[发明专利]一种用于间冷循环船用燃气轮机的喷淋式水温调节装置

说明书

一种用于间冷循环船用燃气轮机的喷淋式水温调节装置，它涉及间冷循环船用燃气轮机技术领域。本发明解决了现有的间冷循环船用燃气轮机换热器存在冷热水掺混不均匀，难以控制冷热水的掺混比例，导致去往海水换热器入口水温不固定的问题。本发明的盖板安装在筒体上部，热水环安装在盖板第一圆孔内，热水环底部及内侧壁上均设置若干热水喷淋孔，冷水管竖直同轴插装在热水环的中部，冷水管侧壁上设置若干冷水喷淋孔，多个挡流板由上至下依次水平设置在筒体内部并与筒体的侧壁密封连接，挡流板上设有过渡孔。本发明用于将海水换热器出口的热水与原本应进入海水换热器入口的冷水掺混均匀后再注入海水换热器，达到去往海水换热器入口温度恒定的目的。

技术领域

本发明涉及间冷循环船用燃气轮机技术领域,具体涉及一种用于间冷循环船用燃气轮机的喷淋式水温调节装置。

背景技术

燃气轮机具有体积小、功率密度大、启动快等特点，被广泛应用于航空、舰船、电力和天然气输送等工业领域中。间冷循环是一种新型热力循环方式，通过间冷器降低高压压气机入口空气温度，可实现降低高压压气机耗功、提高燃气轮机出力的目的。海水换热器是间冷循环燃气轮机的核心部件，其作用为使用低温海水带走内循环中高温淡水的热量，降低低压压气机后空气温度的作用。对于船用燃气轮机，需要入口水温可调节，如调节至我国海军条件规定的27℃或美国海军条件规定的32℃，以真实模拟标准海洋环境下船用燃气轮机性能。因此，有必要为间冷循环船用燃气轮机设计专门的水温调节装置。

对间冷循环船用燃气轮机的研究主要集中在以下几个方面：一是间冷循环船用燃气轮机的型号研制，上世纪60年代初，前苏联研制了首台船用间冷回热燃气轮机——гту-20型，并投入到“巴黎公社”号干货船上率先使用；上世纪80年代中期，英国罗罗公司成功实施了简单循环斯贝SMIC机的间冷回热改造，在相同外界条件下，最大功率提升20％，热效率达到了41.5％；上世纪90年代美、英、法三国联合研制了WR-21型间冷回热船用燃气轮机，等等。二是间冷循环船用燃气轮机性能优化分析研究，如海军工程大学的刘德忠针对间冷回热燃气轮机在舰船动力系统中的应用进行了相关分析，并采用实例阐述了间冷回热燃气轮机所产生的积极意义；哈尔滨工程大学的刘顺隆等人采用高阶偏差法对间冷回热燃气轮机的变工况性能进行了计算，并对其总体与系统做了相关分析；七〇三研究所的闻雪友、肖东明等人对间冷循环改造进行了可行性研究分析，并针对不同方案下的间冷器进行了数值模拟和优化。三是间冷循环船用燃气轮机整机或关键部件的仿真技术研究，如任兰学进行了间冷循环船用燃气轮机压气机气动设计方面的研究；文超柱设计了一种间冷器，并通过对通道流场进行数值模拟，分析了该间冷器在不同工况下的工作性能；苏明等人不仅对间冷回热循环燃气轮机中的板翅式换热器进行了结构与性能之间的优化，还进行了换热器数值模拟以及重量与换热性能关系之间的相关研究。虽然国内外学者和企事业单位已开展了大量研究，但从公开资料中看，尚无针对间冷循环船用燃气轮机海水换热器水温调节功能及实现该功能的相关装置或结构的设计工作。

目前间冷循环船用燃气轮机换热器普遍存在的问题是：冷却能力随海水量和海水温度波动变化，海水换热器入口温度不固定，无法准确测试间冷循环船用燃气轮机在标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能。在不同型号的间冷循环船用燃气轮机进行关键性能比较时，由于所处海洋环境温度不同，只能通过性能折算方法进行比对计算。但对于间冷循环燃气轮机，性能折算方法尚不成熟，无统一标准，造成性能比较时的不确定因素过多，影响比较的准确性和客观公正性。

综上所述，现有的间冷循环船用燃气轮机换热器内的水是由来自冷却水塔的高压冷水和来自海水换热器出口的高压热水混合而成，存在冷热水掺混不均匀，难以控制冷热水的掺混比例，导致去往海水换热器入口水温不固定，进而无法准确测试间冷循环船用燃气轮机在标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能的问题。

发明内容