燃气涡轮的介质垫的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]技术方案1.一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，包括:
介质垫；
所述介质垫，其包括多个介质片材，所述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；
所述热交换介质从所述介质垫的顶部流到底部，以与所述入口空气流交换热。
[0011]技术方案2.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述基本三维轮廓形状包括沿第一方向和第二方向延伸的基本正弦形状。
[0012]技术方案3.根据技术方案2所述的入口热交换器，其特征在于，所述基本正弦形状包括多个高峰和低谷，其沿所述第一方向以大约一(I)至大约五(5)的节距振幅比延伸，并且沿所述第二方向以大约二(2)至大约六￠)的节距振幅比延伸。
[0013]技术方案4.根据技术方案2所述的入口热交换器，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向包括正交位置或介于零度和九十度之间的任何角度。
[0014]技术方案5.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述非织造合成纤维是可湿润的，以通过其中进行均匀的水分配。
[0015]技术方案6.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述非织造合成纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)。
[0016]技术方案7.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述非织造合成纤维包括亲水性表面增强。
[0017]技术方案8.根据技术方案7所述的入口热交换器，其特征在于，所述亲水性表面增强包括碱性处理或在碱性介质中的聚乙烯醇。
[0018]技术方案9.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述热交换介质包括纯水或污水。
[0019]技术方案10.根据技术方案I所述的入口热交换器，其特征在于，所述多个介质片材包括第一介质片材和第二介质片材。
[0020]技术方案11.根据技术方案10所述的入口热交换器，其特征在于，所述第一介质片材和所述第二介质片材包括基本相似的形状。
[0021]技术方案12.根据技术方案10所述的入口热交换器，其特征在于，所述第一介质片材和所述第二介质片材包括面对面位置。
[0022]技术方案13.根据技术方案12所述的入口热交换器，其特征在于，所述面对面位置包括通过其中的多个空气流道。
[0023]技术方案14.根据技术方案13所述的入口热交换器，其特征在于，所述多个空气流道使所述入口空气流在其中扭转和打漩，以提高热传递和质量传递。
[0024]技术方案15.—种冷却进入到燃气涡轮发动机中的入口空气流的方法，包括: 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所述燃气涡轮发动机的入口定位；
使纯水从所述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。
[0025]技术方案16.—种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，包括:
介质垫；
所述介质垫包括第一介质片材和第二介质片材；
所述第一介质片材和所述第二介质片材包括由非织造合成纤维制成的基本三维轮廓形状；
所述第一介质片材和所述第二介质片材包括基本相似的形状；以及水流；
所述水从介质垫的顶部流到底部，以与所述入口空气流交换热。
[0026]技术方案17.根据技术方案16所述的入口热交换器，其特征在于，所述基本三维轮廓形状包括沿第一方向和第二方向延伸的基本正弦形状。
[0027]技术方案18.根据技术方案16所述的入口热交换器，其特征在于，所述非织造合成纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)。
[0028]技术方案19.根据技术方案16所述的入口热交换器，其特征在于，所述非织造合成纤维包括亲水性表面增强。
[0029]技术方案20.根据技术方案16所述的入口热交换器，其特征在于，所述水流包括纯水。
[0030]技术方案21.—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)，包括:
介质垫(100)；
所述介质垫(100)包括多个介质片材(110)，所述多个介质片材(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)；
所述热交换介质(32)从所述介质垫(100)的顶部(220)流到底部(230)，以与所述入口空气流(22)交换热。
[0031]技术方案22.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述基本三维轮廓形状(140)包括沿第一方向(180)和第二方向(190)延伸的基本正弦形状(150)ο
[0032]技术方案23.根据技术方案22所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述基本正弦形状(150)包括沿所述第一方向(180)和所述第二方向(190)延伸的多个高峰(160)和低谷(170)。
[0033]技术方案24.根据技术方案22所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述第一方向(180)和所述第二方向(190)包括正交位置或介于零度和九十度之间的任何角度。
[0034]技术方案25.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述非织造合成纤维是可湿润的，以通过其中进行均匀的水分配。
[0035]技术方案26.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述非织造合成纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)。
[0036]技术方案27.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述非织造合成纤维包括亲水性表面增强。
[0037]技术方案28.根据技术方案27所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述亲性水表面增强包括碱性处理或在碱性介质中的聚乙烯醇。
[0038]技术方案29.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述热交换介质包括纯水或污水。
[0039]技术方案30.根据技术方案21所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述多个介质片材(110)包括第一介质片材(120)和第二介质片材(130)。
[0040]技术方案31.根据技术方案30所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述第一介质片材(120)和所述第二介质片材(130)包括基本相似的形状。
[0041]技术方案32.根据技术方案30所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述第一介质片材(120)和所述第二介质片材(130)包括面对面位置(200)。
[0042]技术方案33.根据技术方案32所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述面对面位置(200)包括通过其中的多个空气流道(210)。
[0043]技术方案34.根据技术方案33所述的入口热交换器(105)，其特征在于，所述多个空气流道(210)使所述入口空气流在其中扭转和打漩，以提高热传递和质量传递。
[0044]技术方案35.—种冷却进入到燃气涡轮发动机(10)中的入口空气流(22)的