噴霧裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種噴霧裝置。在燃氣輪機壓縮機的吸氣噴霧冷卻中，優(yōu)選將液滴微小化。但是，在進行極微小化的情況下，朝向吸氣的液滴的隨動性變強產(chǎn)生局部化問題。在對燃氣輪機的吸氣噴霧微小液滴進行冷卻的噴霧裝置中，其特征在于，以從外緣部朝向中心部對氣流高速區(qū)域噴霧微小液滴的方式配置噴霧嘴。細分化的氣流在下游的低速區(qū)域合流并混合均勻化后，輸送至旋轉對稱的壓縮機。供水管、噴霧嘴等裝置設置于低速區(qū)域，使得不妨礙氣流。
【專利說明】噴霧裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及對燃氣輪機的吸氣進行噴霧冷卻的噴霧裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中，示出了配置多個用于吸氣噴霧冷卻的噴霧嘴的例子。向噴霧嘴輸送加壓的液體，對吸氣噴霧并進行微?；?。為了使液滴均勻地混合，噴霧嘴設置在紊流大的消音器的背后。
[0003]液滴大小的縮小使液滴群的表面積增加并容易蒸發(fā)。這特別適于在壓縮機級內的吸氣冷卻。通常，液滴通過壓縮機內的時間短，并且需要迅速的蒸發(fā)。再有，由于液滴大小的縮小使隨氣流的隨動性提高，對壓縮機翼的沖突、附著減少。液滴大小的縮小、即微粒化
變得重要。
[0004]此外，作為適于極微?；膰婌F嘴有專利文獻2中公開的技術。記載了如下內容，即、從回轉型噴霧嘴噴霧高溫水并通過快速蒸發(fā)促進微?；?，生成數(shù)μ m的極微小的液滴。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011-7190號公報
[0008]專利文獻2:國際公開第99/67519號

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]本申請的發(fā)明人等所做實驗的結果，作為新的事實，了解了若促進液滴的微?；瑒t液滴局部化。這是由于當從噴霧嘴的孔噴出的液滴的速度一定時，因微?；箯臍饬魇艿降淖枇υ黾?，剛噴霧之后與氣流隨動。
[0011]由此，即使在消音器的出口設置能夠極微小化的噴霧嘴，也不能根本地解決因極微小化而產(chǎn)生的所謂的液滴的局部化。
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種緩和了因極微小化而產(chǎn)生的液滴的局部化的噴霧裝置。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]在本發(fā)明中，以如下方式構成噴霧裝置，S卩、從外緣部向細分化的氣流高速區(qū)域進行噴霧，并且使極微小化的液滴到達中心部。細分化的氣流在下游的低速區(qū)域進行合流并混合均勻化后，被輸送至旋轉對稱的壓縮機。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]即使對極微小化的液滴也能夠緩和局部化，并且能夠抑制合并粗大化。由于均勻地混合了極微小的液滴狀態(tài)的氣流流入壓縮機，因此能夠得到高冷卻效果。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1是將本發(fā)明的一個實施例的噴霧裝置適用于燃氣輪機的整體結構圖。
[0018]圖2是圖1所示的X部的放大圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的實施例2的噴霧裝置的放大圖。
[0020]圖4是從圖3中的消音器的尾游觀察的投影圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的實施例3的噴霧裝置的放大圖。
[0022]圖6是表示將棒狀的吸聲體配置在格柵上的狀態(tài)的圖。
[0023]圖7是表示利用本實施例的噴霧裝置的噴霧方式的原理的圖。
[0024]圖8是表示本發(fā)明的實施例4的噴霧裝置的圖。
[0025]圖中:
[0026]100—吸氣管道，110—過濾器，120—消音器，121—吸聲體，211—壓縮機，212—燃燒器，213—渦輪，300—噴霧嘴，310—供水管，320—超聲波微?；?。
【具體實施方式】
[0027]以下，使用附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。
[0028]實施例1
[0029]圖1是本發(fā)明的噴霧裝置適用于燃氣輪機的結構圖。其中附圖標記100是吸氣管道，附圖標記110是過濾器，附圖標記120是消音器，附圖標記121是吸聲體，附圖標記211是壓縮機，附圖標記212是燃燒器，附圖標記213是渦輪，附圖標記300是噴霧嘴，附圖標記310是供水管。
[0030]吸入至吸氣管道100的空氣在被過濾器110除去粉塵后，經(jīng)由消音器120，導入至壓縮機211。雖然通常在過濾器110使用HEPA過濾器等，但是也可以使用兼有吸氣冷卻與濕式過濾器的蒸發(fā)冷卻器。
[0031]在吸聲體121的背后(出口)設置噴霧嘴300，水從噴霧嘴300向吸氣的高速區(qū)域噴霧。隨著遠離消音器120，吸氣的流動擴大，高速區(qū)域與周圍混合，并接近平均速度。
[0032]圖2是圖1所示的X部的放大圖。圖中，W是吸聲體121間的寬度，L是從吸聲體121出口到噴霧孔301的距離。另外，吸聲體121出口部的A處和比其更靠近尾游側的B處、C處的流體的流速分布如圖中所示。
[0033]通常，高速區(qū)域大致均勻化(圖2中C一C處)是吸聲體之間寬度W的5?20倍，將噴霧位置(噴霧孔301的位置)設置在從吸聲體121出口至高速區(qū)域的寬度W的I?2倍范圍以內，即，優(yōu)選為L〈2W的關系。此外，供水管310、噴霧嘴300的裝置設置在低速區(qū)域(從流體的流動方向觀察吸聲體121的投影面的區(qū)域內)，使得不妨礙氣流。
[0034]在本實施例中，將極微小化的液滴從外緣部向細分化的吸氣的高速區(qū)域進行噴霧，并使其到達中心部。由于噴霧的液滴被極微小，因此與高速區(qū)域的流動隨動。由于細分化的氣流在低速區(qū)域合流并混合均勻化，因此蔓延到吸氣管道100的整體。之后，被送往旋轉對稱的壓縮機211。由于極微小化的液滴均勻地分布并流入壓縮機211，因此能得到高蒸發(fā)冷卻效果。此外，雖然假定將輸送高壓水并進行微粒化的、所謂的單流體噴嘴作為噴霧嘴，但是也能夠向作為單流體噴嘴的一種的渦流型噴霧嘴加壓并輸送100°C以上的高溫水。
[0035]實施例2
[0036]圖3是表示本發(fā)明的第二實施例的圖。從吸聲體121由近到遠的順序依次設置第一噴霧嘴300a以及第二噴霧嘴300b。在進行了極微?；那闆r下，因為局部化成為問題，所以優(yōu)選每個噴霧嘴的流量少。因此，在本實施例中，使每個噴霧嘴的流量變少，并利用第一噴霧嘴300a對高速區(qū)域的中央?yún)^(qū)域進行噴霧，利用第二噴霧嘴300b對高速區(qū)域的周邊區(qū)域進行噴霧。為此，使第一噴霧嘴300a的噴嘴噴霧孔比第二噴霧嘴300b位于高速區(qū)域的中央?yún)^(qū)域側，并且使噴霧的角度朝向中央。即，滿足角度α>角度β的條件。
[0037]圖4是從消音器120的尾游觀察噴霧嘴相對于板狀吸聲體121的配置的投影圖。在吸聲體121為板狀的情況下，通常沿上下方向配置，沿上下方向交替地設置第一噴霧嘴300a和第二噴霧嘴300b，并分別由供水管310a和供水管310b供水。再有，就屬于相鄰吸聲體121的對置的噴霧嘴的屬性而言，對第一噴霧嘴分配第二噴霧嘴，對第二噴霧嘴分配第一噴霧嘴。由此，避免噴霧彼此重疊。
[0038]實施例3
[0039]圖5是分離了朝向吸聲體121的左右的、朝向噴霧嘴的供水的實施例。在圖3、圖4所示的實施例中，對相鄰的高速區(qū)域進行噴霧的噴霧嘴300a、300b使用共用的供水管310a、310b (相對于兩個噴霧嘴設置一個供水管)，但是在本實施例中，分別在噴霧嘴設置了單獨的供水管310a、310b。這樣，每個噴霧嘴均獨立地連接供水管的優(yōu)點是在噴霧量階段性地變化時，可以精細地選擇向哪個噴霧嘴供水，以保證吸氣室100內的均勻性。
[0040]圖6是將棒狀的吸聲體配置在格柵上的實施例，同圖4 一樣,是從消音器120的尾游觀察噴霧嘴相對于吸聲體121的配置的投影圖。第一、第二噴霧嘴300a、300b配置在吸聲體121的四個方向的周邊，連接供水管310a、310b。從吸氣室100的外側對每個供水管供水。
[0041]原理
[0042]圖7是表示上述各實施例的噴霧方式的原理的圖。從外緣部向細分化的氣流高速區(qū)域進行噴霧，并使極微小化的液滴到達中心部。細分化的氣流在下游的低速區(qū)域相對于流動橫向蔓延。隨后，進行合流并混合均勻化，輸送至旋轉對稱的壓縮機211。供水管310、噴霧嘴300等的裝置設置在低速區(qū)域，使得不妨礙氣流。高速區(qū)域不限定于消音器的尾游。
[0043]實施例4
[0044]圖8是本發(fā)明的其他的實施例，表示使用超聲波實現(xiàn)微粒化的結構圖。這里新出現(xiàn)的附圖標記320是超聲波微?；?。超聲波微?；?20是由壓電元件321、水箱322、隔壁323層狀地配置，并在隔壁323上設置多個極微小的孔324。成為在壓電元件321的兩面施加高頻電壓的結構。從壓電元件321產(chǎn)生的超聲波在水箱322的水中傳播，并經(jīng)由設置在隔壁上的、截面積縮小的傳播通道，增幅強度，使孔324近旁的水強烈振動。微?；囊旱窝貙訝钤拇怪狈较驈目追懦觥＿@樣的微?；瘷C構公開在J.M.Meacham等“Droplet formation and ejection from a micromachined ultrasonic dropletgenerator Visualization and scaling”，(PHYSICS OF FLUIDS17,1006052005)中。
[0045]超聲波微?；?20優(yōu)選與翼型類似的形狀，降低流動阻力。在截面積縮小的狹道部(包含其近旁部)中進行超聲波微?；?。圖8中表示了在消音器尾游的高速區(qū)域配置超聲波微?；?20的實施例，但是配置場所并不限定于消音器的尾游。是因為吸氣在翼間的狹道部高速化。在本實施例中，由于翼型的超聲波微?；?20間的流路截面積在狹道部縮小后擴大，因此從狹道部噴霧的液滴到達氣流的中心部，從狹道的下游噴霧的液滴被噴霧到吸氣的周邊部。這種狀況同圖3—樣。
[0046]超聲波微?；膬?yōu)點是產(chǎn)生均勻大小的粒徑，由于粒徑一致，與氣流的隨動性相等，液滴的沖突變少。因此，即使大量地進行噴霧也不容易產(chǎn)生合并粗大化。
【權利要求】
1.一種噴霧裝置，對燃氣輪機的吸氣噴霧微小液滴進行冷卻，其特征在于， 以從外緣部朝向中心部對氣流高速區(qū)域噴霧微小液滴的方式配置噴霧嘴。
2.根據(jù)權利要求1所述噴霧裝置，其特征在于， 上述噴霧嘴配置在消音器吸聲體的背后的低速區(qū)域， 當將上述消音器吸聲體間的流道的寬度設為W、從上述消音器吸聲體的出口到上述噴霧嘴的噴霧孔的距離設為L時，具有L〈2W的關系。
3.根據(jù)權利要求2所述噴霧裝置，其特征在于， 上述噴霧嘴由對氣流高速區(qū)域的中心部進行噴霧的第一噴霧嘴和對氣流高速區(qū)域的周邊部進行噴霧的第二噴霧嘴構成。
4.根據(jù)權利要求2所述噴霧裝置，其特征在于， 以從消音器吸聲體的背后的低速區(qū)域對相鄰的高速區(qū)域噴霧液滴的方式配置多個噴霧嘴，并且每個噴霧嘴均獨立地連接供水管。
5.根據(jù)權利要求4所述噴霧裝置，其特征在于， 相對于多個噴霧嘴，使噴霧量階段性地增加。
6.根據(jù)權利要求1所述噴霧裝置，其特征在于， 構成為在消音器吸聲體的出口側并排設置翼型的超聲波微?；囊黹g狹道近旁對氣流高速區(qū)域噴霧液滴。
7.根據(jù)權利要求1所述噴霧裝置，其特征在于， 上述噴霧嘴使用單流體噴霧嘴，并且將100°c以上的高溫水加壓并噴霧。
【文檔編號】F02C3/30GK103573411SQ201310328434
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2012年7月31日
【發(fā)明者】高橋文夫, 小山一仁, 幡宮重雄, 楠見尚弘, 明連千尋, 安形剛, 關合孝朗 申請人:株式會社日立制作所