[发明专利]燃气涡轮的介质垫

说明书

本发明涉及燃气涡轮的介质垫。本申请提供一种用于冷却燃气涡轮发动机(10)的压缩机(12)中的入口空气流(22)的入口热交换器(105)。入口空气交换器(105)可包括：介质垫(100)，其具有多个介质片材(110)，该多个介质片材(110)具有由非织造合成纤维制成的基本三维轮廓形状(140)；以及热交换介质(32)，其从介质垫(100)的顶部(220)流到底部(230)，以与入口空气流(22)交换热。

技术领域

本申请和产生的专利大体涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地，涉及非织造的合成纤维介质垫，其具有用于改进水流分配和蒸发的表面轮廓，以增加功率。

背景技术

燃气涡轮发动机在诸如功率发生的领域中广泛地使用。传统的燃气涡轮发动机包括用于压缩周围空气的压缩机、用于混合压缩空气与燃料流且燃烧混合物的燃烧器，以及涡轮，涡轮由燃烧混合物驱动，以产生功率和排气。已知用于提高燃气涡轮发动机能够产生的功率量的各种策略。提高功率输出的一种方法是在压缩机上游冷却周围空气。这种冷却可使空气具有较高的密度，从而产生进入到压缩机中的较高的质量流率。进入到压缩机中的较高的质量流率允许较多空气被压缩，以便允许燃气涡轮产生较多功率。另外，冷却周围空气一般可提高热环境中的燃气涡轮发动机的整体效率。

可使用各种系统和方法来冷却进入燃气涡轮发动机的周围空气。例如，可使用热交换器，通过潜(latent)冷却或通过显(sensible)冷却来冷却周围空气。这样的热交换器通常可使用介质垫，以有利于冷却周围空气。这些介质垫可允许热和/或质量在周围空气和冷却剂流之间传递。周围空气与冷却剂流在介质垫中相互作用，以与其交换热。

用于在热交换器中使用的已知介质垫可由例如纤维素纤维等形成。基于纤维素纤维的介质垫大体包括硬化剂，硬化剂设计成在诸如水的冷却剂流过介质垫时，保持介质垫的结构完整性。但是，基于纤维素纤维的介质垫的典型的几何构造一般可能不适合需要大量冷却剂的情形，因为可能存在夹带水的风险。另外，基于纤维素纤维的介质垫可能对流过其中的冷却剂的品质特别敏感。特别地，为了恰当地工作，介质垫可需要对介质垫使用“污染”冷却剂，而非清洁冷却剂或纯冷却剂。例如，来自蒸馏工艺的纯水可分解典型地用于基于纤维素纤维的介质垫的硬化剂，而且可导致介质垫崩塌。

其它已知的介质垫可由非多孔的实心塑料材料形成。这些介质垫大体无法在垫的表面区域上均匀且全面地分配冷却剂流。这种不完整的分配可抑制高效地冷却周围空气。另外，可形成多个干点，而且其导致空气有热条纹。这样的热条纹可能对于燃气涡轮压缩机的运行是有害的。另外，这些介质垫可能无法使冷却剂保持处于较高的空气流速度。

因此需要一种提供较高效的冷却，同时对冷却剂品质不那么敏感的介质垫。另外，当大量冷却剂流过其中时，这种介质垫可保持结构完整性。另外，这种介质垫可减少或防止干斑和产生的热条纹。最后，这种介质垫可使冷却剂保持处于较高的空气流速度。

发明内容

因而本申请和产生的专利提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的压缩机中的入口空气流的入口热交换器。入口空气交换器可包括：介质垫，其具有多个介质片材，该多个介质片材具有由非织造合成纤维制成的基本三维轮廓形状；以及热交换介质，其从介质垫的顶部流到底部，以与入口空气流交换热。

本申请和产生的专利进一步提供一种用于冷却进入到燃气涡轮发动机中的入口空气流的方法。该方法可包括以下步骤：使具有由非织造合成纤维制成的基本三维轮廓形状的介质垫围绕燃气涡轮发动机的入口定位，使纯水从介质垫的顶部流到底部，以及在入口空气流和纯水流之间交换热。

本申请和产生的专利进一步提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的压缩机中的入口空气流的入口热交换器。入口热交换器可包括：介质垫，其具有第一介质片材和第二介质片材；以及水流，其从介质垫的顶部流到底部，以与通过其中的入口空气流交换热。第一介质片材和第二介质片材可包括由非织造合成纤维制成的基本三维轮廓形状。第一介质片材和第二介质片材可在形状上基本相似。