DE102005020376A1

DE102005020376A1 - Befeuchtungsvorrichtung, und Verfahren zur Befeuchtung eines Gasstroms

Info

Publication number: DE102005020376A1
Application number: DE200510020376
Authority: DE
Inventors: Giovanni Cataldi; Jürgen Dr. Hoffmann
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2005-12-08

Abstract

In einer Befeuchtungsvorrichtung für eine Gasströmung, wie sie beispielsweise im Ansaugbereich einer luftatmenden Kraftmaschine (1) angeordnet ist, sind innerhalb eines Strömungskanals (2) eine Zerstäubungsvorrichtung (23) und ein Tropfenabscheider (24) angeordnet. Im Flüssigkeitsversorgungs- und -entsorgungssystem sind Massenstrommesstellen (37, 38) angeordnet, mit denen einerseits der im Tropfenabscheider abgeschiedene Drainagemassenstrom und andererseits der der Zerstäubungsvorrichtung zugeführte Zerstäubungsmassenstrom gemessen wird. Als Differenz dieser beiden Messwerte wird der Netto-Flüssigkeitsmassenstrom bestimmt, welcher auf einen Sollwert geregelt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befeuchtungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Befeuchten eines Gasstroms.

Die Kühlung der Ansaugluft ist ein bekanntes Mittel, um die Leistung luftatmender Kraftmaschinen, wie beispielsweise Gasturbogruppen oder Dieselmotoren, zu steigern. An sich besonders einfach zu realisieren sind Einspritzkühler. In den der Kraftmaschine zuströmenden Luftstrom wird eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser oder Wasser-Alkohol-Mischungen möglichst fein zerstäubt eingedüst. Durch die Verdunstung der Flüssigkeit wird dem Gasstrom Wärme entzogen, und aufgrund der resultierenden Abkühlung steigt die Luftdichte und der Massenstrom in der Maschine, womit schliesslich eine höhere Leistung erzielbar ist.

Aus DE 25 49 790 , EP 898 645 , oder EP 781 909 ist jeweils bekanntgeworden, die Flüssigkeit derart einzudüsen, dass Flüssigkeitstropfen in den Verdichter einer Gasturbogruppe eindringen und erst während der Verdichtung der Luft in der Kraftmaschine verdunsten. Dies stellt spezielle Anforderungen; beispielsweise muss hochreines Wasser verwendet werden, um die Bildung von Ablagerungen in der Kraftmaschine zu vermeiden.

Diese Anforderungen müssen bei einer reinen Verdunstungskühlung, bei der die Flüssigkeit noch stromauf des eigentlichen Lufteinlasses der Kraftmaschine verdunsten soll, an sich nicht erfüllt werden. Es kann in der Folge prinzipiell auf investitions- und betriebskostenintensive Wasseraufbereitungsmassnahmen verzichtet werden.

In der Praxis zeigt sich, dass das Eindringen von Flüssigkeitstropfen in die Kraftmaschine auch dann nicht immer verhindert werden kann, wenn die eingedüste Wassermenge so bemessen ist, dass die Ansaugluft nicht übersättigt werden dürfte. Dies ist auf eine Mehrzahl von Effekten zurückzuführen. Einerseits ist die Länge des als Verdunstungsstrecke zur Verfügung stehenden Teils des Zuströmkanals in der Praxis aus Platzgründen beschränkt, während die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist. Daher ist die für die Verdunstung der Tropfen zur Verfügung stehende Zeit verhältnismässig gering. Daher werden Tropfen mit sehr kleinem Durchmesser angestrebt. Zerstäuberdüsen produzieren aber immer ein Tropfengrössenspektrum, so, dass auch deutlich grössere Tropfen als der Mittelwert erzeugt werden. Weiterhin kommt es durch nachgeordnete Prozesse potenziell zur Bildung grosser Sekundärtropfen, welche ebenfalls nicht innerhalb der zur Verfügung stehenden Lauflänge verdunsten.

Es resultieren die folgenden Einschränkungen für den Betrieb: Entweder wird das Eindringen von nicht entsprechend aufbereitetem Wasser in die Kraftmaschine in Kauf genommen, worauf bei Langzeitbetrieb der schädliche Aufbau von Ablagerungen resultieren kann. Alternativ kann das Tropfengrössenspektrum sehr klein gewählt werden, was aber einen überproportional hohen Leistungsbedarf für die Zerstäubung bedeutet, und keine absolute Garantie dafür bietet, dass tatsächlich keine Flüssigkeit in die Kraftmaschine einzudringen vermag. Als eine weitere Lösung bietet es sich an, einen spürbar kleineren Wassermassenstrom einzudüsen als für die vollständige Sättigung der Ansaugluft notwendig wäre. Dabei bleiben aber Kühl- und damit Leistungspotenziale unerschlossen. Weiterhin kann nach dem Stand der Technik hochreines demineralisiertes Wasser zur Einspritzung verwendet werden, was aber wirtschaftlich unattraktiv ist.

Darstellung der Erfindung

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befeuchtungsvorrichtung und ein Befeuchtungsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden vermögen. Es soll insbesondere möglich sein, die eingedüste Flüssigkeitsmenge derart zu regeln, dass eine möglichst vollständige Befeuchtung des Gasstroms bis zur Sättigung oder bis zu einem beliebigen anderen Sollwert erzielt wird, und dabei sicherzustellen, dass die Flüssigkeitstropfen bis zum Eintritt in die Kraftmaschine verdunstet sind.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit der Befeuchtungsvorrichtung gemäss Anspruch 1 und dem Verfahren gemäss dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst.

Kern der Erfindung ist es also, stromab der Zerstäubungsvorrichtung im Zuströmkanal einer luftatmenden Kraftmaschine einen Tropfenabscheider anzuordnen, in welchem Flüssigkeitstropfen oberhalb einer bestimmten Grösse abgeschieden werden. Weiterhin sind Mittel angeordnet, welche es ermöglichen, den der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Massenstrom zu messen und den im Tropfenabscheidern abgeschiedenen Flüssigkeitsmassenstrom zu quantifizieren, sowie ein Regler, welcher mit der Differenz zwischen dem zugeführten Massenstrom und dem abgeschiedenen Massenstrom als Regelgrösse und der Stellung eines zur Verstellung des der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Flüssigkeitsmassenstroms dienenden Stellorgans als Stellgrösse beschaltet ist. Auf diese Weise kann der zur Befeuchtung und damit zur Verdunstungskühlung der Ansaugluft der Kraftmaschine zur Verfügung stehende Netto-Flüssigkeitsmassenstrom quantifiziert werden. Die Verwendung des Tropfenabscheiders gewährleistet, dass grosse Tropfen, welche in der zur Verfügung stehenden Zeit respektive auf der zur Verfügung stehenden Lauflänge nicht verdunsten können, nicht in der Strömung verbleiben. Hinsichtlich des Verfahrens wird der in der Strömung verdunstende Netto-Flüssigkeitsmassenstrom durch den Differenzmassenstrom bestimmt und auf einen Sollwert eingeregelt. Dieser Massenstrom-Sollwert wird bevorzugt derart festgelegt, dass die Gasströmung bis zu einer bestimmten relativen Feuchtigkeit befeuchtet wird, beispielsweise auf eine relative Feuchtigkeit von über 90 %, und prinzipiell bevorzugt bis zur vollständigen Sättigung. Es versteht sich von selbst, dass die Festlegung dieser Werte eine Messung von Temperatur und Feuchtigkeit der Ansaugluft stromauf der Zerstäubungsvorrichtung erfordert, und dass weiterhin die Beschleunigung der Gasströmung im Zuströmkanal zu berücksichtigen ist. Obschon eine vollständige Sättigung der Ansaugluft mit Flüssigkeit theoretisch die beste Kühlwirkung ergibt, wird es sich in der Praxis als vorteilhaft erweisen, um eine Sicherheitsmarge unterhalb der unvollständigen Sättigung zu bleiben, damit bei lokalen Übergeschwindigkeiten in Strömungskanal die Kondensation vermieden wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung mündet die Ableitvorrichtung, mittels derer die Flüssigkeit vom Tropfenabscheider weggeführt wird, wieder in das Flüssigkeitsversorgungssystem der Zerstäubungsvorrichtung.

Die Zerstäubungsvorrichtung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von Zerstäubungsmitteln, insbesondere Zerstäuberdüsen. Die Zerstäuberdüsen sind beispielsweise Druckzerstäuberdüsen oder auch hilfsmedienunterstützte, insbesondere luftunterstützte, Zerstäuberdüsen. In einer Weiterbildung sind unterschiedliche Zerstäuberdüsen und/oder Gruppen von Zerstäuberdüsen selektiv mit Zerstäubungsflüssigkeit beaufschlagbar. Insbesondere bei einer Ausführungsform mit Druckzerstäuberdüsen umfasst die Vorrichtung bevorzugt eine Druckmessstelle zur Bestimmung des Zerstäubungsvordrucks, ein Druckstellorgan, sowie einen Druckregler, welcher mit dem Zerstäubungsvordruck als Regelgrösse und mit einer Steuergrösse für das Druckstellorgan als Stellgrösse beschaltet ist. Dies ermöglicht es, den Zerstäubungsvordruck auf einen Sollwert zu regeln, oder das von den Druckzerstäuberdüsen erzeugte Tropfengrössenspektrum innerhalb gewisser Grenzen konstantzuhalten. Der Zerstäubungsmassenstrom, der in der Zerstäubungsvorrichtung zerstäubt wird, wird in einer Ausführungsform der Erfindung durch eine Variation der Anzahl der flüssigkeitsbeaufschlagten Zerstäubungsmittel und/oder durch die Beaufschlagung von Zerstäubungsmitteln mit unterschiedlichen Durchflusskennlinien mit Flüssigkeit eingestellt. Dies ist wiederum besonders bei der Verwendung von Druckzerstäuberdüsen und bei der Konstanthaltung des Zerstäubungsvordrucks höchst vorteilhaft. In diesem Fall kann der Zerstäubungsmassenstrom als Funktion der Anzahl flüssigkeitsbeaufschlagten Zerstäubungsmittel quantifiziert werden.

Der Tropfenabscheider ist bevorzugt derart ausgeführt, dass Tropfen mit einem Durchmesser oberhalb eines Grenzwertes abgeschieden werden, während kleinere Tropfen in der Gasströmung verbleiben. Es wird dann gewährleistet, dass einerseits alle Tropfen, welche aufgrund ihrer Grösse nicht innerhalb des Zuströmkanals vor dem eigentlichen Eintritt in die Kraftmaschine zu verdunsten vermögen, abgeschieden werden, und dass andererseits der abgeschiedene Massenstrom so klein als zur Erfüllung dieser Funktion möglich gehalten wird. Hierfür sind beispielsweise aerodynamische Tropfenabscheider geeignet, welche dem Fachmann an sich aus dem Stand der Technik geläufig sind.

Die erfindungsgemässe Ausführung einer Befeuchtungsvorrichtung für eine Gasströmung ermöglicht es, die Zerstäubungsvorrichtung derart anzuordnen, dass die Zerstäubungsflüssigkeit wenigstens teilweise unter einem Winkel von wenigstens 90° gegenüber der Gasströmung und besonders bevorzugt im Wesentlichen entgegen der Gasströmung eingedüst wird. Diese Eindüsungsrichtung ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der Verdunstung der zerstäubten Flüssigkeit, hat aber an sich den Nachteil, dass sich ein Teil der zerstäubten Flüssigkeit an der Zerstäubungsvorrichtung niederschlagen und dort grosse Sekundärtropfen bilden kann. Die aus den Sekundärtropfen resultierende Gefahr wird erfindungsgemäss mittels des Tropfenabscheiders eliminiert. Aus der Tropfenabscheidung wiederum resultiert die Problematik, dass der effektiv zur Verdunstungskühlung zur Verfügung stehende Netto-Flüssigkeitsmassenstrom nicht bekannt ist. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass der im Tropfenabscheider abgeschiedene Flüssigkeitsmassenstrom quantifiziert wird, dass der Zerstäubungsmassenstrom quantifiziert wird, und dass der resultierende Netto-Flüssigkeitsmassenstrom, also die Differenz von Zerstäubungsmassenstrom und abgeschiedenem Massenstrom, auf einen Sollwert eingeregelt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Gasturbogruppe mit einer erfindungsgemässen Befeuchtungsvorrichtung. Für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen. Das Ausführungsbeispiel ist rein instruktiv zu verstehen, und soll nicht zu einer Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.
Weg zur Ausführung der Erfindung
In der einzigen Figur ist eine Gasturbogruppe 1 dargestellt, deren Ansaugluft in einem Zuströmkanal 2 geführt und aufbereitet wird. Die Gasturbogruppe ist stark vereinfacht dargestellt und ist nicht unmittelbar erfindungsrelevant. Die dargestellte Gasturbogruppe umfasst einen Verdichter 11, eine Brennkammer 12, und eine Turbine 13, sowie einen von der Gasturbogruppe angetriebenen Generator 14. Die Gasturbogruppe kann prinzipiell auch jeden anderen Aufbau aufweisen, und es kann anstelle einer Gasturbogruppe ohne weiteres auch eine andere luftatmende Kraftmaschine angeordnet sein. Der Strömungskanal 2 wird in der Darstellung von links nach rechts von der Ansaugluft der Kraftmaschine durchströmt. Dabei durchströmt die Ansaugluft zunächst Lamellen 21, die dazu dienen, den Eintrag von grobem Schmutz, Regentropfen, Hagel und dergleichen in den Strömungskanal zu verhindern. Stromab der Lamellen 21 schliesst sich ein Feinfilter 22 an, in dem Staubpartikel aus dem Zuluftstrom ausgefiltert werden. Stromab des Feinfilters ist eine Zerstäubungsvorrichtung 23 im Strömungskanal angeordnet. Schematisch sind drei Düsenrohre dargestellt, deren Sprühstrahlen der Gasströmung entgegengerichtet sind. Die dargestellte Orientierung der Sprühstrahlen ist dabei nicht zwingend, in Verbindung mit der erfindungsgemässen Befeuchtungsvorrichtung aber, wie oben dargelegt, vorteilhaft verwendbar. Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird in einer Zufuhrleitung 31 herangeführt, und in einer Pumpe 32 gefördert. Die Pumpe 32 wird von einem drehzahlregelbaren Motor 33 angetrieben. Stromab der Pumpe 32 ist eine Druckmessstelle 36 angeordnet, an welcher der Zerstäubungsvordruck p_s gemessen wird. Der gemessene Zerstäubungsvordruck wirkt auf den drehzahlregelbaren Antrieb 33 der Pumpe 32, derart, dass bei sinkendem Druck die Drehzahl erhöht und bei steigendem Druck die Drehzahl vermindert wird. Somit kann der Zerstäubungsvordruck konstant auf einen Sollwert geregelt werden, was insbesondere bei der Verwendung von Druckzerstäuberdüsen wichtig ist, um wenigstens in erster Näherung konstante Tropfengrössen zu erzeugen. Der drehzahlregelbare Antrieb wirkt demnach als Stellorgan für den Zerstäubungsvordruck. Die derart unter Druck stehende Flüssigkeit wird auf die Absperrorgane 34 verteilt. Mit diesen kann die Flüssigkeitszufuhr zu Düsenrohren der Zerstäubungsvorrichtung 23 selektiv freigegeben und gesperrt werden. Auf diese Weise werden unterschiedliche Anzahlen von Zerstäubungsmitteln, im vorliegenden Fall also Druckzerstäuberdüsen, mit Flüssigkeit beaufschlagt. Bei einem, wie oben beschriebenen, konstant geregelten Zerstäubungsvordruck wird auf diese Weise der Massenstrom der zu zerstäubende Flüssigkeit variiert. Die Absperrorgane 34 wirken daher als Stellorgan für den der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Flüssigkeitsmassenstrom. Es ist festzuhalten, dass bei der realen Ausführung im Allgemeinen mehr als drei getrennt ansteuerbare Düsenrohre oder Gruppen von Düsenrohren angeordnet sind; derartige Zerstäubungsvorrichtungen, die in den Luftansaugkanälen luftatmender Kraftmaschinen und insbesondere luftatmender Gasturbogruppen angeordnet sind, sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig. Hier eingedüste, fein zerstäubte Flüssigkeit soll auf dem Weg zur Kraftmaschine in der Ansaugluft verdunsten und diese kühlen. Es ist bei der dargestellten Gasturbogruppe explizit nicht gewünscht, wie beim bekannten "Overfogging" Flüssigkeitstropfen in den Verdichter 11 eindringen zu lassen. Aufgrund der begrenzten zur Verfügung stehenden Baulänge des Strömungskanals und der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit der Gasströmung innerhalb des Strömungskanals ist die zur Verfügung stehende Zeit für die Verdunstung der Tropfen gering, so, dass nur Flüssigkeitstropfen unterhalb eines kritischen Durchmessers sicher innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit verdunsten können. Da Zerstäubungsvorrichtungen aber immer ein Tropfengrössenspektrum erzeugen, und weil bei der dargestellten Bauart, bei der die Orientierung der Sprühstrahlen der Gasströmung entgegengerichtet ist, durch Niederschlag kleiner Tropfen an der Zerstäubungsvorrichtung potenziell grosse Sekundärtropfen erzeugt werden, kann nicht gewährleistet werden, dass alle Flüssigkeitstropfen hinreichend klein sind, um auf dem Weg bis zum Einlass der Kraftmaschine verdunstet zu sein. Das Vordringen grosser Tropfen bis zum Lufteinlass der Kraftmaschine wird durch den stromab der Zerstäubungsvorrichtung 23 angeordneten Tropfenabscheider 24 verhindert. Bevorzugt ist der Abstand zwischen der Zerstäubungsvorrichtung und dem Tropfenabscheider gross zu wählen; die Darstellung im Ausführungsbeispiel ist hier nicht massstäblich. Mit Vorteil wird der Tropfenabscheider 24 so ausgeführt, dass Tropfen oberhalb einer bestimmten Grösse, welche auf dem verbleibenden Strömungsweg bis zum Einlass der Kraftmaschine nicht zu verdunsten vermögen, abgeschieden werden, während kleinere Tropfen den Tropfenabscheider passieren, mit der befeuchteten Luftströmung 26 zum Lufteinlass der Kraftmaschine strömen, und dabei weiter verdunsten. Abgeschiedene Flüssigkeit wird im Sumpf 25 gesammelt und mittels der Drainagepumpe 35 zur Förderpumpe 32 rezirkuliert. Der abgeschiedene Flüssigkeitsmassenstrom steht selbstverständlich nicht mehr zur Verdunstung und somit zur Kühlung der Ansaugluft der Kraftmaschine zur Verfügung. Um nunmehr sicherzustellen, dass die gewünschte Kühl- und Befeuchtungswirkung erzielt wird, wird an der Messstelle 38 der im Tropfenabscheider abgeführte Flüssigkeitsmassenstrom m ._D und an der Messstelle 37 der der Zerstäubungsvorrichtung zugeführte Flüssigkeitsmassenstrom m ._S bestimmt. Aus diesen beiden Messwerten wird ein Differenzmassenstrom m ._S – m ._D als effektiver Netto-Massenstrom bestimmt, welcher dem effektiv zur Kühlung des Gasmassenstroms zur Verfügung stehenden Flüssigkeitsmassenstrom entspricht. Der Sollwert dieses effektiven Netto-Massenstroms wird beispielsweise auf nicht dargestellte, dem Fachmann aber an sich geläufige Weise bestimmt, indem aus gemessenen Daten für die Feuchte, Temperatur, und den Druck der Umgebungsluft der massenstromspezifisch für eine maximale Kühlwirkung zuzuführende Flüssigkeitsmassenstrom bestimmt wird. Dabei ist auch die Abkühlung der Ansaugluft durch Beschleunigung innerhalb des Strömungskanals auf an sich bekannte Weise zu berücksichtigen. Ebenso wird bei der Befeuchtung mit Vorteil berücksichtigt, dass innerhalb der Strömungskanals insbesondere an Umlenkungen und/oder am Eintritt in den Verdichter 11 lokale Übergeschwindigkeiten der Gasströmung auftreten können, welche eine Kondensation der Flüssigkeit bewirken können; dies kann vermieden werden, indem der zugemessene Netto-Flüssigkeitsmassenstrom um eine Sicherheitsmarge unterhalb des maximal im Gasmassenstrom verdunstbaren Flüssigkeitsmassenstroms gehalten wird. Der Ansaugluftmassenstrom kann beispielsweise aus der Lufttemperatur am Eintritt des Verdichters 11 und der Stellung einer nicht dargestellten verstellbaren Vorleitreihe bestimmt werden. Mit dem Netto-Effektivmassenstrom m ._S – m ._D als Regelgrösse wird auf die Stellung der Absperrorgane 34 eingewirkt, dergestalt, dass bei abnehmender Regelgrösse zusätzliche Absperrorgane geöffnet werden, wodurch der Massenstrom m ._S ansteigt, und bei steigender Regelgrösse m ._S – m ._D Absperrorgane geschlossen werden, wodurch der Massenstrom m ._S sinkt. Diese Regelung beinhaltet selbstverständlich einen Soll-Istwert-Vergleich des effektiven Netto-Massenstroms, der nicht dargestellt ist, dem Fachmann aber ohne Weiteres geläufig ist.
Mittels der Erfindung ist es allgemein möglich, trotz der Verwendung eines Tropfenabscheiders den dem Gasmassenstrom effektiv zugeführten Netto-Flüssigkeitsmassenstrom auf einen beliebigen wohlbestimmten Sollwert zu regeln.
Die Erfindung kann selbstverständlich auch Verwendung finden, um bei sogenannten "Overfogging"-Installationen sicherzustellen, dass Tropfen oberhalb eines bestimmten Durchmessers, welche eine potenzielle Erosionsgefahr in sich bergen, aus der Gasströmung abgeschieden werden, wobei durch die beschriebene Regelung des Netto-Flüssigkeitsmassenstroms sichergestellt ist, dass stets der gewünschte Flüssigkeitsmassenstrom in die Kraftmaschine einströmt.

1: Kraftmaschine, Gasturbogruppe
2: Strömungskanal, Ansaugkanal
11: Verdichter
12: Brennkammer
13: Turbine
14: Generator
21: Lamellen
22: Luftfilter, Feinfilter
23: Zerstäubungsvorrichtung
24: Tropfenabscheider
25: Sumpf
26: befeuchtete Gasströmung
31: Flüssigkeitszuführung
32: Pumpe
33: drehzahlregelbarer Antrieb, Motor
34: Ventilblock, Absperrorgane, Stellorgan für den
: Zerstäubungsmassenstrom
35: Drainagepumpe
36: Druckmesstelle
37: Massenstrommessstelle
38: Massenstrommessstelle
m ._S: Zerstäubungsmassenstrom
m ._D: Drainagemassenstrom
m ._S – m ._D: Netto-Flüssigkeitsmassenstrom

Claims

Befeuchtungsvorrichtung für eine Gasströmung, umfassend: einen Strömungskanal (2) mit einer Durchströmungsrichtung; eine innerhalb des Strömungskanals angeordnete Flüssigkeits-Zerstäubungsvorrichtung (23); einen stromab der Zerstäubungsvorrichtung angeordneten Tropfenabscheider (24); eine Wasserableitvorrichtung (25), welche an dem Tropfenabscheider anschliesst; ein Flüssigkeitsvorsorgungssystem für die Zerstäubungsvorrichtung; ein Stellorgan (34) für den der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Flüssigkeitsmassenstrom (m ._S); Mittel (37) zur Bestimmung des der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Flüssigkeitsmassenstroms; gekennzeichnet durch Mittel (38) zur Bestimmung des im Tropfenabscheider abgeschiedenen Flüssigkeitsmassenstroms (m ._D), sowie einen Regler, welcher mit der Differenz zwischen dem der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Massenstrom und dem abgeschiedenen Massenstrom als Regelgrösse und der Stellung des Stellorgans als Stellgrösse beschaltet ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitvorrichtung in das Flüssigkeitsversorgungssystem der Zerstäubungsvorrichtung mündet.
Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Druckmessstelle (36) zur Bestimmung des Zerstäubungsvordrucks (p_S) der Zerstäubungsvorrichtung, ein Druckstellorgan (33), sowie einen Druckregler, welcher mit dem Zerstäubungsvordruck als Regelgrösse und einer Steuergrösse für das Druckstellorgan als Stellgrösse beschaltet ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenabscheider derart ausgeführt ist, dass Tropfen mit einem Durchmesser oberhalb eines Grenzwertes abgeschieden werden, während kleinere Tropfen in der Gasströmung verbleiben.
Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenabscheider ein aerodynamischer Tropfenabscheider ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass der Anfangsimpuls wenigstens eines Teils der austretenden Flüssigkeitstropfen einen Winkel von wenigstens 90° mit der Richtung der Gasströmung im Strömungskanal einschliesst.
Vorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Austrittsrichtung der Flüssigkeit aus der Zerstäubungsvorrichtung im Wesentlichen der Gasströmung entgegengesetzt ist.
Luftatmende Kraftmaschine (1), insbesondere Gasturbogruppe, umfassend eine Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, welche stromauf des Lufteinlasses der Kraftmaschine angeordnet ist.
Verfahren zur Befeuchtung einer Gasströmung, umfassend: Zerstäubungsmitteln (23) einen Zerstäubungs-Flüssigkeitsmassenstrom (m ._S) zuzumessen; den Zerstäubungsmassenstrom durch die Zerstäubungsmittel in die Gasströmung einzubringen; wenigstens einen Teil der dabei erzeugten Tropfen in der Gasströmung zu verdunsten; die befeuchtete Gasströmung durch einen Tropfenabscheider (24) zu leiten, und dabei Tropfen, deren Durchmesser oberhalb eines Grenzwertes liegt, abzuscheiden; den abgeschiedenen Flüssigkeitsmassenstrom (m ._D) zu messen; den Zerstäubungsmassenstrom derart zu variieren, dass die Differenz zwischen dem Zerstäubungsmassenstrom und dem abgeschiedenen Massenstrom auf einen Massentrom-Sollwert eingeregelt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom-Sollwert derart festgelegt wird, dass die Gasströmung auf eine relative Feuchtigkeit von über 90%, bevorzugt bis zur vollständigen Sättigung, befeuchtet wird.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschiedene Massenstrom zu den Zerstäubungsmitteln rezirkuliert wird.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der erzeugten Flüssigkeitstropfen mit einer der Gasströmung entgegengerichteten Geschwindigkeitskomponente in die Gasströmung eingedüst wird.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet dadurch, den Zerstäubungsvordruck (p_S) der Zerstäubungsmittel zu regeln.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet dadurch, zur Veränderung des Zerstäubungsmassenstroms unterschiedlich viele Zerstäubungsmittel und/oder Zerstäubungsmittel mit unterschiedlichen Durchflusskennlinien mit Flüssigkeit zu beaufschlagen.
Verfahren gemäss Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, den Zerstäubungsmassenstrom als Funktion der Anzahl flüssigkeitsbeaufschlagter Zerstäubungsmittel zu quantifizieren.