[实用新型]用于入口放气加热系统的声学喷嘴

说明书

本实用新型提供一种用于入口放气加热系统的声学喷嘴。所述声学喷嘴可包括具有上游端和下游端的外壳、位于所述外壳内的声衰减介质、围绕所述外壳的所述上游端定位在该外壳内的多个出口孔、与所述外壳连通的空气管以及围绕所述外壳的所述下游端定位在该外壳内并与所述空气管连通的空气室。所述空气室可包括用于所述压缩机排气流的减小的流动区域。

相关申请案

本申请案是2016年2月16日递交的标题为“用于入口放气加热系统的声学喷嘴(ACOUSTIC NOZZLES FOR INLET BLEED HEAT SYSTEMS)”的共同拥有的申请号为15/044,149的美国专利申请的部分继续申请案。第15/044,149号美国专利申请以引用方式全文并入本实用新型中。

技术领域

本实用新型大体涉及燃气涡轮发动机，更确切地说，涉及入口放气加热系统(inlet bleed heat system)的改进的声学喷嘴(acoustic nozzle)设计。

背景技术

燃气涡轮发动机的工作效率和总输出功率大体上随热的燃烧气流的温度的升高而增大。然而，高温的燃烧气流可能产生较高含量的氮氧化物和其他排放物。此类排放物需要遵守美国联邦和州级法规，并且还可能需要遵守类似的国外法规。因此，存在以下益处之间的权衡：在有效高温范围内操作燃气涡轮发动机，同时又确保氮氧化物和其他类型的管制排放物的输出保持在远低于规定水平。此外，不同的负载水平、不同的环境条件以及其他类型的操作参数也可能对燃气涡轮机的整体输出、效率和排放物具有显著影响。

若干已知类型的燃气涡轮发动机设计，例如使用干式低NOx(Dry Low NOx，“DLN”)燃烧器的燃气涡轮发动机设计，通常在反应或燃烧区的上游将燃料流与气流预混，从而通过多个预混燃料喷嘴来减少NOx排放。这样的预混操作倾向于降低峰值火焰温度，并且因此而减少NOx排放。

燃气涡轮发动机压缩机通常包括空气入口系统(air inlet systems)，所述空气入口系统具有加热装置，用于升高进入气流的温度。由于低温环境条件和/或由于其他类型操作参数，可能导致压缩机入口导叶结冰、浪涌(surge)/喘振边界(stall margin)、燃烧贫燃熄火等。因此，可将一定量的压缩机排气排出并将所述排气循环回到压缩机入口以将较冷的环境空气与热的压缩机排气的放气部分混合，从而适应压缩机的压力比(pressureratio)。这样的混合可减小流到燃气涡轮机的空气密度和质量流量。入口放气加热还可通过在干式低NOx)燃烧系统上的负载增加时尽可能将燃料/空气比保持恒定来扩大以高效预混模式操作的干式低NOx燃烧系统的操作范围。

发明内容

因此，本实用新型提供一种用于使用压缩机排气流的入口放气加热系统的声学喷嘴。所述声学喷嘴可包括具有上游端和下游端的外壳(an outer casing)、位于所述外壳内的声衰减介质(an acoustic attenuation medium)、围绕所述外壳的所述上游端定位在所述外壳中的多个出口孔(a number of exit apertures)、与所述外壳连通的空气管(anair pipe)以及围绕所述外壳的所述下游端定位在所述外壳内并与所述空气管连通的空气室(an air chamber)。所述空气室可包括用于流过其中的所述压缩机排气流的减小的流动区域(a reduced flow area)。

进一步地，所述减小的流动区域包括多个空气室孔口。

更进一步地，所述多个空气室孔口围绕所述空气室的上游端定位。

更进一步地，所述多个空气室孔口包括围绕所述空气管的周向阵列。

更进一步地，所述多个空气室孔口包括围绕所述空气管的交错阵列。

更进一步地，所述多个空气室孔口围绕所述空气室的侧部定位。