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能动学院
燃气轮机发电机组喷雾冷却技术
来源: 日期:2018年01月03日 17:35 点击数:

项目名称:燃气轮机发电机组喷雾冷却技术

联系人:白博峰

联系电话:13060370272

Email: bfbai@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:能动学院

一、 项目介绍

针对燃气轮机进气冷却过程,基于高效喷嘴雾化技术和射流掺混两相流基础理论,开发了燃气轮机进气喷雾冷却技术。该技术主要包括高效喷嘴雾化技术、进水方式与喷嘴阵列布局、喷雾过程调节与控制三个部分,基于该技术可实现不同运行条件下燃气轮机进气与喷雾的高效掺混过程组织,确保喷雾在尽可能短的距离内快速雾化并蒸发,提高压气机入口气流品质和燃气轮机工作稳定性。

二、关键技术优势或创新性

进气喷雾冷却是燃气轮机重要工作过程之一,进气的冷却效果直接影响压气机入口气流品质和工作性能。传统基于热力学平衡的角度确定进水量和简化的喷嘴布置方式,使得进气喷雾冷却效果较差,制约了燃气轮机性能的提升。本课题组通过长期对喷嘴雾化技术和液体射流掺混过程的研究,开发了燃气轮机喷雾冷却技术,该技术实现了射流液体工质的快速雾化及与气流的高效掺混,并可根据进气状态条件自动调节进水组织,显著优化燃气轮机进气喷雾冷却过程。相关技术主要有:

(1)开发了环状流射流、双流体等新型喷嘴雾化技术,具有雾化距离短(<10mm)、液滴粒径小(D32<50mm)、粒径分布均匀且液滴分散(≥60°)等优点。喷雾液体流量与压力相关,调节方便。可根据进气冷却过程的要求选用不同类型的喷嘴形式。

(2)发明了用于射流掺混流场可视化光学测量的快速定位聚焦装置与自气封技术(国家专利:ZL200910020982.X)和多点阵列两相流测温装置,用于进气冷却过程的实验测量与验证。

(3)针对液体喷雾与横流掺混过程,开发了掺混过程模拟仿真技术,查清了管内喷雾与横流的掺混蒸发机理与动力学规律,提出了喷雾掺混过程组织方法(进水量、喷嘴阵列布局等)。

(4)基于燃气轮机进气状态及压气机进气要求,开发了喷雾冷却过程的自动控制系统,实现进水量和喷雾组织的优化调节,提升燃气轮机工作稳定性。

三、应用领域及市场前景

(1)发明专利:

[1] 横流中湍流气液掺混流场测试装置. ZL200910020982.X.

[2] 一种气液两相环状流射流与主流气体的掺混装置.201510765330.4.

(2)应用情况:

本课题组提出的高效喷雾掺混组织方法,被中船重工集团第705所应用于新型发动机的设计开发。

(3)经济效益优势:

燃机实际运行经验表明,环境温度每升高1℃,燃机输出功率就会相应下降约0.54-0.90%,通过对进气进行喷雾冷却,可以有效降低压气机功耗、提高燃机输出功。因而,合理组织燃气轮机进气喷雾冷却过程具有重要意义和价值。本课题组提出的喷雾冷却技术是对喷雾冷却过程的优化组织,可以降低耗水量、减少液滴对压气机叶片的撞击及水蚀现象,提升燃机工作稳定性和输出功率,经济效率显著。

燃气轮机进气冷却过程与喷雾加湿过程、涡喷发动机射流预冷过程等。


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