一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级 |
|||||||
| 申请号 | CN202311809590.8 | 申请日 | 2023-12-26 | 公开(公告)号 | CN117869370A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 上海交通大学; | 发明人 | 王玉璋; 王躍衡; 孙浩哲; 李蛟; 魏厚祺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种表面改性的 压气机 冷却加湿的 导向 叶片 级，包括叶片、多孔金属涂层和环状叶片级布液圆环，所述叶片内部设有腔体和布液孔，所述腔体通过布液孔连通叶片外侧，所述多孔金属涂层固定在叶片的外侧，所述叶片固定在叶片级布液圆环上，所述腔体连接有加热 水 源，所述叶片和多孔金属涂层构成导向加湿结构，所述导向加湿结构的数量为多个。与 现有技术 相比，本发明具有同时对空气进行导向扩压和加湿、加湿结构占据空间小且加湿效率高等优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级，其特征在于，包括叶片(1)、多孔金属涂层(2)和叶片级布液圆环(3)，所述叶片(1)内部设有腔体(11)和布液孔(12)，所述腔体(11)通过布液孔(12)连通叶片(1)外侧，所述多孔金属涂层(2)固定在叶片(1)的外侧，所述叶片(1)固定在叶片级布液圆环(3)上，所述腔体(11)连接有加热水源，所述叶片(1)和多孔金属涂层(2)构成导向加湿结构(4)，所述导向加湿结构(4)的数量为多个。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级技术领域[0001] 本发明涉及高压空气湿化技术领域，尤其是涉及一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级。 背景技术[0002] 导向叶片是调节压气机出口气流方向的部件，通常对压气机效率、工质性质不产生影响。基于湿空气透平循环(Humid Air Turbine Cycle，HAT循环)的理论，对压气机出口工质进行加湿能够有效提高循环效率，降低涡轮进口工质温度，进而降低对涡轮叶片材料及冷却的要求。传统的导向叶片仅负责调节气流方向，并未设计进行其他用途，在湿空气透平循环中通常采用的填料塔式饱和器。这种饱和器体积大，容积惯性和热惯性大，大大降低了循环的调节灵活性。 [0003] 多孔金属材料是一种在金属骨架里分布有大量孔洞的新型金属材料，其孔径可实现从毫米量级到微米甚至纳米量级的跃变，且其微结构具有良好的可设计性，可根据不同的需求在制备前对其微细结构进行优化设计。与普通金属材料相比，多孔金属材料的物理特性主要体现在质轻、易加工等方面，而其功能特性则体现在吸声、电磁屏蔽、冲击缓冲、载体等方面。且由于多孔金属材料具有导热系数高、比表面积大、毛细力大等优点，使其在传热传质学领域也受到广泛关注与研究。 [0004] 移动热力循环设备对装备灵活性、可调控性、容积惯性和热惯性等性质都有着较高的要求。在简单循环的基础上，希望能够通过一定的设计，在做到体积尽可能小而紧凑的基础上，实现级间冷却、余热回收和工质加湿等较多的功能，在不增加过多体积的条件下尽可能地提高循环效率。 发明内容[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的的导向叶片仅有改变气流方向的作用，且湿空气透平循环中采用的填料塔饱和器体积大。容积惯性和热惯性大的缺陷而提供一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级，能够在占用体积很小的条件下，实现对工质的加湿效果，以解决上述存在的问题。 [0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0007] 一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级，包括叶片、多孔金属涂层和环状叶片级布液圆环，所述叶片内部设有腔体和布液孔，所述腔体通过布液孔连通叶片外侧，所述多孔金属涂层固定在叶片的外侧，所述叶片固定在叶片级布液圆环上，所述腔体连接有加热水源，所述叶片和多孔金属涂层构成导向加湿结构，所述导向加湿结构的数量为多个。 [0008] 优选地，所述腔体包括封闭段和开口端，所述叶片设有开口端的一端固定在叶片级布液圆环上，所述腔体的开口端连接加热水源，所述叶片均匀的分布在叶片级布液圆环内侧，用于对压气机的出口气体进行整理以及调控出口气体的流动方向。 [0009] 优选地，所述布液孔的数量为多个，所述布液孔均匀分布在腔体的两侧，所述布液孔的一端连接腔体，另一端连接多孔金属涂层。 [0010] 优选地，所述布液孔为圆柱形状的孔。 [0011] 优选地，所述布液孔在叶片的密度为每平方厘米1‑4个。 [0012] 优选地，所述布液孔的直径范围为1‑3mm。 [0013] 优选地，所述多孔金属涂层的形状与叶片的外轮廓相配合，所述多孔金属涂层接触固定在叶片的外侧。 [0014] 优选地，所述多孔金属涂层的厚度范围为： [0015] 0.5H≤h1≤H [0016] 其中，h1表示多孔金属涂层的厚度，H表示叶片的壁厚。 [0017] 优选地，所述多孔金属涂层的孔隙率为30～60％。 [0018] 优选地，所述叶片和多孔金属涂层的材质均为耐锈蚀的金属。 [0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0020] (1)本方案中将加热水源中的高温水输入叶片的腔体内，通过布液孔渗透到叶片表面，在叶片外侧的多孔金属涂层的毛细血管作用下均匀的分布在多孔金属涂层中，压气机出口的工质流经叶片表面时，水被加热后进行蒸发，对压气机出口的空气进行湿化。在传统导向叶片外表面进行亲水改性处理，为导向叶片增加了加湿工质的功能，解决了传统湿空气透平循环中填料塔饱和器的大体积造成的容积惯性和热惯性较大，循环调节灵活性差的缺陷，增加循环工质质量流量和比热，提高循环整体效率。 [0022] 图1为本发明提供的气体导向加湿装置的结构示意图； [0023] 图2为本发明提供的叶片的结构示意图； [0024] 图3为本发明提供的叶片的剖面图； [0025] 图中：1、叶片，2、多孔金属涂层，3、叶片级布液圆环，4、导向加湿结构，11、腔体，12、布液孔。 具体实施方式[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0027] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0030] 需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0031] 此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。 [0032] 实施例1 [0033] 如图1所示，本实施例提供了一种表面改性的压气机冷却加湿的导向叶片级，包括叶片1、多孔金属涂层2和叶片级布液圆环3，叶片1内部设有腔体11和布液孔12，腔体11通过布液孔12连通叶片1外侧，多孔金属涂层2固定在叶片1的外侧，叶片1固定在叶片级布液圆环3上，腔体11连接有加热水源，叶片1和多孔金属涂层2构成导向加湿结构4，导向加湿结构4的数量为多个。 [0034] 工作原理：将加热水源中的高温水输入叶片1的腔体11内，通过布液孔12渗透到叶片1表面，在叶片1外侧的多孔金属涂层2的毛细血管作用下均匀的分布在多孔金属涂层2中，压气机出口的工质流经叶片1表面时，水被加热后进行蒸发，对压气机出口的空气进行湿化。 [0035] 本方案中将加热水源中的高温水输入叶片1的腔体11内，通过布液孔12渗透到叶片1表面，在叶片1外侧的多孔金属涂层2的毛细血管作用下均匀的分布在多孔金属涂层2中，压气机出口的工质流经叶片1表面时，水被加热后进行蒸发，对压气机出口的空气进行湿化。在传统导向叶片外表面进行亲水改性处理，为导向叶片增加了加湿工质的功能，解决了传统湿空气透平循环中填料塔饱和器的大体积造成的容积惯性和热惯性较大，循环调节灵活性差的缺陷，增加循环工质质量流量和比热，提高循环整体效率。 [0036] 作为一种优选地实施方式，如图2和图3所示，腔体11包括封闭段和开口端，叶片1设有开口端的一端固定在叶片级布液圆环3上，腔体11的开口端连接加热水源，叶片1均匀的分布在叶片级布液圆环3内侧，用于对压气机的出口气体进行整理以及调控出口气体的流动方向。布液孔12的数量为多个，布液孔12均匀分布在腔体11的两侧，布液孔12的一端连接腔体11，另一端连接多孔金属涂层2。 [0037] 通过在叶片的两侧均匀设置多个布液孔，对叶片两侧的多孔金属涂层进行加湿，使空气流经叶片的两侧均能够进行加湿，提高空气加湿效率和加湿效果。 [0038] 具体地，布液孔12为圆柱形状的孔。布液孔12在叶片1的密度为每平方厘米1‑4个。布液孔12的直径范围为1‑3mm。 [0039] 多孔金属涂层2的形状与叶片1的外轮廓相配合，多孔金属涂层2接触固定在叶片1的外侧。多孔金属涂层2的孔隙率为30～60％。 [0040] 多孔金属涂层2的厚度范围为： [0041] 0.5H≤h1≤H [0042] 其中，h1表示多孔金属涂层2的厚度，H表示叶片1的壁厚。 [0044] 结合上述内容，本实施例提供了一种更具体的实施方式，如图1所示，一种表面亲水改性的压气机出口导向叶片，包括设置在压气机出口的叶片1和多孔金属涂层2。 [0045] 如图2所示，压气机出口导向的叶片1为中空不锈钢导向的弧形结构，轴向弦长l＝100mm，叶高h＝50mm，出水孔直径d＝1mm。表面亲水层2为孔隙率30％的多孔铜管，壁厚d1＝ 2mm，覆盖在压气机出口导向叶片1外。 [0046] 其中，多孔金属涂层2套装在出口导向叶片1外，套装完成后以焊接方式进行固定。 [0047] 工作过程中，水在流经中空导向叶片时，通过出水孔渗透到叶片表面上，在表面亲水层的毛细作用下均匀分布在亲水层表面。压气机出口工质空气流经叶片表面时，水被加热后进行蒸发，湿化压气机出口的空气，空气完成湿化过程后流出。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈