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一输水槽与第三输水槽同侧，第二输水槽位于第一输水槽和第三输水槽的对侧，且第二输水槽的布置方向与第一输水槽和第三输水槽的方向相反。

4.根据权利要求1或2所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一导流段与第一过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°，第二导流段与第四过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°。

5.根据权利要求3所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一导流段与第一过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°，第二导流段与第四过渡段圆弧连接，二者之间的角度为135°～180°。

6.根据权利要求1或2所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一-第三输水单元组成叶片单元，叶片单元之间平行布置，组成叶片结构。

7.根据权利要求3所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一-第三输水单元组成叶片单元，叶片单元之间平行布置，组成叶片结构。

8.根据权利要求4所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一-第三输水单元组成叶片单元，叶片单元之间平行布置，组成叶片结构。

9.根据权利要求5所述的一种输水槽带涂层的进气滤清装置惯性级叶片，其特征是：第一-第三输水单元组成叶片单元，叶片单元之间平行布置，组成叶片结构。