[发明专利]燃气涡轮发动机的回热器

说明书

一种回热器包括整体式热交换器芯，该整体式热交换器芯具有靠近燃烧器入口和涡轮出口的第一侧以及包括排气出口的第二侧。压缩空气入口位于第二侧，压缩空气出口位于第一侧。压缩空气出口将空气供应到燃烧器。第一多个通道将压缩空气入口连接到压缩空气出口。涡轮排气入口位于第一侧，而涡轮排气出口位于第二侧。第二多个通道将涡轮排气入口连接至涡轮排气出口。第一和第二多个通道由分隔板限定，分隔板以螺旋图案径向向外延伸，螺旋图案在相邻的分隔板之间保持基本相等的距离。

技术领域

本文所述的设备总体上涉及燃气涡轮发动机的回热器，并且更具体地，涉及具有整体式热交换器的回热器。

背景技术

从内燃机回收废热的潜在益处是发动机热力学性能的众所周知的方面。但是，废热回收需要附加部件和系统复杂性，必须考虑这些附加部件和复杂性以确定发动机的整体效益。废热回收的一种方法是增加回热式热交换器，以将排气废热转移到预燃烧压缩空气中。向预燃烧空气添加热量减少了获得所需压力以提供发动机功提取潜力所需的燃料量。然而，回热式热交换器增加了发动机的质量和体积，这是回热式器在地面发电中相对普遍而在航空应用中很少见的主要原因。热交换器及其相关的歧管也会在发动机气流中产生压降。质量，体积和工作流体压降都降低了废热回收的好处。此外，附加部件增加了发动机成本。

发明内容

在本发明的一方面，一种回热器包括整体式热交换器芯，该整体式热交换器芯具有靠近燃烧器入口和涡轮出口的第一侧以及与第一侧相对的第二侧。第二侧包括排气出口。压缩空气入口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向外部分处。压缩空气出口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向外部分处。压缩空气出口将空气供应到燃烧器。第一多个通道将压缩空气入口连接到压缩空气出口。涡轮排气入口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向内部分处。涡轮排气出口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向内部分处。第二多个通道将涡轮排气入口连接至涡轮排气出口。第一多个通道和第二多个通道由分隔板限定，分隔板以螺旋图案径向向外延伸，螺旋图案在相邻的分隔板之间保持基本相等的距离，并且第一多个通道中的每一个与第二多个通道中的一个相邻。

在本发明的另一方面，一种燃气涡轮发动机包括压缩机，与该压缩机流体连接的燃烧器以及与该燃烧器流体连接的涡轮。回热器流体连接到压缩机，燃烧器和涡轮。回热器包括整体式热交换器芯，该整体式热交换器芯具有靠近燃烧器入口和涡轮出口的第一侧以及与第一侧相对的第二侧。第二侧包括排气出口。压缩空气入口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向外部分处。压缩空气出口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向外部分处。压缩空气出口将空气供应到燃烧器。第一多个通道将压缩空气入口连接到压缩空气出口。涡轮排气入口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向内部分处。涡轮排气出口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向内部分处。第二多个通道将涡轮排气入口连接至涡轮排气出口。第一多个通道和第二多个通道由分隔板限定，分隔板以螺旋图案径向向外延伸，螺旋图案在相邻的分隔板之间保持基本相等的距离。第一多个通道中的每一个与第二多个通道中的一个相邻。

在本发明的又一方面，一种热交换器包括整体式热交换器芯，该整体式热交换器芯具有第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一入口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向外部分处，并且第一出口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向外部分处。第一多个通道将第一入口连接至第一出口。第二入口位于热交换器芯的第一侧且在热交换器芯的径向内部分处，第二出口位于热交换器芯的第二侧且在热交换器芯的径向内部分处。第二多个通道将第二入口连接到第二出口。第一多个通道和第二多个通道由分隔板限定，分隔板以螺旋图案径向向外延伸，螺旋图案在相邻的分隔板之间保持基本相等的距离。第一多个通道中的每一个与第二多个通道中的一个相邻。

附图说明

图1示出了根据本公开的一方面的在轴向径向平面中的回热器的截面图，其中回热器被集成到燃气涡轮发动机的后部中。

图2示出了根据本公开的一方面的燃气涡轮发动机和回热器的后视图。