Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)



Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)
Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)

 


Владельцы патента RU 2449219:

ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (US)

Конструкция со смесительными отверстиями, предназначенная для улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, содержит множество смесительных отверстий, ограниченных гильзой. По меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий является смесительным отверстием, размеры и расположение которого создают помехи проникновению потока текучей среды в зону первичного смешивания, расположенную в головном конце камеры сгорания. При осуществлении способа улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания. Обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания. Поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе. Множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Настоящее изобретение в основном относится к конструкции со смесительными отверстиями и способу улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, в частности к конструкции со смесительными отверстиями и способу улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания за счет затруднения поступления потока текучей среды в зону смешивания.

Газовые турбины содержат компрессор, предназначенный для сжатия воздуха, камеру сгорания, предназначенную для получения горячего газа путем сжигания топлива в присутствии сжатого воздуха, полученного в компрессоре, и турбину для получения работы от расширяющегося газа, полученного в камере сгорания. Известно, что газовые турбины испускают нежелательные оксид азота (NOx) и оксид углерода (CO). Существующие камеры сгорания с низким сухим выбросом оксидов азота NOx сводят к минимуму образование NOx, оксида углерода и других загрязнений. Эти камеры сгорания с низким сухим выбросом оксидов азота используют обедненные рабочие смеси, избегая при этом неустойчивости пламени и срыва пламени, а также допуская смешивание части воздуха в зоне пламени при более низкой концентрации. Однако требования к выбросам NOx становятся более жесткими, и поэтому требуется создание камеры сгорания с более низким выбросом NOx. Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение согласно патенту США №4982570.

Согласно первому объекту настоящего изобретения создана конструкция со смесительными отверстиями, предназначенная для улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, содержащая множество смесительных отверстий, ограниченных гильзой, причем, по меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий является смесительным отверстием, размеры и расположение которого создают помехи проникновению потока текучей среды в зону первичного смешивания, расположенную в головном конце камеры сгорания.

Предпочтительно, создающее помехи смесительное отверстие позволяет потоку текучей среды проникать до 165% включительно в зону первичного смешивания.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено по периферии вокруг гильзы в, по меньшей мере, три ряда.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, трех рядов расположен на расстоянии менее 4,9 дюйма от основного соплового конца камеры сгорания.

Предпочтительно, создающее помехи смесительное отверстие имеет диаметр менее приблизительно 1,04 дюйма.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду и третьем ряду.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, и каждое из множества смесительных отверстий расположено в каждом ряду на угловом расстоянии приблизительно 24 градуса друг от друга относительно продольной центральной оси камеры сгорания.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий, расположенных в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, имеет диаметр не более приблизительно 0,655 дюйма.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды в, по меньшей мере, один поток топлива и зону первичного смешивания камеры сгорания, при этом обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, причем поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.

Согласно четвертому объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, при этом поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.

Эти и другие признаки настоящего изобретения станут более понятны после прочтения приведенного подробного описания иллюстративных вариантов осуществления изобретения, приведенных со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. На чертежах:

Фиг.1 - вид сбоку гильзы камеры сгорания;

Фиг.2 - частичный поперечный разрез камеры сгорания с Фиг.1;

Фиг.3 - схематический вид гильзы камеры сгорания на 35 мегаватт, которая проиллюстрирована по существу плоской;

Фиг.4 - схематический вид гильзы камеры сгорания на 80 мегаватт, которая проиллюстрирована по существу плоской;

Фиг.5 - представление структуры потока в первичной смесительной камере;

Фиг.6 - представление концентрации топлива в первичной смесительной камере;

Фиг.7 - представление концентрации топлива в первичной смесительной камере согласно одному аспекту изобретения;

Фиг.8 - представление структуры потока в первичной смесительной камере согласно одному аспекту изобретения;

Фиг.9 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 100 со смесительными отверстиями;

Фиг.10 - таблица, представляющая конструкцию 200 со смесительными отверстиями в головной концевой части гильзы камеры сгорания;

Фиг.11 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 300 со смесительными отверстиями;

Фиг.12 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 400 со смесительными отверстиями;

Фиг.13 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 500 со смесительными отверстиями;

Фиг.14 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 600 со смесительными отверстиями;

Фиг.15 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 700 со смесительными отверстиями;

Фиг.16 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 800 со смесительными отверстиями;

Фиг.17 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями; и

Фиг.18 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и также в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями.

На Фиг.1 и 2 проиллюстрирована гильза 12, которая включает в себя головной конец 13 сухой камеры 14 сгорания с низким выбросом NOx (частично показанный на Фиг.2, но без рукава 16 для потока, который показан на Фиг.1). Камера 14 сгорания включает в себя основной сопловой конец 15 и сопло 17 трубки Вентури, между которыми располагается головной конец 13. Гильза 12, включенная в этот головной конец 13 камеры 14 сгорания, ограничивает множество смесительных отверстий 18, расположенных по периферии вокруг гильзы 12. Промежутки между отвестиями измеряют в углах (т.е. 24 градуса между двумя отверстиями 18) относительно продольной центральной оси 19 камеры 14 сгорания. Отверстия 18 позволяют воздуху, протекающему через рукав 16 для потока, проникать в зону 20 первичного смешивания, через которую проходит продольная центральная ось 19. Попав в зону 20 первичного смешивания, воздух смешивается с топливом для облегчения сгорания. Как показано на Фиг.2, зона 20 первичного смешивания располагается в камере 14 сгорания, радиально между гильзой 12 и центральной трубой 22 корпуса и аксиально между основным сопловым концом 15 и соплом 17 трубки Вентури.

Упомянутая гильза 12 может быть использована в камерах сгорания, вырабатывающих различное количество энергии. На Фиг.3 показана гильза 12 камеры 14 сгорания газовой турбины с мощностью 35 мегаватт (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 18 располагаются радиально вокруг гильзы 12, имеющей цилиндрическую компоновку) и включает в себя конструкцию 26 со смесительными отверстиями 18, размеры и расположение которых подобраны таким образом, чтобы допустить поступление потока воздуха в зону 20 первичного смешивания. Эти смесительные отверстия 18 располагаются в два ряда (первый ряд 28а и второй ряд 28b) по десять смесительных отверстий 18 в каждом ряду. Первый ряд 28а обычно располагается в 4,9 дюймах от основного соплового конца 15, показанного на Фиг.1, и включает смесительные отверстия 18, которые имеют диаметр 0,77 дюйма и поочередно располагаются на расстоянии 24 и 48 градусов друг от друга вокруг цилиндрической гильзы 12 (т.е. смесительные отверстия 18 располагаются по схеме 24-48-24-48 градусов друг от друга вокруг гильзы 12). Второй ряд 28b располагается в 6,15 дюйма от основного соплового конца 15 и включает в себя смесительные отверстия 18 диаметром 1,04 дюйма, расположенные вокруг гильзы 12 на расстоянии 36 градусов друг от друга. Между первым рядом 28а и основным сопловым концом 15 также показаны две трубы 29a-b переброса пламени.

На Фиг.4 показана гильза 12 камеры 14 сгорания газовой турбины мощностью 80 мегаватт (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 18 располагаются по периферии вокруг гильзы 12, имеющей цилиндрическую компоновку) и включает в себя конструкцию 32 со смесительными отверстиями 18, размеры и расположение которых подобраны таким образом, чтобы допустить поступление потока воздуха в зону 20 первичного смешивания. Эти смесительные отверстия 18 располагаются в два ряда (первый ряд 34а и второй ряд 34b) из двенадцати (34а) и шести (34b) смесительных отверстий 18, соответственно. Первый ряд 34а располагается в 6,39 дюйма от основного соплового конца 15, показанного на Фиг.1, и включает смесительные отверстия 18, которые имеют диаметр 1,125 дюйма и поочередно располагаются на расстоянии 20 и 40 градусов друг от друга вокруг цилиндрической гильзы 12 (т.е. смесительные отверстия 18 располагаются по схеме 20-40-20-40 градусов друг от друга вокруг гильзы 12). Второй ряд 34b располагается в 7,64 дюйма от основного соплового конца 15 и включает в себя смесительные отверстия 18 диаметром 1,125 дюйма. Однако смесительные отверстия 18 второго ряда 34b располагаются равномерно вокруг гильзы 12 на расстоянии 60 градусов друг от друга. Слева от первого ряда 34a дополнительно показаны две трубы 29a-b переброса пламени, подобные упомянутым выше.

Конструкции со смесительными отверстиями 18, подобные конструкциям 26 и 32, обычно позволяют получить поток 24 текучей среды (которым может быть воздух) из рукава 16 для потока через смесительные отверстия 18 и радиально в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.5. Поток 24 текучей среды поступает в зону 20 первичного смешивания приблизительно ортогонально к направлению потока 30 топлива, поступающего в зону 20 смешивания. Благодаря скорости потока 24 текучей среды этот поток 24 проникает в поток 30 топлива на глубину, достаточную для ударения о центральную трубу 22 тела. Благодаря ударению потока 24 текучей среды о центральное тело 22 этот поток 24 текучей среды «разбрызгивается» о трубу 22 центрального тела, что приводит к образованию неоднородной смеси 38 воздуха и топлива в форме гнезд, подобных показанным на Фиг.6. На Фиг.6 более темные участки представляют гнезда топлива 40a-b, которые отодвинуты от трубы 22 центрального тела путем разбрызгивания потока 24 текучей среды.

На Фиг.7 показана менее неоднородная топливовоздушная смесь 42. На Фиг.7 образование гнезд топлива уменьшено по сравнению с образованием гнезд топлива с Фиг.6. Такая менее неоднородная смесь 42 обеспечивает улучшение выброса NOx в камерах сгорания, таких как сухие камеры сгорания с низким выбросом NOx, подобных частично показанным на Фиг.1 и 2. Этой однородности можно добиться путем создания помех проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания во время работы камеры сгорания, как показано на Фиг.8. На Фиг.8 проникновение потока 24 текучей среды в поток 30 топлива уменьшается (подавляется) по сравнению со смешиванием на Фиг.5 (в зависимости от конструкций 26 и 32 с отверстиями), уменьшая расплескиванием потока 24 текучей среды от трубы 22 центрального тела. Проникновение потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания может быть представлено в процентах от расстояния между гильзой 12 и центральным телом 22. Любая величина свыше 100% должна быть условием, при котором поток текучей среды разбрызгивается на центральном теле, то есть 200% обеспечивает гораздо более сильное разбрызгивание, чем, например, 125%. Проникновение рассчитывают с использованием стандартных корреляций для струи (потока текучей среды 24), проникающей в поперечный поток, причем стандартная корреляция равна Ymax/Dj=sqrt (количество движения струи/количество движения поперечного потока)*C1 (где Ymax = максимальное проникновение струи, Dj = диаметр струи, количество движения струи = 0,5*□j*Vj2, количество движения поперечного потока = 0,5*□cf*Vcf2, C1=1,15 для этих расчетов, □j = плотность струи текучей среды, □cf = плотность поперечного потока текучей среды, Vj = скорость струи и Vcf = скорость поперечного потока). Поток 24 текучей среды, проникающий приблизительно на 195% или более в зону 20 первичного смешивания, может привести к образованию неоднородной топливовоздушной смеси, которая создает нежелательно высокий уровень выбросов. На Фиг.8 поток 24 текучей среды проникает менее чем приблизительно на 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания, при типичном диапазоне от приблизительно 100% до 165%. Типичный диапазон оптимизирует равновесие между уменьшением количества выбросов и поддержанием стабильности.

На Фиг.9 показан пример варианта реализации конструкции 100 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Эта конструкция 100 препятствует проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и в зону 20 первичного смешивания, позволяя получить однородную смесь 24. Создание помех этому потоку 24 текучей среды, как показано на Фиг.8, при конструкции 100, вызывает, как упоминалось выше, проникновение менее чем приблизительно на 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания, при типичном диапазоне от приблизительно 150% до 165%. Конструкция 100 содержит множество смесительных отверстий 102, ограниченных гильзой 104 (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 102 располагаются радиально вокруг гильзы 104, имеющей цилиндрическую конструкцию) на головном конце 106. По меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий 102 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть разновидностью турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия 102 размещаются в три ряда, показанные как первый ряд 110a, второй ряд 110b и третий ряд 110с. Смесительные отверстия 102 в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В типовом варианте реализации смесительные отверстия 102 в первом ряду 110a располагаются таким образом, чтобы включать расстояния в 24 и 36 градусов между каждым смесительным отверстием 102 вокруг гильзы 104 (например, смесительные отверстия 102 находятся на расстоянии 24 градуса, 60 градусов, 84 градуса, 120 градусов и так далее вокруг гильзы 104), на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (показан на Фиг.1). Эти смесительные отверстия 102 имеют также диаметр 112a, равный 0,59 дюйма. Смесительные отверстия 102 во втором ряду 110b (в типовом варианте реализации) располагаются при 102 через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов вокруг гильзы 104, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 112b, равный 0,71 дюйма. Смесительные отверстия 102 в третьем ряду 110с (также в типовом варианте реализации) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы 104, на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия 102 имеют диаметр 112с, равный 0,98 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра 112a-c смесительных отверстий 102 и расположение смесительных отверстий 102 являются все элементами конструкции 100, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, как показано на Фиг.8, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда 110a-c могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий 102 (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий 102. Следует также принимать во внимание, что конструкция 100 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 100 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий 102 могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.10 показан пример варианта реализации конструкции 200 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.10 иллюстрирует таблицу 201, которая представляет размещение конструкции 200 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Эта конструкция 200 препятствует проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и в зону 20 первичного смешивания, позволяя получить однородную смесь 42. Конструкция 200 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 201 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 200 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть разновидностью турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия в конструкции 200 размещаются в три ряда, показанные в таблице как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий уменьшается по мере того, как ряды удаляются от основного соплового конца 15 (см. Фиг.1) в отличие от увеличения, как показано на Фиг.9. Смесительные отверстия в конструкции 200, которые располагаются в третьем ряду (представленном в третьей колонке в таблице 201), располагаются, включая чередующиеся расстояния 24, 36 и 48 градусов, между каждым из смесительных отверстий вокруг круговой гильзы (т.е. смесительные отверстия 102 располагаются вокруг гильзы 104 через 24 градуса, 48 градусов, 84 градуса, 132 градуса, 156 градусов и так далее) на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,59 дюйма. Смесительные отверстия в конструкции 200 во втором ряду (представленные во второй колонке таблицы 201) располагаются вокруг гильзы через 12, 60, 90, 126, 168 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,71 дюйма. Смесительные отверстия в конструкции 200 в первом ряду (представленном третьей колонкой таблицы 201) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,98 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий и расположение смесительных отверстий являются все элементами конструкции 200, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды на различные уровни зоны 20 первичного смешивания, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 200 вызывает варьирование проникновения потока 24 текучей среды в зависимости от того, поступает ли поток из отверстий в первом ряду, втором ряду или в третьем ряду. Поток 24 текучей среды из первого ряда обладает максимальным проникновением и проникает более чем на приблизительно 250% или приблизительно на 250% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 250% до 280%. Поток текучей среды из второго ряда проникает менее чем на приблизительно 175% или приблизительно на 175% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 130% до 175%, в то время как из третьего ряда он проникает менее чем на приблизительно 100% или приблизительно на 100% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 80% до 100%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 200 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 200 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 200 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.11 показан пример варианта реализации конструкции 300 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.11 иллюстрирует таблицу 301, которая представляет размещение конструкции 300 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 300 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 301 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 300 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 301 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в трех рядах имеют размеры, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания, причем первая колонка и вторая колонка иллюстрируют ряды, которые размещены для того, чтобы мешать проникновению воздушного потока и позволить получить менее неоднородную топливовоздушную смесь 42 (см. Фиг.7). В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий остается постоянным во всех трех рядах, причем каждое из смесительных отверстий конструкции 300 имеет диаметр 0,777 дюймов. Смесительные отверстия в первом ряду (представленном в первой колонке таблицы 301) расположены на угловых расстояниях 24, 48, 84, 132, 156, 204, 228, 276, 300 и 336 градусов, на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Смесительные отверстия во втором ряду (представленном во второй колонке таблицы 301) располагаются вокруг круглой гильзы через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,71 дюйма. Смесительные отверстия 302 в третьем ряду (представленном третьей колонкой таблицы 301) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий в конструкции 300 и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 200, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 300 позволяет потоку 24 текучей среды из первого ряда проникать более чем на приблизительно 200% или приблизительно на 200% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 200% до 220%, а поток 24 текучей среды из второго ряда проникает менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165%, и поток 24 текучей среды из третьего ряда проникает менее чем на приблизительно 130% или приблизительно на 130% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 115% до 130%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда включают в себя каждый одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может содержать больше или меньше смесительных отверстий. Следует помнить, что конструкция 300 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 300 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.12 показан пример варианта реализации конструкции 400 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.12 иллюстрирует таблицу 401, которая представляет размещение конструкции 400 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 400 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 401 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 400 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 401 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в конструкции 400, которые располагаются в первом ряду и во втором ряду (представленных в таблице 401 как первая колонка и вторая колонка, соответственно) этого варианта реализации конструкции 400, имеют размеры, которые мешают проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания, причем только немногие из смесительных отверстий в третьем ряду (представленном в третьей колонке таблицы 401) обязательно имеют размеры, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток топлива 30 и в зону 20 первичного смешивания. Именно по этой причине в этом варианте реализации смесительные отверстия в третьем ряду имеют варьирующиеся размеры, и размеры некоторых из них не будут мешать проникновению. Что касается размещения в этом варианте реализации, то первый ряд и второй ряд располагаются так, чтобы мешать проникновению воздушного потока и позволить получить менее неоднородную топливовоздушную смесь 42 (см. Фиг.7). Смесительные отверстия в первом ряду расположены вокруг гильзы на угловых расстояниях 24, 48, 84, 132, 156, 204, 228, 276, 300 и 336 градусов, на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,59 дюйма. Смесительные отверстия при компоновке во втором ряду располагаются вокруг гильзы через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 412b 0,71 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия поочередно имеют в этом варианте реализации диаметр 0,71 дюйма и диаметр 1,39 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий конструкции 400 и расположение смесительных отверстий согласно конструкции 400, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяют получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 400 обеспечивает проникновение потока 24 текучей среды менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165% для первого и второго рядов. Поток 24 текучей среды из отверстий в третьем ряду с диаметром 0,71 дюйма проникает менее чем на приблизительно 120% или приблизительно на 120% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 100% до 120%, в то время как поток из отверстий в третьем ряду диаметром 1,39 дюйма проникает более чем на приблизительно 200% или приблизительно на 200% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 200% до 220%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 400 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 400 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 400 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания. В данном конкретном варианте реализации смесительные отверстия в третьем ряду, имеющие диаметр 0,71 дюйм и 1,39 дюйма, подобраны специально для создания местных неоднородностей с целью поддержания баланса между стабильностью и выбросами.

На Фиг.13 показан пример варианта реализации конструкции 500 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.13 иллюстрирует таблицу 501, которая представляет размещение конструкции 500 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Создание помех потоку 24 текучей среды с помощью конструкции 500 вызывает проникновение потока 24 текучей среды менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165%, как упоминалось выше и показано на Фиг.8. Конструкция 500 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 501 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 500 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению воздушного потока в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия в конструкции 500 размещаются в три ряда, показанные в таблице 501 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. Смесительные отверстия в первом ряду (представленные в таблице 501 в первой колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 5,14 дюйма от первичной сопловой части 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,784 дюйма. Смесительные отверстия во втором ряду (представленные в таблице 501 во второй колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,85 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду (представленные в таблице 501 в третьей колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 7,64 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,912 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий в конструкции 500 и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 500, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 500 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (двенадцать), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 500 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 500 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.14 показан пример варианта реализации конструкции 600 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.14 иллюстрирует таблицу 601, которая представляет размещение конструкции 600 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 600 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 601 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 600 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 601 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий уменьшается по мере того, как ряды удаляются от основного соплового конца 15 (см. Фиг.1) в отличие от увеличения, как показано на Фиг.13. Смесительные отверстия в первом ряду (представленные в таблице 601 в первой колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 5,14 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,912 дюйма. Смесительные отверстия во втором ряду (представленные в таблице 601 во второй колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,85 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду (представленные в таблице 601 в третьей колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 7,64 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия 602 имеют диаметр, равный 0,784 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий в конструкции 600 и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 600, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды на различные уровни зоны 20 первичного смешивания, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды в конструкции 600 вызывает варьирование проникновения потока 24 текучей среды в зависимости от того, поступает ли поток из отверстий в первом ряду, втором ряду или в третьем ряду. Поток 24 текучей среды из первого ряда обладает максимальным проникновением и проникает более чем на приблизительно 250% или приблизительно на 250% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 250% до 280%. Поток текучей среды из второго ряда проникает менее чем на приблизительно 175% или приблизительно на 175% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 130% до 175%, в то время как из третьего ряда он проникает менее чем на приблизительно 100% или приблизительно на 100% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 80% до 100%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (двенадцать), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 600 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 600 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.15 показан пример варианта реализации конструкции 700 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.15 иллюстрирует таблицу 701, которая представляет размещение конструкции 700 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 700 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 701 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 700 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 701 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В этой конструкции 700 диаметр смесительных отверстий остается постоянным во всех трех рядах (соответственно, представленных в первой колонке, второй колонке и третьей колонке таблицы 701), причем каждое смесительное отверстие имеет диаметр 0,85 дюйма. Смесительные отверстия в первом ряду (представленные в таблице 701 в первой колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 5,14 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Смесительные отверстия во втором ряду (представленные в таблице 701 во второй колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Смесительные отверстия в третьем ряду (представленные в таблице 701 в третьей колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 7,64 дюйма от основного соплового конца 15.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 700, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 700 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (двенадцать), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 700 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 700 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.16 показан пример варианта реализации конструкции 800 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Конструкция 800 препятствует проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и в зону 20 первичного смешивания, позволяя получить однородную смесь 42. Создание помех потоку 24 текучей среды в конструкции 800 обеспечивает проникновение потока текучей среды менее чем приблизительно на 110% или приблизительно на 110%, при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 90% до приблизительно 110%, как упоминалось выше и было показано на Фиг.8. Конструкция 800 содержит множество смесительных отверстий 802, ограниченных гильзой 804 (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 802 располагаются радиально вокруг гильзы 804, имеющей цилиндрическую компоновку) головной части 806. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий 802 в конструкции 800 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия 802 размещаются в четыре ряда, показанные в таблице как первый ряд 810a, второй ряд 810b, третий ряд 810c и четвертый ряд 810d. Смесительные отверстия 802 в, по меньшей мере, одном из четырех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий 802 остается постоянным по всем четырем рядам 810a-d, причем каждое смесительное отверстие 802 имеет диаметр 812, равный 0,655 дюйма. Смесительные отверстия 802 в первом ряду 810a располагаются на угловом расстоянии 24 градуса друг от друга вокруг гильзы 804, на расстоянии 5,14 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Смесительные отверстия 802 во втором ряду 810b располагаются на угловом расстоянии 24 градуса друг от друга вокруг гильзы 804, на расстоянии 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Смесительные отверстия 802 в третьем ряду 810c располагаются на угловом расстоянии 24 градуса друг от друга вокруг гильзы 804, на расстоянии 7,64 дюйма от основного соплового конца 15. Смесительные отверстия 802 в четвертом ряду 810d располагаются на угловом расстоянии 24 градуса друг от друга вокруг гильзы 804, на расстоянии 8,89 дюйма от основного соплового конца 15.

Четыре ряда, общее уменьшение диаметра 812 смесительных отверстий 802, расположение смесительных отверстий 802 и количество (пятнадцать) смесительных отверстий в каждом ряду 810a-d являются элементами конструкции 800, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Следует принимать во внимание, что хотя эти четыре ряда 810a-d включают в себя одинаковое количество смесительных отверстий 802 (пятнадцать), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий 802. Следует также принимать во внимание, что конструкция 800 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 800 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.17 и 18 показаны два варианта реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями, каждый из которых позволяет получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.17 и 18 иллюстрируют таблицы 801 и 901, которые представляют размещение двух вариантов реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями, каждого на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 900 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблицах 801 и 901 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 900 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия 902 размещаются в три ряда, показанные в таблицах 701 и 801 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия конструкции 900 в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В конструкции 900 диаметр смесительных отверстий варьируется в первом ряду и третьем ряду (представленных в первой колонке и третьей колонке соответственно в таблицах 801 и 901). Смесительные отверстия в первом ряду обоих вариантов реализации располагаются на угловом расстоянии 20 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии от приблизительно 4,75 до 5,14 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Диаметр этих смесительных отверстий чередуется между величиной 0,784 дюйма и 0,912 дюйма. Смесительные отверстия во втором ряду (представленные во второй колонке таблиц 801 и 901) обоих вариантов реализации располагаются на угловом расстоянии 20 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии от 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,85 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду обоих вариантов реализации располагаются на угловом расстоянии 20 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии от 7,64 до 8,16 дюйма от основного соплового конца 15. Диаметр этих смесительных отверстий чередуется между величиной 0,784 дюйма и 0,912 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий в конструкции 900 и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 900, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды в конструкции 900 вызывает проникновение потока 24 текучей среды во втором ряду менее чем приблизительно на 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165%, а поток 24 текучей среды из отверстий в первом и третьем рядах, имеющих диаметр 0,74 дюйма, проникает менее чем приблизительно на 155% или приблизительно на 155% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 140% до 155%, а поток 24 текучей среды из отверстий в первом и третьем рядах, имеющих диаметр 0,912 дюйма, проникает более чем приблизительно на 175% или приблизительно на 175% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 175% до 185%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 900 включают в себя одинаковое количество смесительных отверстий (двенадцать), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 900 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 900 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

Кроме того, приведено также описание способа улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания. Способ включает в себя создание помех проникновению потока 24 текучей среды в, по меньшей мере, один поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания головного конца 13 камеры 14 сгорания. Создание помех потоку 24 текучей среды достигается за счет, по меньшей мере, установления размеров смесительного отверстия или размещения смесительного отверстия вдоль гильзы 12 камеры 14 сгорания.

Далее будет описан другой способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания. Этот способ включает создание помех проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания головного конца 13 камеры 14 сгорания, когда создание помех достигается путем установления размеров множества смесительных отверстий, так, чтобы они имели заданный диаметр, и расположения множества смесительных отверстий вдоль гильзы 12 камеры 14 сгорания в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве. Размещение может также включать в себя расположение множества смесительных отверстий в, по меньшей мере, три ряда.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на типовые примеры, специалистам в данной области техники должна быть очевидна возможность внесения различных изменений и замены отдельных элементов их эквивалентами без отступления от существа изобретения. Кроме того, возможно внесение многих модификаций для приспособления ситуации или вещества к положениям изобретения без отступления от его объема. Следует отметить, что изобретение не ограничивается конкретными вариантами его реализации, описанными как наилучший способ реализации изобретения, при этом изобретение включает все варианты реализации, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, любое применение терминов «первый», «второй» и т.д. не обозначает любой порядок или важность, если только специально не оговорено иное, при этом термины «первый», «второй» и т.д. используются лишь для того, чтобы отличать один элемент от другого.

1. Конструкция со смесительными отверстиями, предназначенная для улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, содержащая множество смесительных отверстий, ограниченных гильзой, причем, по меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий является смесительным отверстием, размеры и расположение которого создают помехи проникновению потока текучей среды в зону первичного смешивания, расположенную в головном конце камеры сгорания.

2. Конструкция по п.1, в которой создающее помехи смесительное отверстие позволяет потоку текучей среды проникать до 165% включительно в зону первичного смешивания.

3. Конструкция по п.2, в которой множество смесительных отверстий расположено по периферии вокруг гильзы в, по меньшей мере, три ряда.

4. Конструкция по п.3, в которой, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, трех рядов расположен на расстоянии менее 4,9 дюйма от основного соплового конца камеры сгорания.

5. Конструкция по п.3, в которой создающее помехи смесительное отверстие имеет диаметр менее приблизительно 1,04 дюйма.

6. Конструкция по п.3, в которой множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду и третьем ряду.

7. Конструкция по п.3, в которой множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, и каждое из множества смесительных отверстий расположено в каждом ряду на угловом расстоянии приблизительно 24° друг от друга относительно продольной центральной оси камеры сгорания.

8. Конструкция по п.7, в которой множество смесительных отверстий, расположенных в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, имеет диаметр не более приблизительно 0,655 дюйма.

9. Способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды в, по меньшей мере, один поток топлива и зону первичного смешивания камеры сгорания, при этом обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, причем поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе.

10. Способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.

11. Способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, при этом поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей, в частности к жаровым трубам камер сгорания, и может быть использовано в авиационной промышленности, энергетике, судостроении и других областях техники.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, предназначенным для сжигания топливно-воздушной смеси, в которых применяется пленочное охлаждение, организуемое с помощью отверстий в стенке, направляющих воздух вдоль охлаждаемой поверхности, а также и других отраслях техники, например в ГТД, в котельных установках и т.п.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно, к газотурбинным двигателям с циклонной системой охлаждения стенок жаровых труб камер сгорания. .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к высокотемпературным камерам сгорания газотурбинных двигателей (ГТД). .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям (ГТД). .

Кольцевая камера (10) сгорания турбомашины, такой как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, содержит коаксиальные стенки (14, 16) в виде тел вращения, расположенные одна в другой, с отверстиями (66) для входа первичного воздуха и отверстиями (66) для входа смесительного воздуха в камеру. Отверстия для входа первичного воздуха и отверстия для входа смесительного воздуха каждой стенки, по существу, выровнены одни с другими вокруг продольной оси (34) камеры и образуют единый кольцевой ряд отверстий (66). Камера содержит стенку днища (18) камеры, соединяющую входные края ее стенок (14, 16) в виде тел вращения и содержащую отверстия (30), в которых установлены системы (36) впрыска топлива и дефлекторы (70). Расстояние (L) между кольцевым рядом отверстий (66) и дефлектором, измеренное вдоль оси (38) отверстия, по существу, равно половине высоты (Н) первичной зоны сгорания в камере. Изобретение позволяет уменьшить выбросы окиси азота из камеры сгорания турбомашины простым, эффективным и экономичным образом. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя выполнена кольцевой относительно продольной оси А, определена внешней боковой стенкой, внутренней боковой стенкой и торцевой стенкой кольцевой камеры, соединяющей один конец внешней боковой стенки с одним концом внутренней боковой стенки. Внешняя боковая стенка содержит распределенные по ее окружности свечи зажигания, первичные отверстия и отверстия разбавления, расположенные ниже по потоку от первичных отверстий в направлении продольной оси А. Первичные отверстия, расположенные в каждой из примыкающих зон, примыкающих к одной из свечей зажигания расположены дальше ниже по потоку, чем первичные отверстия, расположенные вне этих зон. Изобретение направлено на создание камеры сгорания, допускающей повторное зажигание на большой высоте. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Кольцевая стенка камеры сгорания газотурбинного двигателя имеет холодную и горячую стороны и содержит множество первичных отверстий, множество отверстий разбавления и множество отверстий охлаждения. Множество первичных отверстий распределено в соответствии с окружным рядом для обеспечения возможности прохода воздуха, циркулирующего с холодной стороны кольцевой стенки, к горячей стороне для создания воздушно-топливной смеси. Множество отверстий разбавления распределено в соответствии с окружным рядом для обеспечения возможности прохода воздуха, циркулирующего с холодной стороны кольцевой стенки, к горячей стороне для обеспечения разбавления воздушно-топливной смеси. Множество отверстий охлаждения предназначено для обеспечения возможности прохода воздуха, циркулирующего с холодной стороны кольцевой стенки, к горячей стороне для образования пленки охлаждающего воздуха вдоль указанной кольцевой стенки. Отверстия охлаждения распределены в соответствии с множеством окружных рядов, расположенных на расстоянии друг от друга, определяемом в аксиальном направлении. Геометрические оси каждого из указанных отверстий охлаждения наклонены в аксиальном направлении D потока газообразных продуктов сгорания под углом θ1 относительно нормали N к указанной кольцевой стенке. Кольцевая стенка камеры сгорания дополнительно содержит множество дополнительных отверстий охлаждения, расположенных, с одной стороны, по потоку непосредственно позади от первичных отверстий и, с другой стороны, по потоку непосредственно позади от отверстий разбавления и распределенных в соответствии с множеством окружных рядов, расположенных на расстоянии друг от друга, определяемом в аксиальном направлении. Геометрические оси каждого из дополнительных отверстий охлаждения расположены в плоскости, перпендикулярной к аксиальному направлению D, и наклонены под углом θ2 относительно нормали N к кольцевой стенке. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения, снижение стоимости и уменьшение сроков изготовления кольцевой стенки камеры сгорания. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Камера сгорания для газовой турбины содержит внутренний корпус и наружный корпус. Внутренний корпус содержит внутренний стеночный элемент, который содержит группу первых отверстий и группу вторых отверстий. Внутренний стеночный элемент охватывает объем горения камеры сгорания. Группа первых отверстий содержит первые отверстия, через которые протекает текучая среда и которые расположены в первой поверхностной плотности. Группа вторых отверстий содержит вторые отверстия, через которые протекает текучая среда и которые расположены во второй поверхностной плотности. Первая поверхностная плотность отличается от второй поверхностной плотности. Наружный корпус содержит наружный стеночный элемент, который содержит группу дополнительных первых отверстий и группу дополнительных вторых отверстий. Наружный стеночный элемент наружного корпуса, по меньшей мере, частично охватывает внутренний стеночный элемент внутреннего корпуса, так что между внутренним стеночным элементом и наружным стеночным элементом образуется зазор. Группа дополнительных первых отверстий содержит дополнительные первые отверстия, через которые протекает текучая среда и которые расположены в дополнительной первой поверхностной плотности. Группа дополнительных вторых отверстий содержит дополнительные вторые отверстия, через которые протекает текучая среда и которые расположены в дополнительной второй поверхностной плотности. Дополнительная первая поверхностная плотность отличается от дополнительной второй поверхностной плотности. Изобретение направлено на создание камеры сгорания с пониженными нестабильностями горения и меньшими выделениями. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Кольцевая стенка для кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит по меньшей мере один кольцевой ряд впускных отверстий охлаждения воздухом, содержащий два типа отверстий, различающихся площадью своего сечения, а именно отверстий с большей площадью сечения и отверстий с меньшей площадью сечения, и мультиперфорацию для охлаждения этой стенки. Мультиперфорация образована микроперфорациями, площадь сечения которых меньше, чем площадь каждого из этих впускных отверстий охлаждения воздухом, и которые распределены в форме кольцевого ряда выше по потоку и кольцевого ряда ниже по потоку, сформированных на стороне выше по потоку и стороне ниже по потоку, соответственно от ряда впускных отверстий охлаждения воздухом, и по меньшей мере одного промежуточного кольцевого ряда, прерываемого этими впускными отверстиями охлаждения воздухом. Для каждого из этих впускных отверстий охлаждения воздухом геометрическое соотношение определено как частное от деления максимального расстояния между любыми двумя точками на кромке этого отверстия, измеренного в направлении, параллельном центральной оси стенки, на максимальное расстояние между любыми двумя точками на кромке этого отверстия, измеренное в направлении, перпендикулярном центральной оси стенки. Геометрическое отношение для впускных отверстий охлаждения воздухом с большей площадью сечения больше или равно 1. Геометрическое соотношение для впускных отверстий охлаждения воздухом с меньшей площадью сечения больше, чем геометрическое соотношение для впускных отверстий охлаждения воздухом с большей площадью сечения. Изобретение улучшает охлаждение перфорации вокруг отверстий охлаждения простыми, экономичными и эффективными средствами. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх