SE466465B - Gasturbinmotor med en seriemellankylare - Google Patents

Gasturbinmotor med en seriemellankylare

Info

Publication number
SE466465B
SE466465B SE8904102A SE8904102A SE466465B SE 466465 B SE466465 B SE 466465B SE 8904102 A SE8904102 A SE 8904102A SE 8904102 A SE8904102 A SE 8904102A SE 466465 B SE466465 B SE 466465B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
intercooler
stage
water
engine according
cooler
Prior art date
Application number
SE8904102A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8904102L (sv
SE8904102D0 (sv
Inventor
W R Hines
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of SE8904102D0 publication Critical patent/SE8904102D0/sv
Publication of SE8904102L publication Critical patent/SE8904102L/sv
Publication of SE466465B publication Critical patent/SE466465B/sv

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
    • F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

_ 4ee,4e5 tuellt ej reducera temperaturen hos luften tillräckligt för att uppnå maximal uteffekt. Vidare kan eventuellt vatten- kylaren uufikas av ett kyltornjsom resulterar i ökade system- kostnader för att undvika miljöproblem. I andra motorkonfi- gurationer, såsom en ânginjicerad motor, kan det vatten som är avsett att tjäna som ångkälla cirkuleras genom mellan- kylaren, såsom beskrivs av K.O. Johnson i det amerikanska patentet 4.569.195 med titeln "Fluid Injection Gas Turbine Engine And Method For Operating", vilken införlivas häri genom denna referens. Detta system beskriver en enda mellan- kylare och temperaturen hos luften som passerar in i hög- tryckskompressorn kan därför eventuellt ej vara tillräck- ligt reducerad för att uppnå maximal uteffekt.
Kort beskrivning av ritningen Fig. 1 är en schematisk representation över en utföringsform av uppfinningen.
Fig. 2 är en schematisk representation av en annan utförings- form av uppfinningen.
Sammanfattning av uppfinningen En motor innefattar en första kompressor för alstring av ett nedströms flöde och en mellankylare belägen nedströms om den första kompressorn. Mellankylaren har ett första bränsleupp- värmningssystem, vilket är försett med ett utlopp för upp- värmt bränsle. Mellankylaren innefattar även ett andra mellan-- kylarsteg, vilket har en ingângsöppning för matarvatten och en utloppsöppning för matarvatten, varvid matarvatteninlopps- öppningen är kopplad till en källa för tillförsel av vatten.
En andra kompressor är belägen nedströms om mellankylaren och ett förbränningsområde är beläget nedströms om den andra kompressorn. Föflmfiàuüngsområdet är kopplat till bränsleut- loppsöppningen och en turbin är belägen nedströms om för- bränningsomrâdet..En turbinutblåsningsvärmeväxlare är belägen nedströms om turbinen och värmeväxlaren är kopplad till matarvattenutloppsöppningen. 466 465 ~ Uppfinningen innefattar även en turbinmotor med en första kompressor för alstring av ett nedströms flöde och en mellankylare belägen nedströms om den första kompressorn.
Mellankylaren har ett första bränsleuppvärmningssystem med ett utlopp för uppvärmt bränsle. Mellankylaren har även ett mellankylarsteg med en vatteninloppsöppning. En andra kompressor är belägen nedströms om mellankylaren och ett förbränningsområde är beläget nedströms om den andra kompressorn. Förbränningsområdet är kopplat till bränsleutloppsöppningen och en turbin är belägen nedströms om förbränningsområdet.
Detaljbeskrivning av föredragna utföringsformer I fig. 1 innefattar en turbinmotor 10 en första kompressor , vilken alstrar ett nedströms flöde, en mellankylare 24 belägen nedströms om kompressorn 20, en andra kompressor 28 belägen nedströms om mellankylaren 24, ett förbrännings- område 32 beläget nedströms om den andra kompressorn 28, första, andra och tredje turbiner 36, 37 resp. 38 belägna nedströms om förbränningsomrâdet 32, och en turbinutblås- ningsvärmeväxlare 40 belägen nedströms om de första, andra och tredje turbinerna 36, 37 resp. 38.
Mellankylaren 24 innefattar ett första mellankylarsteg 44, ett andra mellankylarsteg 46 och typiskt ett tredje mellan- kylarsteg 48. Det första steget 44 har typiskt första steg- ingångs- och utgângsöppningar 52 resp. 54. Den första steg- ingångsöppningen 52 är kopplad till en anordning för till- förande av vatten 58 och utgångsöppningen 54 är kopplad till en bränslevärmare 60 via en vatteninloppsöppning 62 hos bränsleuppvärmaren 60. Bränslevärmaren 60 har även en vattenutloppsöppning 64 och såväl ett bränsleinlopp 66 som ett bränsleutlopp 68. Bränsleinloppet 66 är kopplat till en anordning för tillförande av bränsle 69 och bränsleutloppet 68 är kopplat till förbränningsområdet 32. Det andra mellan- kylarsteget 46 har en matarvatteninloppsport 70 och en matar- vattenutloppsport 72. Matarvatteninloppsporten 70 är kopplad Q4ee"4e5 till en matarvattentillförselanordning 73 och matarvatten- utloppsporten 72 är kopplad till turbinutblåsningsvärme- växlaren 40 via en matarvattenventil 74. Det tredje mellan- kylarsteget 48 har tredje steginlopps- och utloppsöppningar 76 resp. 78. Den tredje steginloppsöppningen 76 är typiskt kopplad till en vattenkylare 80 för att tillföra kylvatten och den tredje stegutgângsöppningen 78 är kopplad till ett hetvatteninlopp 82 hos vattenkylaren 80. Typiskt är het- vatteninloppet 82 kopplat till matarvattenventilen 74 och vattenkylaren 80 är även kopplad till organ för att till- föra vatten 58. Det tredje mellankylarsteget 48 innefattar företrädesvis en värmeväxlare med variabel effektivitet, så att kylningsgraden kan kontrolleras. Företrädesvis är åtminstone en avkännare 92 belägen mellan mellankylaren 24 och den andra kompressorn 28 och är typiskt belägen före eller vid gränsytan till den andra kompressorn 28. Avkänna- ren 92 är kopplad till anordningar som kan variera effek- tiviteten hos det tredje mellankylarsteget 48, såsom vatten- pumpar 94,som kan förändra vattenflödet. Alternativt kan avkännaren 92 vara kopplad till en ventil 96, vilken kan omdirigera åtminstone en del av det uppvärmda vattnet för att förbikoppla vattenkylaren 80 för att öka vattentempe- raturen som tillföres det tredje mellankylarsteget 48 genom den tredje steginloppsöppningen 76 för att därigenom höja lufttemperaturen vid inloppet till den andra komp- ressorn 28.
Den första kompressorn 20, andra kompressorn 28, för- bränningsomrâdet 32 och första, andra samt tredje turbiner 36, 37 resp. 38 är typiskt utförda med utnyttjande av standardteknik som är välkänd inom detta område, företrä- desvis den teknik som utnyttjas vid en gasturbinmotor av den typ som utvecklats för flygplansmotorer. Den första kompressorn 20 kan vara antingen en kompressor av axial- eller centrifugaltyp utförd så att den komprimerade luften kan avledas till mellankylaren 24. Den första turbinen 36 är vanligen ansluten till den andra kompressorn 28, den 466 465 f andra turbinen 37 är vanligen ansluten till den första kompressorn 20 och den tredje turbinen 38 är vanligen en effektturbin, som är ansluten till en uttagsaxel för effektalstring. De första och andra mellankylarstegen 44 resp. 46 utgöres företrädesvis av luft till vatten-värme- växlare,varvid både de första och andra mellankylarstegen företrädesvis är konstruerade för maximal verkningsgrad (5), varvid E definieras såsom: tzs ' tzo 28 ' t52,7o,76 i vilken t28 är inloppsvattentemperaturen i grader Rankine (OR), tzo är utloppslufttemperaturen i OR och t52,70'76 är inloppsvattentemperaturen i OR. Mellankyla- rens 24 maximala verkningsgrad begränsas vanligen till följd av kostnader och storleksgränser och verkningsgraden ligger vanligen mellan ca 0,65 och 0,94 och är typiskt ca 0,90. Det första mellankylarsteget 44 är typiskt dimen- sionerat för att uppvärma hela motorbränsleflödet(-flödena) så mycket som möjligt utan kokning eller krav på överdrivet stora bränslemunstycken. Det andra mellankylarsteget 46 är dimensionerat för att uppvärma den totala mängden matar- vatten så mycket som möjligt men även med beaktande av praktisk dimensionering av turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40 såsom kokare för att reducera utblåsningskanaltempe- raturen så mycket som är praktiskt möjligt inom kostnads- och volymgränserna.
Företrädesvis är en retarderare anordnad mellan den första kompressorn 20 och mellankylaren 24. Retarderaren inne- fattar typiskt en ledning, vars diameter ökar mot mellan- kylaren 24 för att reducera hastigheten hos den komprime- rade luften från ca 0,5 mach till ca 0,1 mach under kont- roll av flödesturbulens. 466 465 Anordningen för tillförande av vatten 58 och matarvatten- tillförselanordningen 73 utgöres typiskt av ett lednings- system som i funktion är anslutet till en lämplig vatten- källa, såsom en damm eller förråd av behandlat vatten.
Det bör noteras att separata ledningssystem kan anslutas till separata vattenförråd eller att delvis kombinerade ledningssystem kan anslutas till samma vattenförråd för åstadkommande av anordningar för tillförande av vatten 58 och matarvattentillförselorgan 73. Beroende på vatten- kvalitet kan en vattenrenare 90 vara kopplad till anord- ningen för tillförande av vatten 58 och nämnda vattentill- förselorgan 73. Typiskt är vattenrenaren 90 åtminstone in- kopplad mellan vattenkällan och matarvatteninloppsöppningen 70, så att vatten som tillföres av det andra mellankylar- steget 46 till turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40 är av tillräcklig kvalitet för âstadkommande av adekvat värme- bortledning utan att åstadkomma icke önskad rest i turbin- utblâsningsvärmeväxlaren 40.
Bränsleuppvärmaren 60 är typiskt en vatten till bränsle- värmeväxlare med maximal verkningsgrad. Det bör noteras, att det första mellankylarsteget även kan vara en direkt luft till bränsle-värmeväxlare. Till följd av säkerhets- beaktanden cirkuleras emellertid vanligen ej bränsle direkt genom mellankylaren 24, för att undvika bränsle- läckage in i den andra kompressorn 28.
Det tredje mellankylarsteget 48 innefattar företrädesvis en värmeväxlare med variabel verkningsgrad. Värmeväxlaren är tillverkad med utnyttjande av standardteknik och den variabla verkningsgraden åstadkommes genom att styra mäng- den vatten eller temperaturen hos det vatten som passerar genom värmeväxlaren.
Det bör noteras, att de första, andra och tredje mellan- kylarstegen 44, 46 resp. 48 kan förekomma i önskad ordning nedströms om kompressorn 20. Exempelvis kan det andra 466 465 mellankylarsteget 46 vara beläget intill den första komp- ressorn 20. För att erhålla maximal verkningsgrad är det emellertid önskvärt att ha det första mellankylarsteget 44 för bränsleuppvärmning intill den första kompressorn , så att bränslet får maximal värmeupptagning.
Avkännaren 92 kan utgöras av varje typ av lämplig av- kännare, såsom en fuktighetssensor och en temperatur- sensor, såsom beskrivs av Paul H. Kydd m.fl. i det ameri- kanska patentet 3.639.347 med titeln "Steam Injection In Gas Turbines Having Fixed Geometry Components" som inför- livas härmed genom denna referens.
Vattenkylaren 80 kan utgöras av varje typ av vattenkylar- organ, sâsom ett kyltorn eller kyldamm.
Turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40 kan utgöras av valfri typ av värmeväxlare som uppvärmer vatten. Typiskt utgöres turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40 av en kokare eller serie av kokare. Alternativt kan andra system utnyttjande en värmeväxlare, såsom en kemisk rekuperator, utnyttjas, i vilken vattnet matas till återbildare. I fallet med en kokare eller flera kokare kopplas, såsom anges i fig. 1, utgången hos kokarna till turbinmotorn, såsom till för- bränningsområdet 32 eller till fronterna hosadla turbinerna.
I funktion komprimeras luft av den första kompressorn 20 och som ett resultat av denna kompression uppvärms luften.
Den uppvärmda luften bringas sedan passera genom mellan- kylaren 24, i vilken temperaturen hos luften reduceras. 1Medan den uppvärmda, komprimerade luften passerar genom mellankylaren 24 mottar det första mellankylarsteget 44 vatten från anordningen för tillförande av vatten 58 genom det första stegets inloppsöppning 52. Vattnet upp- värms genom cirkulation genom det första mellankylarsteget 44 och utmatas sedan genom det första stegets utloppsöpp- ning 54. Det uppvärmda vattnet passerar sedan in i vatten- 4466 465 inloppsöppningen 62 hos bränsleuppvärmaren 60 och cirkule- rar genom bränsleuppvärmaren 60 samt utmatas genom vatten- utloppsöppningen 64. Samtidigt mottages bränsle från anord- ningen för tillförande av bränsle 69 genom bränsleinlopps- öppningen 66 och cirkuleras genom bränsleuppvärmaren 60. överföringen av värme från det cirkulerande vattnet till bränslet uppvärmer bränslet och därpå utmatas det uppvärmda bränslet genom bränsleutloppsöppningen 68 och strömmar in i förbränningsomrâdet 32. Det kylda men varma vattnet som ut- matas från bränsleuppvärmaren 60 återföres antingen till kyltornet, dumpas eller kan sprayinjiceras i det tredje steget om detta utgöres av ett förångningssteg.
Vatten från matarvattentillförselorganen 73 strömmar också in i det andra mellankylarsteget 46 för att tjäna som matar- vatten för turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40. Detta vatten strömmar in genom matarvatteninloppsöppningen 70, cirkulerar genom det andra mellankylarsteget 46 och utmatas sedan genom matarvattenutloppsporten 72. Det uppvärmda matarvattnet flyter sedan in i turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40. I frân- varo av värmeväxlaren 40 eller då värmeväxlaren 40 är från- kopplad exempelvis för underhåll kan alternativt matarvattnet omdirigeras bort från värmeväxlaren 40 med hjälp av matar- vattenventilen 74 in i hetvatteninloppsöppningen 82 hos vattenkylaren 80. Om turbinutblåsningsvärmeväxlaren 40 är en kokare tillhandahåller företrädesvis kokaren superupp- hettad ånga för injektion i motorn¿såsom beskrivs i det amerikanska patentet nr 4.631.914 av samma uppfinnare och med titeln "Gas Turbine Engine of Improved Thermal Efficiency" vilken införlivas härmed genom denna referens. Typiskt kan ca 90 procent (%) av värmen avlägsnas medelst de första och andra stegen 44 resp. 46. Det tredje steget 48 åstadkommer ytterligare kylning genom att mottaga vatten vid inlopps- öppningen 76, såsom det vatten som utmatas genom det tredje stegets utloppsöppning 78. Denna mellankylare 24 förbättrar prestandan hos en ånginjicerad effektmotor både avseende specifik effekt och termisk verkningsgrad. Verkningsgraden 466 465 ökas genom återvinning av värmeenergi genom uppvärmning av 'bränslet och uppvärmning av matarvatten till turbinutblås- ningsvärmeväxlaren 40. Speciellt ökas effekten genom utnytt- jande av mellankylare 24 med flera steg för slutlig kylning av luftflödet till dess lägsta tillåtna temperatur. Det andra mellankylarsteget 46, vilket tjänar såsom matarvatten- uppvärmaren, överför faktiskt värmen från mellankylaren till utblåsningskanalen, där den kan återvinnas. Det är praktiskt att reducera utblåsningskanaltemperaturen till så lågt som 265°F. Mellankylaren reducerar även den resul- terande ' kylflödestemperaturen och reducerar i hög grad rotorhastigheten. Dessa effekter medger således ökning av gasturbinmotorns tändtemperatur.
'Avkännaren 92 möjliggör en värmeväxlare med variabel verk- ningsgrad genom att kontrollera storleken av vattenflödet eller temperaturen hos vattnet, som cirkulerar genom det tredje mellankylarsteget 48. Då förhöjda fuktighetsnivåer detekteras av avkännaren 92 avger denna en signal, såsom en analog signal motsvarande fuktighetsnivån. Denna signal åstadkommer därvid en signal till pumpen 94, vilken reduce- rar flödet genom det tredje mellankylarsteget 48, vilket resulterar i mindre kylning och ökad temperatur hos den luft som avgår från mellankylaren 24, vilket reducerar den relativa fuktigheten vid luftingângen hos den andra komp- ressorn 28. Alternativt kopplas avkännaren till en ventil 96, vilken bringar en del av det uppvärmda vattnet att passera förbi och omkring vattenkylaren 80 till det tredje stegets ingångsöppning 76, varigenom temperaturen hos det vatten ökar som cirkulerar i det tredje mellankylarsteget 48. Värmeväxlaren med variabel verkningsgrad ger, då den är kopplad till fuktighetsavkännaren 92, möjlighet att styra den relativa fuktigheten hos den luft som tillföres den andra kompressorn 28, för att undvika kondensation.
Typiskt styrs fuktigheten så att den ligger mellan ca 85% och 95% och är företrädesvis ca 90%. Möjligheten att styra den relativa fuktigheten medger att man kan minimera eller I 466 465 eliminera kondensation i motorn, som kan leda till blad- erosion om storleken hos de kondenserade vattendropparna är alltför stor.
Såsom visas i fig. 2, i vilken samma beteckningar hänför sig till lika element som i fig. 1, kan det tredje mellan- kylarsteget 48 innefatta en förångningskylare 49. Företrä- desvis består det tredje mellankylarsteget 48 endast av en förângningskylare 49, vilken är kopplad till och belägen intill den andra kompressorn 28, så att väsentligen ingen värme går förlorad överbord i systemet, varför de energiför- luster minimeras som avgår direkt till omgivningen från en vattenkylare eller dumpningsledning. Lämpligen är en accele- rator 110 anordnad framför den position i vilken vatten injiceras i förångningskylaren 49. Acceleratorn 110 inne- fattar typiskt en ledning med en gradvis minskande diameter för att öka lufthastigheten från ca 0,1 Mach till ca 0,5 Mach.
Det är vanligen önskvärt att anordna ett förångningskyl- vattensteg 120 framför det tredje mellankylarsteget 48. För- ångningskylvattensteget 120 har förångningssteginloppsöpp- ningar och -utloppsöppningar 122 resp. 124. Förångningssteg- inloppsöppningen 122 är företrädesvis kopplad till en för- ângarvattenmatning 126 och förångningsstegutloppsöppningen 124 är kopplad till en högtryckspump 127, vilken är kopplad till en vattensprayinjektor 128 i förångningskylaren. För- ångarvattenmatningen 126 är företrädesvis kopplad till vattenutloppsöppningen 64 hos bränsleuppvärmaren 60 och matarvattenventilen 74. Förângarvattenmatningen 126 är även företrädesvis kopplad till en vattenkälla 129 och en vatten- dumpningsledning 130. Avkännaren 92 är kopplad till hög- tryckspumpen 127.
Funktionen hos utföringsformen i fig. 2 är lik den i fig. 1.
Då emellertid komprimerad luft passerar genom de första och andra mellankylarstegen 44 resp. 46 och strömmar in i det tredje mellankylarsteget 48 i stället för i vattenkylaren 80 som åstadkommer kylningen, injiceras vatten i systemet vid högt tryck upp till ca 13790 kN/m2 (absolut) för att 466 465 11 bilda en fin dimma och förångas sedan, varvid den åstad- kommer den ytterligare systemkylningen. Vattnet som inji- ceras uppvärms företrädesvis genom att man utnyttjar en del av vattnet som cirkulerar genom bränslevärmaren 60 eller alternativt kan förångaren utnyttja matarvatten från matarvattenventilen 74, speciellt då turbinutblåsningsvärme- växlaren 40 förbigås. Detta vatten utmatas från bränsle- värmaren 60 genom vattenutloppsöppningen 64 och passerar in i förângarvattenmatningen 126. Ytterligare vatten erhålles via vattenkällan 129 och överskottsvatten dumpas genom vattendumpningsledningen 130, vilken kan vara kopplad till en vattenkylare. Det vatten som tillföres från förångar- vattenmatningen 126 passerar sedan genom förångningssteg- inloppsöppningen 122 och vattnet uppvärms genom cirkulation i förångningskylarvattensteget 120 och utmatas genom för- ångningsstegutgången 124. Vattnet passerar sedan genom hög- tryckspumpen 127 och utmatas i mellankylaren 24 genom vattensprayinjektorn 128. Den mängd vatten som genom hög- tryckspumpen 127 injiceras i motorn styrs av avkännaren 92, som detekterar fuktigheten och sänder en motsvarande signal till högtryckspumpen 127. Detta system skiljer sig från ett fullständigt förångningskylsystem till följd av att det genom utnyttjande av icke-förångningskylsteg minimerar vattenångan i cykeln och därigenom även den mängd ånga som slutligen går förlorad under motorns cykel till utblåsnings- kana1en_ Då vidare förångningskylaren företrädesvis är be- lägen framför och intill den andra kompressorn 28 kan luften accelereras för att strömma in i den andra kompressorn 28 och denna luftflödesacceleration kan även förbättra för- ångningsförmågan. Genom att uppvärma förângningskylarvattnet i förångningskylarvattensteget 120 kan dessutom det vatten som injiceras av förångningskylaren uppvärmas för att ytter- ligare förbättra förångningen.
Beroende på omgivningens relativa fuktighet kan viss del av det vatten som utmatas från bränslevärmaren behöva dumpas överbord in i en kyldamm. Denna mängd kan för inkopplade _ 466 465 12 kokare vara 0-910 g vatten per sekund (approximativt 9 liter per minut) vid ca 90°F för en relativ fuktighet i omgiv- ningen pâ 60%. För en lägre omgivande fuktighet behöver inget vatten dumpas överbord.

Claims (27)

466 465 ~ 13 4 5 Patentkrav
1. Turbinmotor k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar: en första kompressor (20) för alstring av ett nedströms flöde, en mellankylare (24) belägen nedströms om nämnda första kompressor (20), vilken mellankylare (24) har ett första bränsleuppvärmningssystem (60) med ett utlopp (68) för upp- värmt bränsle, ett andra mellankylarsteg (46) med en matar- vatteninloppsöppning (70) och en matarvattenutloppsöppning (72), vilken matarvatteninloppsöppning är kopplad till en anordning (73) för tillförande av vatten, I en andra kompressor (28) belägen nedströms om nämnda mellan- kylare, ett förbränningsområde (32) beläget nedströms om nämnda andra kompressor (28), vilket förbränningsområde (32) är kopplat till nämnda bränsleutloppsöppning (60), och en turbin (36/ 37, 38) belägen nedströms om nämnda för- bränningsområde (32).
2. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda bränsleuppvärmningssystem (60) innefattar ett första mellankylarsteg (44) med första steginlopps- och utlopps- öppningar (52, 54), vilken inloppsöppning (52) är kopplad till organ (58) för tillförande av vatten och nämnda utlopps- öppning (54) är kopplad till en bränsleuppvärmare (60), vil- ken bränsleuppvärmare (60) har en bränsleinloppsöppning (66) och nämnda bränsleutloppsöppning (68), vilken bränsleinlopps- öppning (66) är kopplad till organ för tillförande av bränsle (69). i
3. Motor enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första mellankylarsteg (44) är beläget intill nämnda första kompressor (20). '4ee 465 14 _ x
4. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett tredje mellankylarsteg (48).
5. Motor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tredje mellankylarsteg (48) utgöres av en värmeväxlare med variabel verkningsgrad.
6. Motor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett tredje mellankylarsteg (48) med tredje steginlopps- och utloppsöppningar (76, 78), som är kopplade till en vattenkylare.
7. Motor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tredje mellankylarsteg (48) är kopplat till en fuk- tighetsavkännare (92), som styr verkningsgraden hos nämnda tredje mellankylarsteg.
8. Motor enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda fuktighetsavkännare (92) är belägen mellan mellan- kylaren och den andra kompressorn.
9. Motor enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tredje mellankylarsteg (48) är kopplat till åtmin- stone en pump (94) för styrning av vattenflöde och att nämnda pump är kopplad till nämnda fuktighetsavkännare.
10. Motor enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett tredje mellankylarsteg (48) med tredje steginlopps- och utloppsöppningar (76, 78), som är kopplade till en vattenkylare (80), i vilken nämnda tredje mellan- kylarsteg (48) är kopplat till åtminstone en ventil (96) för omdirigering av en del av vattnet så att detta passerar förbi nämnda vattenkylare (80) och varvid nämnda ventil (96) är kopplad till nämnda fuktighetsavkännare (92).
11. Motor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tredje mellankylarsteg (48) utgöres av en förång- 466 465 ~ '15 ningskylare (49).
12. Motor enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mellankylare (24) vidare innefattar ett förângnings- kylarvattensteg (120) med förångarsteginlopps- och utlopps- öppningar (122, 124), i vilken förångarstegutloppsöppningen (124) är kopplad till förångningskylaren (49).
13. Motor enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att en accelerator (110) är belägen framför nämnda förângnings- kylare (49).
14. Motor enligt krav 11, k ä n n e t e C k n a d av att nämnda förângningskylare (49) är kopplad till en fuktighets- avkännare (92) för styrning av den mängd vatten (128) som injiceras i nämnda förângningskylare.
15. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en turbinutblåsningsvärmeväxlare (40) ned- ströms om turbinen, vilken värmeväxlare är kopplad till matarvattenutloppsöppningen (72).
16. Motor enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda turbinutblåsningsvärmeväxlare (40) är en kokare och nämnda kokare har en ångutloppsöppning som är kopplad till nämnda motor.
17. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra mellankylarsteg (46) utgöres av en värmeväxlare med variabel verkningsgrad.
18. Motor enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra mellankylarsteg (46) även har en utloppsöpp- ning (72) och att nämnda inlopps- och utloppsöppningar (70, 72) är kopplade till en vattenkylare (80).
19. Motor enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att \ 4ee_4es 16 " nämnda andra mellankylarsteg (46) är kopplat till en fuk- tighetsavkännare (92), vilken styr verkningsgraden.
20. Motor enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda fuktighetsavkännare (92) är belägen mellan mellan- kylaren (24) och den andra kompressorn (28).
21. Motor enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra mellankylarsteg (46) är kopplat till åtminstone en pump (94) för styrning av vattenflöde och att nämnda pump (94) är kopplad till nämnda fuktighetsavkännare (92).
22. Motor enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra mellankylarsteg (46) är kopplat till åtminstone en ventil (96) för att omdirigera en del av vattnet, så att detta passerar förbi nämnda vattenkylare, och att nämnda ventil (96) är kopplad till nämnda fuktighetsavkännare (92).
23. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra mellankylarsteg (46) utgöres av en förångnings- kylare (49).
24. Motor enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mellankylare (24) dessutom innefattar ett förångnings- kylarvattensteg (120) med förångarsteginlopps- och utlopps- öppningar (122, 124), i vilken förångarstegutloppsöppningen (124) är kopplad till nämnda inloppsöppning (128) hos nämnda förångningskylare (49).
25. Motor enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av att en accelerator (110) är anordnad framför nämnda förångnings- kylare (49).
26. Motor enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda förångningskylare (49) är kopplad till en fuktighets- avkännare (92) för styrning av den mängd vatten som injiceras (128) i nämnda förångningskylare (49). 466 465 ~ 17 ,
27. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mellankylare vidare innefattar ett tredje matarvatten- mellankylarsteg (48) med matarvatteninlopps- och utloppsportar (76, 78) och att nämnda matarvattenutloppsport (78) är kopplad till en turbinutblåsningsvärmeväxlare (40).
SE8904102A 1988-12-06 1989-12-05 Gasturbinmotor med en seriemellankylare SE466465B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/280,403 US4949544A (en) 1988-12-06 1988-12-06 Series intercooler

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8904102D0 SE8904102D0 (sv) 1989-12-05
SE8904102L SE8904102L (sv) 1990-06-07
SE466465B true SE466465B (sv) 1992-02-17

Family

ID=23072937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8904102A SE466465B (sv) 1988-12-06 1989-12-05 Gasturbinmotor med en seriemellankylare

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4949544A (sv)
JP (1) JPH02211331A (sv)
GB (1) GB2227796B (sv)
IT (1) IT1239543B (sv)
SE (1) SE466465B (sv)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2093683C (en) * 1992-05-14 2002-10-15 William Miller Farrell Intercooled gas turbine engine
DE4237664A1 (de) * 1992-11-07 1994-05-11 Asea Brown Boveri Verfahren zum Betrieb eines Turboverdichters
US5392595A (en) * 1993-08-06 1995-02-28 United Technologies Corporation Endothermic fuel energy management system
US5535584A (en) * 1993-10-19 1996-07-16 California Energy Commission Performance enhanced gas turbine powerplants
US5881549A (en) * 1993-10-19 1999-03-16 California Energy Commission Reheat enhanced gas turbine powerplants
AU8122794A (en) * 1993-10-19 1995-05-08 State Of California Energy Resources Conservation And Development Commission Performance enhanced gas turbine powerplants
US5490377A (en) * 1993-10-19 1996-02-13 California Energy Commission Performance enhanced gas turbine powerplants
GB2307034B (en) * 1995-10-28 1999-03-31 Victor Mfg Ltd Refrigerated display unit
JP2877098B2 (ja) 1995-12-28 1999-03-31 株式会社日立製作所 ガスタービン，コンバインドサイクルプラント及び圧縮機
USRE38831E1 (en) 1997-06-30 2005-10-18 Hitachi, Ltd. Gas turbine having water spray injection control
SG104914A1 (en) 1997-06-30 2004-07-30 Hitachi Ltd Gas turbine
USRE39092E1 (en) * 1997-06-30 2006-05-09 Hitachi, Ltd. Gas turbine with water injection
US6430931B1 (en) * 1997-10-22 2002-08-13 General Electric Company Gas turbine in-line intercooler
US6484508B2 (en) 1998-07-24 2002-11-26 General Electric Company Methods for operating gas turbine engines
US6553753B1 (en) 1998-07-24 2003-04-29 General Electric Company Control systems and methods for water injection in a turbine engine
US6470667B1 (en) 1998-07-24 2002-10-29 General Electric Company Methods and apparatus for water injection in a turbine engine
US6363706B1 (en) 1998-12-24 2002-04-02 Alliedsignal Apparatus and method to increase turbine power
DE10041413B4 (de) * 1999-08-25 2011-05-05 Alstom (Switzerland) Ltd. Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
US6598801B1 (en) 2000-11-17 2003-07-29 General Electric Company Methods and apparatus for injecting water into gas turbine engines
DE10134612A1 (de) * 2001-02-27 2002-09-05 Alstom Switzerland Ltd Gasturbinenanlage und Verfahren zur Begrenzung eines kritischen Prozesswertes
US7905722B1 (en) 2002-02-08 2011-03-15 Heath Rodney T Control of an adjustable secondary air controller for a burner
US6883502B2 (en) * 2003-06-16 2005-04-26 Caterpillar Inc. Fluid/liquid heat exchanger with variable pitch liquid passageways and engine system using same
ES2292886T3 (es) * 2003-08-13 2008-03-16 Siemens Aktiengesellschaft Planta de turbina a gas.
US20050121532A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-09 Reale Michael J. System and method for district heating with intercooled gas turbine engine
US7272933B2 (en) * 2004-01-28 2007-09-25 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
US7284377B2 (en) * 2004-05-28 2007-10-23 General Electric Company Method and apparatus for operating an intercooler for a gas turbine engine
US7111462B2 (en) * 2004-07-21 2006-09-26 Steward-Davis International, Inc. Onboard supplemental power system at varying high altitudes
US7089744B2 (en) * 2004-07-21 2006-08-15 Steward Davis International, Inc. Onboard supplemental power system at varying high altitudes
US20070186770A1 (en) * 2004-09-22 2007-08-16 Heath Rodney T Natural Gas Vapor Recovery Process System
US9353315B2 (en) * 2004-09-22 2016-05-31 Rodney T. Heath Vapor process system
US7254950B2 (en) * 2005-02-11 2007-08-14 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
ITAQ20050007A1 (it) * 2005-05-19 2006-11-20 Roberto Carapellucci Metodo di potenziamento con iniezione di vapore per impianti a ciclo combinato
US8584464B2 (en) * 2005-12-20 2013-11-19 General Electric Company Gas turbine engine assembly and method of assembling same
US8529215B2 (en) 2008-03-06 2013-09-10 Rodney T. Heath Liquid hydrocarbon slug containing vapor recovery system
US20100040989A1 (en) * 2008-03-06 2010-02-18 Heath Rodney T Combustor Control
US8864887B2 (en) 2010-09-30 2014-10-21 Rodney T. Heath High efficiency slug containing vapor recovery
US8683961B2 (en) * 2011-12-19 2014-04-01 Chrysler Group Llc Fluid system and method of controlling fluid flow for an intercooler
WO2013147953A1 (en) * 2011-12-30 2013-10-03 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Aircraft propulsion gas turbine engine with heat exchange
WO2013170190A1 (en) 2012-05-10 2013-11-14 Heath Rodney T Treater combination unit
US20140027097A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Ian Alexandre Araujo De Barros Heat Exchanger for an Intercooler and Water Extraction Apparatus
US9291409B1 (en) 2013-03-15 2016-03-22 Rodney T. Heath Compressor inter-stage temperature control
US9527786B1 (en) 2013-03-15 2016-12-27 Rodney T. Heath Compressor equipped emissions free dehydrator
US9932989B1 (en) 2013-10-24 2018-04-03 Rodney T. Heath Produced liquids compressor cooler
CN103742269B (zh) * 2014-01-07 2017-02-08 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 燃机电厂利用天然气降压冷量的节能系统
FR3028291B1 (fr) * 2014-11-07 2019-04-12 Airbus Helicopters Installation motrice munie d'un dispositif de refroidissement a deux etages de l'air d'admission d'un turbomoteur
JP6805924B2 (ja) * 2017-03-27 2020-12-23 株式会社Ihi 燃焼装置及びガスタービンエンジンシステム
USD971261S1 (en) * 2020-10-16 2022-11-29 Resource Intl Inc. Intercooler pipes for automotive applications
USD956819S1 (en) * 2021-01-08 2022-07-05 Resource Intl Inc. Intercooler pipe for automotive applications

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB585334A (en) * 1941-05-14 1947-02-05 Alan Arnold Griffith Improvements in or relating to internal-combustion turbines
US2407165A (en) * 1941-06-21 1946-09-03 Kreitner Johann Method and means for improving power production in combustion turbines
GB620983A (en) * 1946-03-11 1949-04-01 Rateau Soc Improvements in or relating to motor groups including a high power gas turbine showing a high efficiency for fractionary loads
US2584232A (en) * 1946-09-04 1952-02-05 Rateau Soc Gas turbine power plant, including means to treat combustion products between successive stages of expansion
GB1212511A (en) * 1967-01-23 1970-11-18 Atomic Energy Authority Uk Improvements in power generating plant
JPS5368308A (en) * 1976-12-01 1978-06-17 Hitachi Ltd Air temperature controller for combustor of gas turbine
NL7800077A (nl) * 1978-01-03 1979-07-05 Thomassen Holland Bv Gasturbine-installatie.
JPS5532930A (en) * 1978-08-28 1980-03-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine equipment
US4592204A (en) * 1978-10-26 1986-06-03 Rice Ivan G Compression intercooled high cycle pressure ratio gas generator for combined cycles
DE2909675C3 (de) * 1979-03-12 1981-11-19 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Verfahren zur kondensatfreien Zwischenkühlung verdichteter Gase
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
JPS5779224A (en) * 1980-11-04 1982-05-18 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Heat recovering method
US4569195A (en) * 1984-04-27 1986-02-11 General Electric Company Fluid injection gas turbine engine and method for operating
US4660632A (en) * 1984-08-30 1987-04-28 Ga Technologies Inc. Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
SE8904102L (sv) 1990-06-07
IT1239543B (it) 1993-11-05
SE8904102D0 (sv) 1989-12-05
GB2227796A (en) 1990-08-08
IT8922553A1 (it) 1991-05-30
GB2227796B (en) 1993-06-09
JPH02211331A (ja) 1990-08-22
GB8926979D0 (en) 1990-01-17
IT8922553A0 (it) 1989-11-30
JPH0587651B2 (sv) 1993-12-17
US4949544A (en) 1990-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE466465B (sv) Gasturbinmotor med en seriemellankylare
US7481060B2 (en) Method for operating a power plant
US5490386A (en) Method for cooling a low pressure steam turbine operating in the ventilation mode
EP1905964B1 (en) Gas turbine engine
CA2347059C (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
US7448217B2 (en) Power plant
US6560966B1 (en) Method for operating a power plant having turbine cooling
US7096659B1 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
US6578354B2 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
SE466464B (sv) Turbinmotor med luft- och aangkylning samt saett foer kylning av turbinmotor
US20060112693A1 (en) Method and apparatus for power generation using waste heat
US20030033812A1 (en) Method for cooling turbine blades/vanes
US20110179793A1 (en) Method for operating an internal combustion engine having a steam power plant
US3919839A (en) Combustion gas turbine/steam generator plant
US3374621A (en) Gas turbine auxiliary for steam power plants
JPH09125910A (ja) 発電プラントの運転法
JPH09217603A (ja) パワープラントの運転法
JP2868524B2 (ja) ガスタービン機関とその動力出力を増加する方法
US4023367A (en) Steam engine for a motor vehicle
EP1680590B1 (en) A method of reducing the nitrogen oxide emissions (nox) of a supercharged piston engine and a piston engine arrangement
US20020189262A1 (en) Method for operating a steam turbine , and a turbine system provided with a steam turbine that functions according to said method
RU2067683C1 (ru) Трехконтурный парогазовый реактивный двигатель
GB2445486A (en) Gas turbine engine exhaust plume suppression
JP2021067420A (ja) 排熱回収システム
RU2128294C1 (ru) Способ организации рабочего процесса в двухконтурном турбореактивном двигателе

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8904102-4

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed