DE60119023T2 - Methode und Einrichtung um eine Turbine mit Kühlluft zu versorgen - Google Patents

Methode und Einrichtung um eine Turbine mit Kühlluft zu versorgen Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft allgemein Turbinentriebwerke und insbesondere Kühlsysteme für Turbinentriebwerke.
  • Ein Gasturbinentriebwerk enthält typischerweise einen mehrstufigen axialen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine. Ein in den Kompressor eintretender Luftstrom wird komprimiert und zur Brennkammer geleitet, wo er mit Brennstoff vermischt und gezündet wird, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die zum Antrieb der Turbine verwendet werden. Wegen der in die Turbine eintretenden heißen Verbrennungsgase wird typischerweise Kompressorluft durch einen Turbinenkühlkreislauf geleitet und zum Kühlen der Turbine verwendet.
  • Kompressorabzweigluft wird oft als eine Quelle von Kühlluft für den Turbinenkühlkreis verwendet. Jedoch kann sich die Entnahme von Kühlluft aus dem Kompressor auf die Gesamtleistung des Turbinentriebwerks auswirken. Um eine Verringerung der Triebwerksleistung zu minimieren, kann das Kühlsystem Brennstoff nutzen, der durch einen Wärmetauscher strömt, um Wärme aus der Kompressorabzweigluft zu absorbieren. Da der Brennstoff Wärme aus der Kompressorabzweigluft absorbiert, werden die Temperatur der Abzweigluft abgesenkt und der Kühlluftstrombedarf für das Triebwerk reduziert, und somit die Triebwerksleistungsverluste reduziert.
  • Jedoch scheiden sich, wenn Brennstoff erwärmt wird, oft Kohlenstoff, Harz und Koks innerhalb der für den Transport des Brennstoffs durch den Wärmetauscher verwendeten Verrohrung ab. Mit der Zeit blockiert eine derartige Abscheidungsansammlung die einzelnen Rohrkanäle, was zu höhe ren Brennstoffdruckverlusten in dem Wärmetauscher und zu einem beeinträchtigten Wärmeübertragungsverhalten führt. Das beeinträchtigte Wärmeübertragungsverhalten kann dazu führen, dass weniger Wärme aus der Kompressorabzweigluft absorbiert wird und Turbinenkomponenten Kompressorabzweigluft erhalten, die weniger effektiv gekühlt ist. Demzufolge werden derartige Komponenten einer erhöhten niederzyklischen Ermüdung, LCF, Belastungen und erhöhten thermischen Spannungen unterworfen. Ferner wird, da die Turbinenkomponenten weniger effektiv gekühlt werden, die Betriebslebensdauer des gesamten Triebwerks verringert.
  • US 4,404,793 offenbart ein System zur Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrades eines Gasturbinentriebwerks, ein Verfahren zur Zuführung von Kühlluft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Kühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. GB 1,003,590 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von Kabinen und Zusatzeinrichtungen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Zuführung von Kühlluft zu einem ein Gehäuse enthaltendem Gasturbinentriebwerk unter Verwendung eines Kühlsystems in Strömungsverbindung mit dem Gasturbinentriebwerk geschaffen, wobei das Kühlsystem einen Umwälzkreislauf mit wenigstens drei Wärmetauschern in Fluidverbindung enthält, und das Verfahren die Schritte aufweist: Umwälzen eines Wärmeübertragungsfluids durch den Umwälzkreislauf in der Weise, dass Brennstoff vor seiner Einspritzung in das Gasturbinentriebwerk erwärmt wird, und gekennzeichnet durch Durchführen von Bläser-Auslassluft durch wenigstens einen von den Wärmetauschern, um innerhalb des Umwälzkreislaufs strömendes Kühlfluid zu kühlen; Durchführen von Kompressorabzweigluft durch wenigstens einen von den Wärmetauschern, um die Kompressorabzweigluft zu kühlen, bevor die Kompressorabzweigluft zu dem Gasturbinentriebwerk geleitet wird, wobei wenigstens ein Wärmetauscher an einer Innenoberfläche eines Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuses befestigt ist, und wenigstens ein Wärmetauscher auf einer Außenoberfläche des Triebwerkskerngehäuses befestigt ist; und Umwälzen des Brennstoff durch noch einen weiteren Wärmetauscher, der einen Brennstoffströmungspfad um die Außenseite mehrerer in engem Abstand angeordneter und Wärmeübertragungsfluid führender Rohre, enthält, so dass eine Reynolds-Zahl des in den Wärmetauscher eintretenden Brennstoffs innerhalb des Wärmetauschers erhöht wird, um eine Entstehung einer Brennstoffharzabscheidung in dem wenigstens einem von den Wärmetauschern zu verhindern, wenn das Triebwerk betrieben wird.
  • Nach einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Kühlsystem für ein Gasturbinentriebwerk, das ein Triebwerkskerngehäuse enthält, wobei das Kühlsystem gekennzeichnet ist durch einen durch Wärmeübertragungsfluid-Umwälzkreislauf mit wenigstens drei Wärmetauschern in Fluidverbindung, wobei wenigstens einer von den Wärmetauschern einen Brennstoffströmungspfad enthält, der um und außerhalb von mehreren in engem Abstand angeordneten Rohren ausgebildet ist, die Wärmeübertragungsfluid führen, so dass eine Reynolds-Zahl des in den Wärmetauscher eintretenden Brennstoffs innerhalb des Wärmetauschers erhöht wird, bevor er in dem Kühlsystem ausgegeben wird, um die Reduzierung einer Brennstoffharzabscheidung innerhalb der Wärmetauscher zu ermöglichen, wenn Brennstoff dem Gasturbinentriebwerk während des Betriebs zugeführt wird, wobei der wenigstens eine Wärmetauscher an einer Innenoberfläche eines Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuses befestigt ist, und wenigstens ein Wärmetauscher an einer Außenoberfläche des Triebwerkskerngehäuses befestigt ist.
  • In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung reduziert ein Kühlsystem während eines Gasturbinentriebwerksbetriebs die Brennstoffharzabscheidungen innerhalb des Kühlsystems und liefert Kühlluft an das Gasturbinentriebwerk. Das Kühlsystem enthält einen Umwälzkreislauf mit mehreren Wärmetauschern in Fluidverbindung mit dem Umwälzkreislauf. Ein erster Wärmetauscher ist ein Luft/Dampf-Wärmetauscher, welcher Wärmeübertragungsfluid verwendet, um von dem Gasturbinentriebwerk genutzte Kühlluft zu kühlen. Ein zweiter Wärmetauscher ist ein Luft/Dampf-Wärmetauscher, der Triebwerksbläserluft verwendet, um das Wärmeübertragungsfluid zu kühlen, das in dem Umwälzkreislauf zirkuliert. Ein dritter von den Wärmetauschern ist ein Dampf/Brennstoff-Wärmetauscher, der den Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom als eine Wärmesenke zum Kühlen des in dem Umwälzkreislauf zirkulierenden Wärmeübertragungsfluids verwendet. Das Kühlsystem ist selektiv betreibbar, um Brennstoffharzabscheidungen zu reduzieren, und um Kühlluft dem Gasturbinentriebwerk zuzuführen, wenn das Gasturbinentriebwerk arbeitet. Ein Strom des durch den dritten Wärmetauscher zirkulierenden Wärmeübertragungsfluids wird mittels einer Nebenstromleitung und eines Ventil moduliert, um die Wärmeübertragung aus dem Wärmeübertragungsfluid an den Brennstoffstrom zu steuern, um Brennstoffharzabscheidungen zu reduzieren.
  • Während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks kann das Kühlsystem betrieben werden, indem entweder ein Brennstoffstrom oder ein Bläserauslass-Luftstrom als Wärmesenke verwendet wird, wobei alle drei Wärmetauscher im Betrieb sind. Alternativ kann das Kühlsystem betrieben werden, indem Bläserauslass-Luftstrom als eine Wärmesenke verwendet und der dritte Wärmetauscher umgangen wird. Brennstoff wird als eine Wärmesenke verwendet, wenn ausreichend Abscheidungsauflösungskräfte innerhalb des dritten Wärmetauschers vorherrschen, oder wenn eine maximale Temperatur des Brennstoffs so gesteuert werden kann, dass die Temperatur unter Temperaturen bleibt, die zur Ausbildung einer Brennstoffharzabscheidung führen. Durch den dritten Wärmetauscher hindurchtretender Brennstoff strömt durch einen Pfad, der die Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungsfluid auf den Brennstoff erhöht. Als eine Folge des Stroms durch die Brennstoffpfade entwickelt der Brennstoff hohe Fluidturbulenzkräfte und Fluidscherungskräfte, welche die Brennstoffabscheidungen innerhalb des dritten Wärmetauschers reduzieren.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks ist;
  • 2 eine schematische Darstellung eines mit dem in 1 dargestellten Gasturbinentriebwerk verwendeten Kühlsystems ist;
  • 3 eine Seitenquerschnittsansicht eines mit dem in 2 dargestellten Kühlsystem verwendeten Wärmetauschers ist; und
  • 4 eine Teilquerschnittsansicht des in 3 dargestellten Wärmetauschers entlang der Linie 4-4 ist.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks 10 mit einem Niederdruckkompressor 12, einem Hochdruckkompressor 14 und einer Brennkammer 16. Das Triebwerk 10 enthält auch eine Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 20. Der Kompressor 12 und die Turbine 20 sind über eine erste Welle 21 gekoppelt und der Kompressor 14 und die Turbine 18 sind über eine zweite Welle 22 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist das Gasturbinentriebwerk 10 ein F110-Triebwerk, das im Handel von General Electric Aircraft Engines, Cincinnati, Ohio beziehbar ist.
  • Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruckkompressor 12 und komprimierte Luft wird aus dem Niederdruckkompressor 12 dem Hochdruckkompressor 14 zugeführt. Die hoch komprimierte Luft wird der Brennkammer 16 zugeführt. Der Luftstrom aus der Brennkammer 16 treibt die Turbinen 18 und 20 an und verlässt das Gasturbinentriebwerk 10 über eine Düse 24.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 40, das mit einem Gasturbinentriebwerk 10 verwendet wird. Das Kühlsystem 40 ist ein indirektes Kühlungssystem (ICS), das selektiv betreibbar ist. Kompressorabzweigluft 42 wird durch das Kühlsystem 40 aus dem Hochdruckkompressor 14 aus Zwischenstufen 41 des Kompressors 14 entnommen. Alternativ wird Kompressorabzeigluft 42 durch das Kühlsystem 40 aus einem (nicht dargestellten) Hochdruckkompressorauslass des Kompressors 14 entnommen. Das System 40 nutzt Bläserauslassluft 43 und einen Brennkammerbrennstoffstrom 44 als Wärmesenken, um einen erwärmten Brennstoffstrom für die Brennkammer 16 und gekühlte Kompressorzwischenstufen-Abzweigluft 42 zum Kühlen der Niederdruckturbine 20 und (nicht dargestellter) zugeordnete Turbinenkomponenten zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform führt das Kühlsystem 40 Kompressorauslass-Abzweigluft 42 zu, um die Hochdruckturbine 18 und (nicht dargestellte) zugeordnete Turbinenkomponenten zu kühlen.
  • Der Umwälzkreislauf 48 ist ein geschlossener Kreislauf und enthält einen ersten Wärmetauscher 50, einen zweiten Wärmetauscher 52 und einen dritten Wärmetauscher 54. Da der Umwälzkreislauf 46 ein geschlossener Kreislauf ist, wird kein Zusatzwasser verwendet. Der erste Wärmetauscher 50 ist ein Luft/Dampf-Wärmetauscher und überträgt Wärme aus der Kompressorabzweigluft 42 an ein geeignetes Wärmeübertragungsfluid, das in dem Umwälzkreislauf 46 umgewälzt wird. In einer Ausführungsform ist das Wärmeübertragungsfluid ein Wasser/Methanol-Gemisch, wobei das Wasser reines deionisiertes Laborwasser ist, und das Methanol verhindert, dass das Wärmeübertragungsfluid einfriert, wenn das Gasturbinentriebwerk 10 nicht arbeitet, und wenn das Wärmeübertragungsfluid nicht zirkuliert. Pufferverbindungen werden dem Umwälzkreislauf 46 zugesetzt, um die Wasserchemie anzupassen und eine Korrosion innerhalb des Umwälzkreislaufs 46 zu verhindern. In einer weiteren Ausführungsform ist der Umwälzkreislauf 46 mittels einer chemischen Metalloxyd-Dampfabscheidungsbeschichtung beschichtet, um Korrosion zu verhindern.
  • Den ersten Wärmetauscher 50 verlassender Dampf wird direkt an einem zweiten Wärmetauscher 52 geleitet. Der allgemeine Begriff "Dampf", sowie wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Dampfphase eines Zweiphasen- Flüssigkeits/Dampf-Systems, die auftritt, wenn eine Temperatur eine Sättigungstemperatur für den Systemdruck überschreitet, ein einphasiges superkritisches Fluid, in welchem der Fluiddruck einen kritischen Druck für das Wärmeübertragungsfluid überschreitet und keine Phasenänderung vorliegt, oder eine Flüssigkeit unterhalb einer Sättigungstemperatur bei einem spezifizierten Druck in der gesamten oder in einem Teil der Umwälzschleife 46. Der zweite Wärmetauscher ist ein Luft/Dampf-Wärmetauscher, der Wärme aus dem Wärmeübertragungsfluid an die Bläserauslassluft 43 des Gasturbinentriebwerks überträgt. Die Bläserauslassluft 43 des Gasturbinentriebwerks strömt durch den zweiten Wärmetauscher 52 und entzieht dem Wärmeübertragungsfluid Wärme, die als Folge davon erzeugt wird, dass das Wärmeübertragungsfluid Wärme aus der Kompressorabzweigluft 42 im ersten Wärmetauscher 50 entzieht. Da der zweite Wärmetauscher 52 Wärme aus dem Wärmeübertragungsfluid an die Bläserauslassluft 43 überträgt, wird ein potentielle Wärmemenge, die an den Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 von dem zirkulierenden Wärmeübertragungsfluid übertragen werden kann, reduziert. Ferner reduziert, da die Ausbildung von Brennstoffabscheidungen bei höheren Temperaturen vorherrscht, die Reduzierung der Temperatur des Wärmeübertragungsfluids innerhalb des dritten Wärmetauschers 54 auch die Ausbildung von Brennstoffabscheidungen.
  • Den zweiten Wärmetauscher 52 verlassender Dampf wird einem dritten Wärmetauscher 54 zugeführt. Der dritte Wärmetauscher 54 ist ein Dampf/Brennstoff-Wärmetauscher, der Wärme aus dem Wärmeübertragungsfluid auf den der Brennkammer 16 zugeführten Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 überträgt. Der Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 ist die Wärmesenke, die innerhalb des dritten Wärmetauschers 54 verwendet wird, der restliche Wärme entzieht, die dem Wärmeübertragungsfluid beispielsweise aus dem ersten Wärmetauscher 50 zugeführt wird, die nicht durch den zweiten Wärmetauscher 52 an die Bläserauslassluft 43 übertragen wurde. Somit baut der dritte Wärmetauscher 54 ein Gesamtwärmegleichgewicht innerhalb des Umwälzkreislaufes 46 auf. Der dritte Wärmetauscher 54 enthält einen (nicht dargestellten) ersten Durchtrittskanal und einen zweiten (nicht dargestellten) Durchtrittskanal. Der erste Durchtrittskanal enthält mehrere (nicht dargestellte) Rohre, die einen Strom des Wärmeübertragungsfluids aus dem zweiten Wärmetauscher 52 durch den dritten Wärmetauscher 54 ermöglichen. Der zweite Durchtrittskanal ermöglicht einen Strom des Hauptbrennkammer-Brennstoffstroms 44 durch den dritten Wärmetauscher 54 und um die mehreren Wärmeübertragungsfluid transportieren Fluidrohre des ersten Durchtrittskanals. In einer Ausführungsform wird ein Steuerventil 58 verwendet, um eine Menge des in dem zweiten Durchtrittskanal des dritten Wärmetauschers eintretenden Brennstoffstroms 44 zu verändern. Eine Gesamtmenge des durch den dritten Wärmetauscher 54 und das Steuerventil 58 strömenden Brennstoffsstroms ist gleich einem Brennkammer 16 zugeführten Gesamtbrennstoffstrom 44.
  • Die mehreren Rohre des ersten Durchtrittkanals sind in engem Abstand angeordnet und definieren mehrere Brennstoffdurchläufe, die sich durch den zweiten Durchtrittskanal erstrecken. Da der Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 um die Rohre durch die Brennstoff durchtrittskanäle strömt, bewirken die in engem Abstand angeordneten Durchtrittskanäle die Entstehung von Fluidturbulenzkräften und Fluidscherungskräften. Ferner nimmt als Folge von Fluidturbulenzkräften und Fluidscherungskräften eine Reynolds-Zahl für das Wärmeübertragungsfluid zu. Die erhöhte Reynolds-Zahl und die Turbulenz- und Scherungskräfte des Fluids ermöglichen in dem Fluid, eine Verminderung von sich auf (nicht dargestellten) Außenoberflächen der Rohre ausbildenden Abscheidungsfragmenten und eine Abtrennung der Abscheidungen von den Rohren. Die gelösten Abscheidungen werden mit dem Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 gemischt und in der Brennkammer 16 verbrannt. Demzufolge wird eine Abscheidungsansammlung und Blockierung innerhalb der Rohre reduziert.
  • Der Umwälzkreislauf 46 enthält auch einen Akkumulator 60 und eine Pumpe 62. In einer Ausführungsform kann der Akkumulator 60 ein mit gasförmigem Stickstoff aufgeladener Akkumulator sein, der den Systemdruck des Umwälzkreislaufs 46 aufrechterhält. In einer weiteren Ausführungsform enthält der Umwälzkreislauf 46 eine (nicht dargestellte) mechanische Vorrichtung, wie z.B. eine Feder, innerhalb des Akkumulators 60 anstelle des gasförmigen Stickstoffs, um den Systemdruck des Umwälzkreislaufs 46 aufrechtzuerhalten. Der Akkumulator 60 bezieht thermische Energie aus dem Umwälzkreislauf 46 wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird. Die Pumpe 62 ist eine Umwälzpumpe mit variabler Drehzahl, die den Systemdruck innerhalb des Umwälzkreislaufes 46 anpassen kann. Die Pumpe 62 ist mit einem Motor 64 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist der Motor 64 ein Elektromotor. In einer weiteren Ausführungsform werden der Motor 64 und die Pumpe 62 durch den Brennstoffstrom 44 anstelle des Elektromotors 64 und der Pumpe 62 angetrieben, und der Brennstoffstromdruck wird durch eine Hauptbrennstoffpumpe 66 bereitgestellt, welche innerhalb des Gasturbinentriebwerks 10 angeordnet ist.
  • Das Kühlsystem 40 ist mit einer (nicht dargestellten) elektronischen Kühlsystemsteuerung verbunden, die elektrisch mit einem (nicht dargestellten) Triebwerkssteuersystem verbunden ist. In einer Ausführungsform ist das Triebwerkssteuersystem als eine "Full-Authority Digital Electronic Control" (FADEC) bekannt, die von Lockheed Martin Control Systems, Johnson City, New York beziehbar ist. Die elektronische Kühlsystemsteuerung regelt die Energieversorgung der Pumpe 62 und regelt auch den Betrieb eines Nebenstromventils 67, das einen Strom eines Wärmeübertragungsfluids durch einen Nebenstrom 68 steuert, sowie ein Steuerventil 58, welches einen Nebenstrom des Brennstoffstroms 44 um den dritten Wärmetauscher 54 herum steuert. Der Nebenstrom 68 ermöglicht, dass ein Teil oder das gesamte Wärmeübertragungsfluid, das in dem Umwälzkreislauf 46 strömt, den dritten Wärmetauscher 54 umgeht, wenn es erwünscht ist, Austrittstemperaturen des den dritten Wärmetauscher 54 verlassenden Brennstoff zu begrenzen. Somit regelt das elektronische Kühlsystem den Druck und die Kühlkapazität des Umwälzkreislaufs 46 mittels des Nebenstromes 68. Wenn der dritte Wärmetauscher 54 umgangen wird, stellt der Wärmetauscher 52 immer noch eine erhebliche Wärmeübertragung für das Wärmeübertragungsfluid bereit.
  • Das Gasturbinentriebwerk 10 enthält ein Triebwerkskerngehäuse 70 mit einer Außenoberfläche 72 und ein Bläserumgehungsgehäuse 74 mit einer Innenoberfläche 76 und einer Außenoberfläche 78. Das Triebwerkskerngehäuse 70 erstreckt sich in Umfangsrichtung um das Gasturbinentriebwerk 10 und erstreckt sich von dem Kompressor 14, zur Brennkammer 16 und über die Turbinen 18 und 20. Das Bläserumgehungsgehäuse 74 erstreckt sich um den Umfang um das Triebwerkskerngehäuse 70 und definiert einen Hohlraum 80 zwischen dem Kernge häuse 70 und dem Bläserumgehungsgehäuse 74. Der Triebwerksbläser-Auslassstrom 43 wird durch den Hohlraum 80 zu der Auslassdüse 24 geleitet. Der erste Wärmetauscher 50 ist an der Außenoberfläche 73 des Triebwerkskerngehäuses befestigt und erstreckt sich in den Hohlraum 80, um mehrere Kühlluftrohre 82 zu befestigen, die innerhalb des Hohlraums 80 angeordnet sind. Demzufolge enthält der erste Wärmetauscher 50 keinerlei Luftführungen, um Luft dem ersten Wärmetauscher zuzuführen. Die Triebwerksleistung wird durch den Wärmetauscher 50 nicht nachteilig beeinträchtigt, da der Druckabfall der durch den ersten Wärmetauscher 50 hindurch tretenden Luft relativ niedrig ist. Der zweite Wärmetauscher 52 ist an der Innenoberfläche 76 des Bläsernebenstromgehäuses befestigt und erstreckt sich quer zu dem Hohlraum 80, um dem Triebwerksbläser-Auslassstrom 43 zu ermöglichen, durch den zweiten Wärmetauscher 52 hindurch zu treten. Der dritte Wärmetauscher 54 ist auf der Außenoberfläche 78 des Bläsernebenstromgehäuses befestigt.
  • Da getrennte Wärmetauscher 52 und 54 für Luft und Brennstoff verwendet werden, ist der dritte Wärmetauscher 54 für eine hohe Abscheidungsablösungsrate optimiert und der zweite Wärmetauscher für einen niedrigen Kühlluftdruckabfall optimiert, während er gleichzeitig eine erhebliche Wärmesenkenkapazität für das System bereitstellt, wenn sich der dritte Wärmetauscher 54 nicht im Betrieb befindet. Insbesondere ist der dritte Wärmetauscher 54 dafür optimiert, erhöhte Reynolds-Zahlen zu entwickeln, um die Brennstoffscherungsspannungen für den Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 zu erhöhen. Während eines Triebwerksbetriebs mit hohem Brennstoffstrom vermindern die Brennstoffscherungsspannungen, dass das Anhaften von Harzabscheidungen an der Außenseite der Rohre des dritten Wärmetauschers.
  • Während eines Start- und Niederlastbetriebs des Gasturbinentriebwerks 10 kann, wenn keine ausreichenden Brennstoffabscheidungs-Ablösekräfte für den der Brennkammer 16 in Abhängigkeit von einem (nicht dargestellten) Brennstoffplan zugeführten Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 vorhanden sind, das Kühlsystem 40 unter Verwendung des zweiten Wärmetauschers 52 und des Bläserauslassstroms 43 als Wärmesenke betrieben werden. Während derartiger Betriebsbedingungen wird Wärmeübertragungsfluid innerhalb des Umwälzkreislaufes 46 umgewälzt und um den dritten Wärmetauscher 54 unter Verwendung des Umgehungsventils 67 und der Umgehungsleitung 68 umgeleitet, um die Ausbildung eine Brennstoffharzabscheidung innerhalb des dritten Wärmetauschers 54 zu vermeiden. Abhängig von den Einlasstemperaturen des in den dritten Wärmetauscher eintretenden Hauptbrennkammer-Brennstoffstroms 54 kann der Nebenstrom 68 unter Verwendung des Nebenstromventils 67 moduliert werden, um zu verhindern, dass eine Austrittstemperatur des Brennstoffstroms 44 auf eine Temperatur ansteigt, die zu zur Ausbildung einer Brennstoffharzabscheidung führt, während gleichzeitig Wärmesenkenkapazität bereitgestellt wird. Somit kann der Betrieb der Wärmetauscher 52 und 54 variiert werden, um das Kühlen der Kompressorabzweigluft 42 zu optimieren, während gleichzeitig die Ausbildung von Brennstoffharzabscheidungen in dem dritten Wärmetauscher 54 verhindert wird.
  • Zu Beginn wird der Akkumulator 60 auf einen relativ niedrigen Druck aufgeladen. In einer Ausführungsform wird der Akkumulator 60 zu Beginn auf angenähert 18,97 Bar (275 psia) aufgeladen. Wenn das Kühlsystem 40 in Betrieb genommen wird, siedet zuerst das Wärmeübertragungsfluid in dem ersten Wärmetauscher 50. Sobald das Wärmeübertragungsfluid siedet, steigt der Druck im Akkumulator 60 an. Der Akkumulator 60 nutzt zusätzlicher Änderungen in der Dichte des Wärmeübertragungsfluids, zur Druckerhöhung und erzeugt somit selbst Druck. Schließlich übersteigen die Drücke des Umwälzkreislauf superkritische Drücke für das Wärmeübertragungsfluid, und halten somit ein Einphasenfluid im Umwälzkreislauf während stabiler Betriebszustände aufrecht. Während Startbedingungen hält die Pumpe 62 den Umwälzkreislaufdruck und den Fluidstrom aufrecht.
  • Während des Betriebs des Kühlsystems 40 wird das in dem Umwälzkreis 46 zirkulierende Wärmeübertragungsfluid bei einem geregelten Druck umgewälzt. Der geregelte Strom des Wärmeübertragungsfluids stellt sicher, dass eine angemessene Wärmeübertragung innerhalb der ersten, zweiten und dritten Wärmetauscher 50, 52 bzw. 54 erfolgt. Insbesondere reduziert die Kombination des geregelten Wärmeübertragungsfluidstroms, der Anwendung des Fluidnebenstroms 68 zum Steuern der Austrittsbrennstofftemperaturen und der innerhalb des dritten Wärmetauschers 54 während eines Betriebs bei hohem Brennstoffstrom erzeugten Fluidkräfte die Brennstoffharzabscheidungen innerhalb des dritten Wärmetauschers 54, wenn das Gasturbinentriebwerk 10 über einen großen Bereich von Betriebsleistungspegeln arbeitet. Ferner können als eine Folge der bei hohen Brennstoffströmungsraten entstehenden Fluidturbulenzkräfte und Fluidscherungskräfte auf den (nicht dargestellten) Außenoberflächen der Rohre in den dritten Wärmetauscher 54 ausgebildete Abscheidungsfragmente leicht von den Rohroberflächen abgelöst und mit dem Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 vermischt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann ein stromab von dem dritten Wärmetauscher 54 angeordnetes (nicht dargestelltes) Brenn stofffilter dazu verwendet werden, derartige Abscheidungen auszufiltern, um zu verhindern, dass die Abscheidungen in (nicht dargestellte) Brennstoffdüsen eintreten.
  • Wenn das Triebwerk 10 nach einer längeren Dauer bei Hochlastbetrieb auf einen Niederlastbetrieb zurückkehrt, bleibt das Kühlsystem 40 in Betrieb und das Wärmeübertragungsfluid wird durch den Nebenstrom 48 um den dritten Wärmetauscher 54 herum geleitet. Die Kompressorabzweigluft 42 wird dann mit der durch den zweiten Wärmetauscher 52 hindurch tretenden Bläserauslassluft 43 gekühlt. Der Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom 44 strömt weiter durch den dritten Wärmetauscher 54 und kühlt diesen. Demzufolge werden Probleme durch Rückerhitzung minimiert.
  • Der Druck des Umwälzkreislaufes 46 wird so geregelt, dass, wenn ein Austritt von Wärmeübertragungsfluid innerhalb des Umwälzkreislaufs 46 des Kühlsystems 40 auftritt, nur eine eingeschränkte Menge an Wärmeübertragungsfluid austritt, bevor der Druck auf einen Wert sinkt, bei dem kein Austritt mehr erfolgen kann. Wenn die Triebwerkssteuerung einen Verlust im Umwälzkreislaufdruck detektiert, kann die Triebwerkssteuerung eine Drosselungsgrenze vorsehen, um einen Betrieb des Triebwerks 10 in einem Leistungsbereich zu ermöglichen, in welchem ein Vorkühlen der Turbinenkühlluft nicht erforderlich ist. Ferner werden Brandgefahren in Verbindung mit dem Umwälzkreislauf 46 reduziert, da das Gemisch aus Methanol und Wasser unter üblichen Triebwerksbetriebsbedingungen nicht brennbar ist, und da der dritte Wärmetauscher 54 außerhalb des Triebwerkgehäuses 74 befestigt ist. Demzufolge wird, wenn sich ein Brennstoffaustritt entwickelt, kein Brennstoff in das Triebwerk 10 eingeführt, sondern bleibt außerhalb des Triebwerks 10. 3 ist eine Seitenquerschnittsansicht des auf dem Triebwerk 10 montierten ersten Wärmetauschers 50. 4 ist eine Teilquerschnittsansicht des ersten Wärmetauschers 50 entlang der in 3 dargestellten Linie 4-4. Das Triebwerkskerngehäuse 70 ist aus einem ersten Abschnitt 90 und einen im Wesentlichen (nicht dargestellten) ähnlichen zweiten Abschnitt aufgebaut, die über einen (nicht dargestellten) Teilungslinienflansch so verbunden sind, dass sich das Kerngehäuse 70 um den Umfang herum erstreckt. Der erste Wärmetauscher 50 ist auf der Außenoberfläche 72 des Kerntriebwerkgehäuses montiert und enthält einen ersten Abschnitt 94 und einen (nicht dargestellten) identischen zweiten Abschnitt. Der zweite Abschnitt des Wärmetauschers und der erste Abschnitt sind identisch aufgebaut und wenn sie miteinander verbunden sind, erstreckt sich der erste Wärmetauscher 50 in Umfangsrichtung um das Kerngehäuse 70.
  • Der erste Wärmetauscher 50 enthält eine äußere Wärmetauscherabdeckung 96, die in Umfangsrichtung um das Triebwerkskerngehäuse 70 angeordnet ist. Die äußere Wärmetauscherabdeckung 96 ist an dem Triebwerkskerngehäuse 70 mit mehreren Befestigungselementen 100 verbunden. Eine (nicht dargestellte) Dichtung ist zwischen der äußeren Wärmetauscherabdeckung 96 und der Außenoberfläche 72 des Kerngehäuses angeordnet und minimiert den Austritt von Kühlluft 42, die durch den ersten Wärmetauscher 50 strömt. Der erste Wärmetauscher 50 steht mit mehreren ersten Öffnungen 102 und mehreren zweiten Öffnungen 104 in Strömungsverbindung. Die ersten Öffnungen 102 sind in Umfangsrichtung um das Triebwerkskerngehäuse 70 angeordnet, um den Eintritt von Abzweigluft 42 in den ersten Wärmetauscher 50 zu ermöglichen. Die zweiten Öffnungen 104 sind in Umfangsrichtung um die äußere Wärmetauscherabdeckung 96 angeordnet, um zu er möglichen, dass die Abzeigluft 42 den ersten Wärmetauscher 50 verlässt und in Kühlluftrohre 82 eintritt und zur Turbine 20 (dargestellt in den 1 und 2) geleitet wird.
  • Der erste Wärmetauscher 50 enthält auch einen ersten Verteiler 110, der an einer Teilungslinie angeordnet ist, und einen zweiten Verteiler 112, der an derselben Teilungslinie angeordnet ist. Mehrere Rohrleitungen 114 erstrecken sich zwischen dem ersten Verteiler 110 und dem zweiten Verteiler 112 in einem (nicht dargestellten) Zweifachdurchlauf-Gegenstrommuster.
  • Während des Betriebs des Kühlsystems 40 tritt Wärmeübertragungsfluid in den Wärmetauscher 50 über den ersten Verteiler 110 ein, durchläuft die erste Rohrleitung 114 und verlässt den ersten Wärmetauscher 50 über den zweiten Verteiler 112.
  • Das vorstehend beschriebene Kühlsystem ist kosteneffektiv und sehr zuverlässig. Das Kühlsystem ist selektiv betreibbar, wenn das Triebwerk arbeitet, um Brennstoffharzabscheidungen innerhalb des Kühlsystems zu reduzieren, und Kühlluft an das Gasturbinentriebwerk zu liefern. Obwohl der Hauptbrennkammer-Brennstoffstrom als eine Wärmesenke verwendet wird, verhindert das Kühlsystem die Ausbildung von schädlichen Hochtemperaturbrennstoffabscheidungen innerhalb des Wärmetauschers.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Zuführung von Kühlluft zu einem ein Gehäuse (70) enthaltendem Gasturbinentriebwerk (10) unter Verwendung eines mit dem Gasturbinentriebwerk in Strömungsverbindung stehenden Kühlsystems (40), wobei das Kühlsystem einen Umwälzkreislauf (46) mit wenigstens drei in Fluidverbindung stehenden Wärmetauschern (50, 52, 54) enthält, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Umwälzen eines Wärmeübertragungsfluids durch den Umwälzkreislauf in der Weise, dass Brennstoff (44) vor seiner Einspritzung in das Gasturbinentriebwerk erwärmt wird, und Durchführen von Bläser-Auslassluft (43) durch wenigstens einen (52) von den Wärmetauschern, um innerhalb des Umwälzkreislaufs strömendes Kühlfluid zu kühlen; Durchführen von Kompressorabzweigluft (42) durch wenigstens einen weiteren (50) von den Wärmetauschern, um die Kompressorabzweigluft zu kühlen, bevor die Kompressorabzweigluft dem Gasturbinentriebwerk zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer (52) von den Wärmetauschern an einer Innenoberfläche (76) eines Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuses (74) befestigt und der wenigstens eine weitere (50) Wärmetauscher auf einer Außenoberfläche (72) des Triebwerkskerngehäuses (70) befestigt ist; und dass der Brennstoff durch noch einen weiteren (54) Wärmetauscher umgewälzt wird, der einen Brennstoffströmungspfad um die Außenseite mehrerer eng beabstandeter Wärmeübertragungsfluid führender Rohre enthält, so dass eine Reynoldszahl des in den Wärmetauscher eintretenden Brennstoffs innerhalb des Wärmetauschers erhöht wird, um eine Entstehung einer Brennstoffharzbscheidung in dem wenigstens einem von den Wärmetauschern zu verhindern, wenn das Triebwerk betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Durchführung von Kompressorabzweigluft (42) durch wenigstens einen von den mehreren Wärmetauschern zum Kühlen der Luft ferner den Schritt der Durchführung der Luft durch einen Luft/Dampf-Wärmetauscher aufweist, um der Turbine (10) zugeführte Luft zu kühlen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Umwälzung von Wärmeübertragungsfluid ferner den Schritt einer Durchführung von Brennstoff (44) durch einen Dampf/Brennstoff-Wärmetauscher aufweist, um in dem Umwälzkreislaufs zirkulierendes Wärmeübertragungsfluid zu kühlen und um Brennstoff zu erwärmen, der einer innerhalb der Gasturbine angeordneten Brennkammer (16) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gasturbinentriebwerk ein Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuse (74) enthält, wobei der Schritt der Umwälzung von Wärmeübertragungsfluid durch den Kreislauf ferner die Schritte aufweist: Umwälzen von Wärmeübertragungsfluid durch den wenigstens einen Wärmetauscher, der innen an dem Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuse befestigt ist; und Umwälzen von Wärmeübertragungsfluid durch den weiteren Wärmetauscher, der außen an dem Triebwerkskerngehäuse befestigt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Umwälzens von Wärmeübertragungsfluid ferner den Schritt der Regelung einer Temperatur des in die Gasturbinenbrennkammer eingespritzten Brennstoffs (44) durch Vorbeileiten von Wärmeübertragungsfluid an wenigstens einem der Wärmetauscher aufweist.
  6. Kühlsystem (40) für ein Gasturbinentriebwerk (10), das ein Triebwerkskerngehäuse (74) enthält, wobei das Kühlsystem einen Wärmeübertragungsfluid-Umwälzkreislauf (46) mit wenigstens drei Wärmetauscher (50, 52, 54) in Fluidverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer (54) von den Wärmetauschern einen Brennstoffströmungspfad enthält, der um und außerhalb von mehreren eng beabstandeten Rohren ausgebildet ist, die Wärmeübertragungsfluid führen, so dass eine Reynolds-Zahl des in den Wärmetauscher eintretenden Brennstoffs innerhalb des Wärmetauschers erhöht wird, bevor er in dem Kühlsystem ausgegeben wird, um die Reduzierung einer Brennstoffharzabscheidung innerhalb der Wärmetauscher zu ermöglichen, wenn Brennstoff dem Gasturbinentriebwerk während des Betriebs zugeführt wird, wobei der wenigstens eine (52) weitere Wärmetauscher an einer Innenoberfläche (76) eines Triebwerksbläser-Nebenstromgehäuses (74) befestigt ist, und wenigs tens noch ein weiterer Wärmetauscher an einer Außenoberfläche (72) des Triebwerkskerngehäuses (70) befestigt ist.
  7. Kühlsystem nach Anspruch 6, wobei die wenigstens drei Wärmetauscher (50, 52, 54) einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher und einen dritten Wärmetauscher aufweisen, wobei der erste Wärmetauscher ein Luft/Dampf-Wärmetauscher ist, der zweite Wärmetauscher ein Luft/Dampf-Wärmetauscher ist, der dritte Wärmetauscher ein Dampf/Brennstoff-Wärmetauscher ist.
  8. Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei das Gasturbinentriebwerk ein Bläser-Nebenstromgehäuse mit einer Außenoberfläche (72) enthält, wobei der erste Wärmetauscher an der Außenoberfläche des Triebwerkskerngehäuses befestigt ist und der dritte Wärmetauscher auf der Außenoberfläche des Bläser-Nebenstromgehäuses des Gasturbinentriebwerks befestigt ist.
  9. Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei der Umwälzkreislauf (46) ferner einen Druckaufbauakkumulator (60) aufweist, der dafür konfiguriert ist, Wärmeenergie aus dem Umwälzkreislauf zur Druckerzeugung zu gewinnen.
  10. Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei der dritte Wärmetauscher (54) einen ersten Durchtrittskanal und einen zweiten Durchtrittskanal aufweist, wobei der erste Durchtrittskanal so konfiguriert ist, dass er einen Strom von Dampf aus dem zweiten Wärmetauscher (52) durch den dritten Wärmetauscher ermöglicht, während der zweite Durchtrittskanal so konfiguriert ist, dass er einen Brennstoffstrom um den ersten Durchtrittskanal herum in das Gasturbinentriebwerk ermöglicht.
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Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6578362B1 (en) * 1999-05-17 2003-06-17 General Electric Co. Methods and apparatus for supplying cooling air to turbine engines
WO2003008792A1 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Jae-Chang Lee Jet engine using exhaust gas
GB2389174B (en) * 2002-05-01 2005-10-26 Rolls Royce Plc Cooling systems
US6968696B2 (en) * 2003-09-04 2005-11-29 Siemens Westinghouse Power Corporation Part load blade tip clearance control
US6935831B2 (en) * 2003-10-31 2005-08-30 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
US7033135B2 (en) * 2003-11-10 2006-04-25 General Electric Company Method and apparatus for distributing fluid into a turbomachine
GB0327641D0 (en) * 2003-11-28 2003-12-31 Rolls Royce Plc Control arrangement
US7272933B2 (en) * 2004-01-28 2007-09-25 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
US7231769B2 (en) 2004-01-29 2007-06-19 United Technologies Corporation Gas turbine cooling system
US7744827B2 (en) 2004-02-13 2010-06-29 United Technologies Corporation Catalytic treatment of fuel to impart coking resistance
GB2413366B (en) * 2004-04-24 2006-09-13 Rolls Royce Plc Engine.
US7269955B2 (en) * 2004-08-25 2007-09-18 General Electric Company Methods and apparatus for maintaining rotor assembly tip clearances
DE102004056704A1 (de) 2004-11-24 2006-06-01 Mtu Aero Engines Gmbh Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen
US7963100B2 (en) * 2005-05-25 2011-06-21 Alliant Techsystems Inc. Cooling system for high-speed vehicles and method of cooling high-speed vehicles
US7607307B2 (en) * 2006-01-06 2009-10-27 General Electric Company Methods and apparatus for controlling cooling air temperature in gas turbine engines
US8776952B2 (en) * 2006-05-11 2014-07-15 United Technologies Corporation Thermal management system for turbofan engines
US7640751B2 (en) * 2006-05-25 2010-01-05 Siemens Energy, Inc. Fuel heating system for turbine engines
US7874139B2 (en) * 2006-10-13 2011-01-25 Siemens Energy, Inc. IGCC design and operation for maximum plant output and minimum heat rate
US8127547B2 (en) 2007-06-07 2012-03-06 United Technologies Corporation Gas turbine engine with air and fuel cooling system
US8763363B2 (en) * 2007-07-06 2014-07-01 General Electric Company Method and system for cooling fluid in a turbine engine
US9212623B2 (en) 2007-12-26 2015-12-15 United Technologies Corporation Heat exchanger arrangement for turbine engine
DE102008007278B4 (de) * 2008-02-01 2010-04-08 Airbus Deutschland Gmbh Bleedairduct-Segment, Bleedairduct-Anordnung mit solchen Bleedairduct-Segmenten und Bleedairduct-System mit Regulierungsvorrichtung
US7827795B2 (en) * 2008-09-19 2010-11-09 Woodward Governor Company Active thermal protection for fuel injectors
US8157503B2 (en) * 2008-09-22 2012-04-17 Rolls Royce Corporation Thermal management system
KR20120042713A (ko) 2009-02-04 2012-05-03 퍼듀 리서치 파운데이션 금속 수소화물 저장 시스템용 코일형 마이크로채널 열교환기
KR20110125231A (ko) 2009-02-04 2011-11-18 퍼듀 리서치 파운데이션 금속 수소화물 저장 시스템용 핀 열교환기
US20100319359A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 General Electric Company System and method for heating turbine fuel in a simple cycle plant
US8307662B2 (en) * 2009-10-15 2012-11-13 General Electric Company Gas turbine engine temperature modulated cooling flow
GB2478934B (en) * 2010-03-24 2012-06-13 Rolls Royce Plc Fuel heat management system
US8616828B2 (en) * 2010-06-08 2013-12-31 Siemens Energy, Inc. Adjustable loop rotor air cooler and fuel gas heater
GB201015029D0 (en) * 2010-09-10 2010-10-20 Rolls Royce Plc Gas turbine engine
DE102010063071A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Kühlvorrichtung für ein Strahltriebwerk
GB2490678A (en) * 2011-05-10 2012-11-14 Rolls Royce Plc A gas turbine power plant cooling system controller
US8943827B2 (en) 2011-05-31 2015-02-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel air heat exchanger
FR2981123A1 (fr) * 2011-10-07 2013-04-12 Snecma Dispositif de refroidissement d'air dans un moteur d'aeronef
GB201121428D0 (en) * 2011-12-14 2012-01-25 Rolls Royce Plc Controller
US9267434B2 (en) 2012-01-29 2016-02-23 United Technologies Corporation Heat exchanger
US9109842B2 (en) 2012-02-24 2015-08-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel air heat exchanger
GB201217332D0 (en) * 2012-09-28 2012-11-14 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
US9714611B2 (en) * 2013-02-15 2017-07-25 Siemens Energy, Inc. Heat shield manifold system for a midframe case of a gas turbine engine
WO2014149100A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Heat exchanger integrated with a gas turbine engine and adaptive flow control
US9429072B2 (en) 2013-05-22 2016-08-30 General Electric Company Return fluid air cooler system for turbine cooling with optional power extraction
US9422063B2 (en) 2013-05-31 2016-08-23 General Electric Company Cooled cooling air system for a gas turbine
EP3022421B1 (de) 2013-07-17 2020-03-04 United Technologies Corporation Gasturbine mit kühlluftführung
EP2910887B1 (de) 2014-02-21 2019-06-26 Rolls-Royce Corporation Mikrokanalwärmetauscher für gasturbinenzwischenkühlung und kondensation sowie korrespondierende methode
US9963994B2 (en) * 2014-04-08 2018-05-08 General Electric Company Method and apparatus for clearance control utilizing fuel heating
US20150322822A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 General Electric Company Simplified water injection system for combined cycle power plant
EP2957746B1 (de) * 2014-06-17 2021-04-28 Raytheon Technologies Corporation Hochdruckturbinenkühlung
US10125686B2 (en) 2014-12-05 2018-11-13 General Electric Company Turbine engine assembly and method of manufacturing
EP3054126A1 (de) * 2015-02-09 2016-08-10 United Technologies Corporation Wärmetauscher für wärmeverwaltungssysteme
US10711702B2 (en) * 2015-08-18 2020-07-14 General Electric Company Mixed flow turbocore
US10578028B2 (en) 2015-08-18 2020-03-03 General Electric Company Compressor bleed auxiliary turbine
US10823066B2 (en) * 2015-12-09 2020-11-03 General Electric Company Thermal management system
US10697371B2 (en) * 2015-12-28 2020-06-30 General Electric Company Method and system for a combined air-oil cooler and fuel-oil cooler heat exchanger
US11118784B2 (en) 2016-01-28 2021-09-14 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Heat exchanger integrated with fuel nozzle
US10450957B2 (en) * 2017-01-23 2019-10-22 United Technologies Corporation Gas turbine engine with heat pipe system
EP3409924A1 (de) * 2017-06-02 2018-12-05 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Kühlsystem und kühlverfahren in einer gasturbine
US10718294B1 (en) 2017-10-27 2020-07-21 United Launch Alliance, L.L.C. Integrated vehicle fluids
US11174789B2 (en) 2018-05-23 2021-11-16 General Electric Company Air cycle assembly for a gas turbine engine assembly
US10718233B2 (en) 2018-06-19 2020-07-21 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with low temperature bearing compartment air
US11067000B2 (en) 2019-02-13 2021-07-20 General Electric Company Hydraulically driven local pump
DE102019115845A1 (de) * 2019-06-11 2020-12-17 Mtu Friedrichshafen Gmbh Strömungsmaschine
CN112901341B (zh) * 2019-12-04 2022-03-11 中国航发商用航空发动机有限责任公司 涡轮发动机
US11434824B2 (en) 2021-02-03 2022-09-06 General Electric Company Fuel heater and energy conversion system
US11788470B2 (en) 2021-03-01 2023-10-17 General Electric Company Gas turbine engine thermal management
US11591965B2 (en) 2021-03-29 2023-02-28 General Electric Company Thermal management system for transferring heat between fluids
US20230228217A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-20 General Electric Company System and method for air cooling fuel purge flow

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2979293A (en) * 1956-03-02 1961-04-11 Jay A Mount Cooling for supersonic aircraft
US3038308A (en) * 1956-07-16 1962-06-12 Nancy W N Fuller Gas turbine combustion chamber and method
US3000176A (en) * 1957-04-05 1961-09-19 United Aircraft Corp Ducted fan engine
GB1003590A (en) * 1960-09-01 1965-09-08 Hawker Siddeley Aviation Ltd Improvements in systems for and methods of heat exchange aboard aircraft
FR88751E (de) * 1963-07-09 1967-06-07
US4187675A (en) * 1977-10-14 1980-02-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Compact air-to-air heat exchanger for jet engine application
US4404793A (en) * 1980-03-20 1983-09-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Apparatus for improving the fuel efficiency of a gas turbine engine
US4773212A (en) * 1981-04-01 1988-09-27 United Technologies Corporation Balancing the heat flow between components associated with a gas turbine engine
GB2131094A (en) * 1982-11-29 1984-06-13 Gen Electric Engine oil heat recovery system
US4782658A (en) * 1987-05-07 1988-11-08 Rolls-Royce Plc Deicing of a geared gas turbine engine
US4991394A (en) * 1989-04-03 1991-02-12 Allied-Signal Inc. High performance turbine engine
US5255505A (en) * 1992-02-21 1993-10-26 Westinghouse Electric Corp. System for capturing heat transferred from compressed cooling air in a gas turbine
US5267608A (en) * 1992-07-27 1993-12-07 General Electric Company Heat exchanger and reactor for aircraft and propulsion systems
JP2954466B2 (ja) * 1993-10-29 1999-09-27 株式会社日立製作所 ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法
US5724806A (en) 1995-09-11 1998-03-10 General Electric Company Extracted, cooled, compressed/intercooled, cooling/combustion air for a gas turbine engine
US5782076A (en) * 1996-05-17 1998-07-21 Westinghouse Electric Corporation Closed loop air cooling system for combustion turbines
JPH1193694A (ja) 1997-09-18 1999-04-06 Toshiba Corp ガスタービンプラント
US6065282A (en) 1997-10-29 2000-05-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. System for cooling blades in a gas turbine
US6295803B1 (en) 1999-10-28 2001-10-02 Siemens Westinghouse Power Corporation Gas turbine cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
EP1154135B1 (de) 2006-04-26
JP4627907B2 (ja) 2011-02-09
DE60119023D1 (de) 2006-06-01
US6584778B1 (en) 2003-07-01
EP1154135A2 (de) 2001-11-14
EP1154135A3 (de) 2003-06-04
JP2001317371A (ja) 2001-11-16

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