專利名稱：用于提高燃?xì)廨啓C(jī)功率輸出的排氣道及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及燃?xì)廨啓C(jī)，更具體地涉及構(gòu)造成用于提高燃?xì)廨?機(jī)的功率輸出的排氣道以M電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)包括燃?xì)廨啓C(jī)、熱回收蒸汽發(fā)生器 (HRSG)、蒸汽輪機(jī)以及排氣道。燃?xì)廨啓C(jī)包括構(gòu)造成用于響應(yīng)排氣的 膨脹而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動功率輸出的渦輪。HRSG構(gòu)造成用于從燃?xì)廨啓C(jī)中接 收排氣，并用該排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽。蒸汽輪機(jī)構(gòu)造成用于響應(yīng)蒸汽 的膨脹而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動功率輸出。排氣道構(gòu)造成用于將排氣從HRSG通至 大氣。
燃?xì)廨啓C(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒區(qū)域以及渦輪。壓縮機(jī)構(gòu)造成用于壓 縮流入的空氣。燃燒區(qū)域構(gòu)造成用于接收被壓縮的空氣，燃燒被壓縮 空氣與燃料的混合物，并且產(chǎn)生高溫、高壓排氣。渦輪構(gòu)造成用于接 收排氣并響應(yīng)排氣的膨脹而轉(zhuǎn)動。因而，渦輪的轉(zhuǎn)動功率輸出與排氣 的膨脹以及內(nèi)在壓降成比例。
因此，期望提供一種排氣道，其構(gòu)造成用于減小貫穿于排氣道的 局部壓降，以使得排氣在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的膨脹增加，從而提高燃?xì)廨啓C(jī) 的功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例，提供了一種排氣道。該排氣道 包括接合管。該排氣道還包括通氣管，其具有消音器部、會聚管道部、 管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部。消音器部與接合管流體連通。消音器部的 至少一部分具有第一液壓平均截面流徑，管狀部的至少一部分具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流徑。會聚管道 部連接在消音器部與管狀部之間，發(fā)散擴(kuò)散器部連接到管狀部的、與 會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、消音器部、會聚管道 部、管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部的排氣具有減小的局部壓降，其至少部 分地是因為發(fā)散擴(kuò)散器部及因為第二液壓平均截面流徑小于或等于 第 一液壓平均截面流徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例，提供了一種發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電 系統(tǒng)包括具有壓縮機(jī)、燃燒區(qū)域以及渦輪的燃?xì)廨啓C(jī)。壓縮機(jī)構(gòu)造成 用于對空氣進(jìn)行壓縮。燃燒區(qū)域構(gòu)造成用于接收來自壓縮機(jī)的被壓縮 空氣，并燃燒該被壓縮空氣與燃料的混合物，這將產(chǎn)生排氣。渦輪構(gòu) 造成用于接收來自燃燒區(qū)域的排氣，并且響應(yīng)該排氣的膨脹而轉(zhuǎn)動， 以使得排氣的壓力隨著排氣在渦輪中膨脹而降低。發(fā)電系統(tǒng)還包括熱 回收蒸汽發(fā)生器，其構(gòu)造成用于接收排氣，并用該排氣中的熱量產(chǎn)生 蒸汽。發(fā)電系統(tǒng)還包括具有接合管和通氣管的排氣道。接合管構(gòu)造成 用于接收來自熱回收蒸汽發(fā)生器的排氣。通氣管具有消音器部、會聚 管道部、管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部。消音器部與接合管流體連通。消 音器部的至少一部分具有第一液壓平均截面流徑，且管狀部的至少一 部分具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流 徑。會聚管道部連接在消音器部與管狀部之間。發(fā)散擴(kuò)散器部連接到 管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、消音器 部、會聚管道部、管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部的排氣具有減小的局部壓 降，其至少部分地是因為發(fā)散擴(kuò)散器部及因為第二液壓平均截面流徑
小于或等于第一液壓平均截面流徑。排氣道中的減小的局部壓降增大 了越過渦輪的排氣的總體壓差，從而提高了燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例，提供了一種排氣道。該排氣道 包括接合管。該排氣道還包括具有第一管狀部、第一發(fā)散擴(kuò)散器部、 消音器部、會聚管道部、第二管狀部以及第二發(fā)散擴(kuò)散器部的通氣管。 第 一 管狀部與接合管流體連通。第 一 管狀部的至少 一部分具有第 一 液
6壓平均截面流徑，且消音器部的至少一部分具有第二液壓平均截面流 徑。第一液壓平均截面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。第一 發(fā)散擴(kuò)散器部連接在第 一管狀部與消音器部之間。第二管狀部的至少 一部分具有小于或等于第二液壓平均截面流徑的第三液壓平均截面 流徑。會聚管道部連接在消音器部與第二管狀部之間。第二發(fā)散擴(kuò)散 器部連接到第二管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過 接合管、第一管狀部、第一發(fā)散擴(kuò)散器部、消音器部、會聚管道部、 第二管狀部以及第二發(fā)散擴(kuò)散器部的排氣具有減小的局部壓降，其至
少部分地是因為第二發(fā)散擴(kuò)散器部及因為第三液壓平均截面流徑小 于或等于第二液壓平均截面流徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例，提供了一種發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電 系統(tǒng)包括具有壓縮才幾、燃燒區(qū)域以及渦輪的燃?xì)廨啓C(jī)。壓縮機(jī)構(gòu)造成 用于對空氣進(jìn)行壓縮。燃燒區(qū)域構(gòu)造成用于接收來自壓縮機(jī)的被壓縮 空氣，并燃燒該被壓縮空氣與燃料的混合物，這就產(chǎn)生排氣。渦輪構(gòu) 造成用于接收來自燃燒區(qū)域的排氣，并且響應(yīng)該排氣的膨脹而轉(zhuǎn)動， 以使得排氣的壓力隨著排氣在渦輪中膨脹而降低。發(fā)電系統(tǒng)還包括熱 回收蒸汽發(fā)生器，其構(gòu)造成用于接收排氣，并用該排氣中的熱量產(chǎn)生 蒸汽。該發(fā)電系統(tǒng)還包括具有接合管和通氣管的排氣道。接合管構(gòu)造 成用于接收來自熱回收蒸汽發(fā)生器的排氣。通氣管具有第 一管狀部、 第一發(fā)散擴(kuò)散器部、消音器部、會聚管道部、第二管狀部以及第二發(fā) 散擴(kuò)散器部。第一管狀部與接合管流體連通。第一管狀部的至少一部 分具有第 一液壓平均截面流徑。消音器部的至少 一部分具有第二液壓 平均截面流徑。第一液壓平均截面流徑小于或等于第一液壓平均截面 流徑。第一發(fā)散擴(kuò)散器部連接在第一管狀部與消音器部之間。第二管 狀部的至少一部分具有小于或等于第二液壓平均截面流徑的第三液 壓平均截面流徑。會聚管道部連接在消音器部與第二管狀部之間。第 二發(fā)散擴(kuò)散器部連接到第二管狀部的、與會聚管道部相反的 一端上， 以使得流過接合管、第一管狀部、第一發(fā)散擴(kuò)散器部、消音器部、會聚管道部、第二管狀部以及第二發(fā)散擴(kuò)散器部的排氣具有減'J、的總體 壓降，其至少部分地是因為第二發(fā)散擴(kuò)散器部及因為第三液壓平均截
面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。


圖l是根據(jù)一個示范性實施例的、具有排氣道的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系
統(tǒng)的示意圖2是圖1所示的排氣道的透視圖3是圖2所示的排氣道的流動分布圖4是圖2所示的排氣道的截面視圖5是圖2所示的排氣道的發(fā)散擴(kuò)散器部的放大截面視圖6是根據(jù)另一示范性實施例的排氣道的截面視圖，其顯示了接 合管的、以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出的頂面， 和接合管的、以約22.5至約67.5度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出 的底面；
圖7是根據(jù)又一示范性實施例的排氣道的截面視圖，其顯示了接 合管的、以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出的頂面， 接合管的、以約22.5至約67.5度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出的 底面，和具有平坦表面的、定位成與排氣道的橫向軸線272成約22.5 至約67.5度范圍內(nèi)的角度的流動導(dǎo)向件；
圖8是根據(jù)另一示范性實施例的排氣道的截面視圖，其顯示了接 合管的、以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出的頂面， 接合管的、以約22.5至約67.5度范圍內(nèi)的角度從消音器部延伸出的 底面，以及具有凹面的流動導(dǎo)向件；所述凹面以約22.5至約67.5度 范圍內(nèi)的角度從排氣道的橫向軸線延伸；以及
圖9是根據(jù)另 一 示范性實施例的排氣道的截面視圖。部件列表
10循環(huán)發(fā)電站64第一端
12燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)66第二端
14蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)130排氣道
16燃?xì)廨啓C(jī)144接合管
18第一輸出軸146通氣管
20第一發(fā)電機(jī)148消音器部
22壓縮機(jī)150會聚管道部
24燃燒區(qū)域152管狀部
28熱回收蒸汽發(fā)生器154發(fā)散擴(kuò)散器部
30排氣道156頂面
32蒸汽4侖才幾158底面
34第二輸出軸160夕卜表面
36第二發(fā)電機(jī)230排氣道
38冷凝器244接合管
40冷卻塔246通氣管
42泵248消音器部
44接合管250會聚管道部
46通氣管252管狀部
48消音器部254發(fā)散擴(kuò)散器部
50會聚管道部256頂面
52管狀部258底面
54發(fā)散擴(kuò)散器部260夕卜表面
56頂面262封閉端
58底面268流動導(dǎo)向件
60外表面270腔
62封閉端272對黃向軸線330排氣道400排氣道
344接合管402接合管
346通氣管404通氣管
348消音器部406第一管狀部
350會聚管道部408第一發(fā)散擴(kuò)散器部
352管狀部410消音器部
354發(fā)散擴(kuò)散器部412會聚管道部
356頂面414第二管狀部
358底面416第二發(fā)散擴(kuò)散器部
360夕卜表面462封閉端
362封閉端468流動導(dǎo)向件
368流動導(dǎo)向件470腔
370腔472橫向軸線
具體實施例方式
本發(fā)明的示范性實施例涉及排氣道，其構(gòu)造成用于提高聯(lián)合循環(huán)
發(fā)電設(shè)備(CCPP)燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出。然而，可以預(yù)期排氣道也能提
高整合在其它合適的發(fā)電系統(tǒng)中的燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出。在這些示范 性實施例中，排氣道構(gòu)造成用于減小排氣道中的壓降，以便增加燃?xì)?輪機(jī)中與排氣的膨脹相關(guān)聯(lián)的壓降，使得增加的氣體膨脹提高了燃?xì)?輪機(jī)的功率輸出。
參考圖I，CCPPIO包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12和蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)14。 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12構(gòu)造成用于產(chǎn)生電力并生成排氣。蒸汽輪機(jī)發(fā)電 機(jī)14構(gòu)造成用于接收來自燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12的排氣，并用該排氣的 廢熱產(chǎn)生額外的電力。
燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12包括燃?xì)廨啓C(jī)16、第一輸出軸18以及第一發(fā) 電機(jī)20。燃?xì)廨啓C(jī)16具有壓縮機(jī)22、燃燒區(qū)域24以及渦輪26。壓 縮機(jī)22構(gòu)造成用于壓縮流入的空氣。燃燒區(qū)域24構(gòu)造成用于接收來
1自壓縮機(jī)22的被壓縮空氣，并燃燒該被壓縮空氣與燃料的混合物， 這將產(chǎn)生高溫、高壓排氣。渦輪26構(gòu)造成用于接收來自燃燒區(qū)域24 的排氣，并且響應(yīng)該排氣的膨脹而轉(zhuǎn)動。渦輪26通過第一輸出軸18 可操作地連接到第 一發(fā)電機(jī)20上，以用于向第 一發(fā)電機(jī)20提供轉(zhuǎn)動 功率并產(chǎn)生電力。渦輪26還被構(gòu)造成用于將排氣通至蒸汽輪機(jī)發(fā)電 機(jī)14。
蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)14包括HRSG 28和排氣道30。 HRSG 28構(gòu)造成 用于接收來自燃?xì)廨啓C(jī)16的排氣，并用該排氣的廢熱產(chǎn)生蒸汽。排 氣道30構(gòu)造成用于將來自HRSG 28的排氣通至大氣，并且減小排氣 道中排氣的局部壓降，從而增大越過渦輪的總體壓差，具體于下文中 描述。
蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)14還包括蒸汽輪機(jī)32、第二輸出軸34、第二發(fā) 電機(jī)36、冷凝器38、冷卻塔40以及泵42。蒸汽輪機(jī)32構(gòu)造成用于 接收來自HRSG 28的蒸汽，并響應(yīng)該蒸汽的膨脹而轉(zhuǎn)動。蒸汽輪機(jī) 32通過第二輸出軸34可操作地連接到第二發(fā)電機(jī)36上，以用于向第 二發(fā)電機(jī)36 "R供轉(zhuǎn)動功率并產(chǎn)生電力。然而，可以預(yù)期在單軸的配 置下，蒸汽輪機(jī)32也可改為通過第一輸出軸18可操作地連接到第一 發(fā)電機(jī)20上。冷凝器38構(gòu)造成用于接收來自蒸汽輪機(jī)32的蒸汽， 并將其冷凝成水。特別地，冷凝器38構(gòu)造成用于接收來自冷卻塔40 的水，并且將蒸汽中的熱量傳遞到水中，從而將蒸汽冷凝成水?？梢?預(yù)期，冷凝器38也可改為構(gòu)造成用于將熱量傳遞到來自湖、河、海 或其它合適的不作為限制的實例的水中。泵42構(gòu)造成用于將水從冷 凝器38泵送到HRSG 28中。
參考圖2至圖5，排氣道30包括接合管44和通氣管46。接合管 44構(gòu)造成與HRSG 28流體連通。通氣管46包括消音器部48、會聚管 道部50、管狀部52以及發(fā)散擴(kuò)散器部54。消音器部48構(gòu)造成與接 合管44流體連通。消音器部的至少一部分具有第一液壓平均截面流 徑，而管狀部52的至少一部分具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流徑。會聚管道部50連接在消音器部48與管 狀部52之間。發(fā)散擴(kuò)散器部54連接到管狀部52的、與會聚管道部 50相反的一端上。因此，流過接合管44、消音器部48、會聚管道部 50、管狀部52以及發(fā)散擴(kuò)散器部54的排氣具有減小的總體壓降，其 至少部分地是因為發(fā)散擴(kuò)散器部54及因為第二液壓平均截面流徑小 于或等于第一液壓平均截面流徑。
參考圖4，接合管44具有從消音器部48的外表面60延伸出的頂 面56和底面58,從而使得接合管44將均勻的流動分布提供到消音器 部48中，以減小進(jìn)入消音器部的局部壓降。特別地，頂面56>^人消音 器部48的外表面60以135度延伸出，而底面58 乂人外表面60以45 度延伸出。因此，接合管44引導(dǎo)排氣以大致均勻的流動分布通過消 音器部48并朝向會聚管道部50,以減小消音器部中的壓降。在這點(diǎn) 上，接合管44還減小了消音器部48的封閉端62處的轉(zhuǎn)向損失，增 強(qiáng)了發(fā)散擴(kuò)散器部54中的壓力恢復(fù)。
可以預(yù)期，接合管44的頂面56與底面58能夠以各種合適的角 度從消音器部48的外表面60延伸出，如圖6至圖9中的實施例所示。
參考圖5,發(fā)散擴(kuò)散器部54構(gòu)造成自管狀部52發(fā)散，使得發(fā)散 擴(kuò)散器部54恢復(fù)了出口壓力損失。發(fā)散角a的實例包括5度、15度 以及在其范圍內(nèi)的合適角度，以便對于約18至約22米/秒范圍內(nèi)速度， 恢復(fù)約1.5至2.0厘米水范圍內(nèi)的壓力?？梢灶A(yù)期，利用合適的壓力 恢復(fù)裝置，發(fā)散角可以大于或小于該范圍。
發(fā)散擴(kuò)散器部54還包括直徑為6米的第一端64和直徑為9米的 第二端66?？梢粤私猓谝欢?4和第二端66的直徑分別可以大于或 小于6米和9米。發(fā)散擴(kuò)散器部54從第一端64到第二端66具有15 米的長度。然而，發(fā)散擴(kuò)散器部54可以具有大于或小于15米的長度。
參考圖6，具有接合管144和通氣管146的排氣道130大致類似 于圖1至圖4中所示的具有接合管44和通氣管46的排氣道30，其中 通氣管146帶有消音器部148、會聚管道部150、管狀部152以及發(fā)散擴(kuò)散器部154，而圖1至圖4所示的通氣管46帶有消音器部48、 會聚管道部50、管狀部52以及發(fā)散擴(kuò)散器部54。然而，接合管144 具有以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從消音器部148的外表面160 延伸出的頂面156。另外，接合管144具有以約22.5至約67.5度范圍 內(nèi)的角度從外表面160延伸出的底面158。
參考圖7,具有接合管244和通氣管246的排氣道230大致類似 于圖1至圖4中所示的分別具有接合管44和通氣管46的排氣道30, 其中通氣管246帶有消音器部248、會聚管道部250、管狀部252以 及發(fā)散擴(kuò)散器部254，而圖1至圖4中所示的通氣管46帶有消音器部 48、會聚管道部50、管狀部52以及發(fā)散擴(kuò)散器部54。然而，接合管 244具有以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從外表面260延伸出的頂面 256。此外，接合管244具有以約22.5至約67.5度范圍內(nèi)的角度從外 表面260延伸出的底面258。另外，通氣管246還包括流動導(dǎo)向件268, 其構(gòu)造成用于降低消音器部248的封閉端262處的轉(zhuǎn)向損失，并且在 擴(kuò)散器部254與消音器部248的上游提供大致勻速流動分布。流動導(dǎo) 向件268是具有平坦表面的板，該平坦表面自接合管244的底面258 延伸且跨越消音器部248的腔270。流動導(dǎo)向件268的平坦表面定位 成與排氣道246的橫向軸線272成約22.5度至約67.5度范圍內(nèi)的角 度。在這點(diǎn)上，排氣的相當(dāng)一部分被引導(dǎo)離開消音器部248的封閉端 262并朝向會聚管道部250。
消音器部248構(gòu)造成允許排氣膨脹并降低排氣的速度和湍流，以 使得高能量的噪聲耗散在消音器部248中。消音器部248構(gòu)造成使得 流過其中的排氣具有第一平均速度，而管狀部252構(gòu)造成使得流過其 中的排氣具有第二平均速度。第一平均速度等于第二平均速度的至少 一半。
參考圖8，具有接合管344和通氣管346的排氣道330大致類似 圖1至圖4中所示的具有接合管44和通氣管46的排氣道30,其中通 氣管346帶有消音器部348、會聚管道部350、管狀部352以及發(fā)散擴(kuò)散器部354，而圖1至圖4所示的通氣管46帶有消音器部48、會 聚管道部50、管狀部52以及發(fā)散擴(kuò)散器部54。然而，接合管344具 有以約90至約135度范圍內(nèi)的角度從消音器部348的外表面360延 伸出的頂面356。此外，接合管344具有以約22.5至約67.5度范圍內(nèi) 的角度從外表面360延伸出的底面358。另外，通氣管346還包括流 動導(dǎo)向件368,其構(gòu)造成用于降低消音器部348的封閉端362處的轉(zhuǎn) 向損失，并且在消音器入口段與擴(kuò)散器入口段提供大致均勻的速度分 布，以確保最大程度的壓力恢復(fù)。流動導(dǎo)向件368是具有凹面的板， 該凹面自接合管344的底面358延伸且跨越消音器部348的腔370。 該凹面的曲率半徑等于消音器部48的第一直徑的一半。然而，該凹 面也可以改為具有其它合適的曲率半徑。流動導(dǎo)向件368定位成與排 氣道346的橫向軸線372成約22.5度至約67.5度范圍內(nèi)的角度。
參考圖9，排氣道400構(gòu)造成將排氣的壓降限制到大約0.5英寸 水壓。特別地，排氣道400包括接合管402和通氣管404。接合管402 與HRSG 28流體連通并構(gòu)造成用于接收來自HRSG 28的蒸汽。通氣 管404包括第一管狀部406、第一發(fā)散擴(kuò)散器部408、消音器部410、 會聚管道部412、第二管狀部414以及第二發(fā)散擴(kuò)散器部416。第一 管狀部406與接合管402流體連通。第一管狀部406具有第一液壓平 均截面流徑，消音器部410具有第二液壓平均截面流徑。第一液壓平 均截面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。第一發(fā)散擴(kuò)散部408 連接在第一管狀部406與消音器部410之間。第二管狀部414具有小 于或等于第二液壓平均截面流徑的第三液壓平均截面流徑。會聚管道 部412連接在消音器部410與第二管狀部414之間。第二發(fā)散擴(kuò)散器 部416連接到第二管狀部414的、與會聚管道部412相反的一端上， 以使得流過接合管402、第一管狀部406、第一發(fā)散擴(kuò)散器部408、消 音器部410、會聚管道部412、第二管狀部414以及第二發(fā)散擴(kuò)散器 部416的排氣具有減小的總體壓降，其至少部分地是因為第二發(fā)散擴(kuò) 散器部及因為第三液壓平均截面流徑小于或等于第二液壓平均截面流徑。減小的局部排氣道壓降增大了穿過燃?xì)廨啓C(jī)16的排氣的總體 壓差且提高了燃?xì)廨啓C(jī)16的功率輸出。
第一管狀部406、消音器部410以及第二管狀部414分別構(gòu)造成 使流過其中的排氣具有第一、第二以及第三平均速度。第一平均速度 至少等于第二平均速度與第三平均速度的平均值。另外，第二平均速 度等于第三平均速度的至少一半。消音器部410還被構(gòu)造成允許排氣 膨脹并減小排氣的速度和湍流，以使得高能量的噪聲耗散在消音器部 410中。
通氣管404還包括流動導(dǎo)向件468,其構(gòu)造成用于降低消音器部 410的封閉端462處的轉(zhuǎn)向損失，并且在擴(kuò)散器段與消音器段的上游 提供大致勻速流動分布。流動導(dǎo)向件468是具有平坦表面的板，該平 坦表面自消音器部410的底面462延伸且跨越消音器部410的腔470。 流動導(dǎo)向件468定位成與排氣道404的橫向軸線472成約22.5度至約 67.5度范圍內(nèi)的角度。
本文所描述的排氣道以及方法提供了遠(yuǎn)勝過其他裝置和方法的 優(yōu)勢。特別地，排氣道提供了減小排氣的壓降并提高燃?xì)廨啓C(jī)的功率 輸出量的技術(shù)效果。在一個示范性實施例中，用語"液壓平均截面流徑，， 是指流徑的中值截面尺寸或平均截面尺寸。
雖然已經(jīng)參考示范性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本 發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改變并且可以用等效物替換 其元件。另外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以進(jìn)行各種 修改，以使得特定的環(huán)境或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明意 指并不局限于本文所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入所附 的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1. 一種排氣道(30)，其包括接合管(44)；以及通氣管(46)，其具有消音器部(48)、會聚管道部(50)、管狀部(52)以及發(fā)散擴(kuò)散器部(54)，所述消音器部(48)與所述接合管(44)流體連通，所述消音器部(48)的至少一部分具有第一截面尺寸，所述管狀部(52)的至少一部分具有小于或等于所述第一截面尺寸的第二截面尺寸，所述會聚管道部(50)連接在所述消音器部(48)與所述管狀部(52)之間，所述發(fā)散擴(kuò)散器部(54)連接到所述管狀部(52)的、與所述會聚管道部(50)相反的一端上，以使得流過所述接合管(44)、消音器部(48)、會聚管道部(50)、管狀部(52)以及發(fā)散擴(kuò)散器部(54)的排氣具有減小的總體壓降，其至少部分地是因為所述發(fā)散擴(kuò)散器部(54)以及因為所述第二截面尺寸小于或等于所述第一截面尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣道(30),其特征在于，所述消音器 部(48)構(gòu)造成使排氣具有第一平均速度，所述第一平均速度大致等于 所述管狀部(52)中的排氣的第二平均速度的一半。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣道(30)，其特征在于，所述接合管 (44)具有頂面(56)和底面(58)，所述頂面(56)以約90度至約135度的角 度自所述消音器部(48)的外表面(60)延伸，所述底面(58)以約45度至 約90度的角度自所述消音器部(48)的所述外表面(60)延伸，以使得排 氣貫穿所述通氣管(46)具有大致均勻的速度分布。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣道(30),其特征在于，所述排氣道 還包括流動導(dǎo)向件(268)，其構(gòu)造成自所述接合管(44)的底面(58)延伸， 并且跨越所述消音器部(48),從而導(dǎo)致流入所述消音器部(48)以及所述 發(fā)散擴(kuò)散器部(54)中的排氣具有大致均勻的速度分布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣道(30)，其特征在于，所述流動導(dǎo) 向件(268)包括偏離所述通氣管(46)的橫向軸線(272)至少約20度的板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣道(30),其特征在于，所述流動導(dǎo) 向件(268)包括具有平坦表面與凹面其中之一的板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣道(30),其特征在于，所述發(fā)散擴(kuò) 散器部(54)構(gòu)造成以約5度至約15度范圍內(nèi)的預(yù)定發(fā)散角自所述管狀 部(52)發(fā)散。
8. —種排氣道(400),其包括 接合管(402);以及通氣管(404)，其具有第一管狀部(406)、第一發(fā)散擴(kuò)散器部(408)、 消音器部(410)、會聚管道部(412)、第二管狀部(414)以及第二發(fā)散擴(kuò) 散器部(416)，所述第一管狀部(406)與所述接合管(402)流體連通，所 述第一管狀部(406)的至少一部分具有第一截面尺寸，所述消音器部 (410)的至少一部分具有第二截面尺寸，所述第一截面尺寸小于或等于 所述第一截面尺寸，所述第一發(fā)散擴(kuò)散器部(408)連接在所述第一管狀 部(406)與所述消音器部(410)之間，所述第二管狀部(414)的至少一部 分具有小于或等于所述第二截面尺寸的第三截面尺寸，所述會聚管道 部(412)連接在所述消音器部(410)與所述第二管狀部(414)之間，所述 第二發(fā)散擴(kuò)散器部(416)連接到所述第二管狀部(414)的、與所述會聚管 道部(412)相反的一端上，以使得流過所述接合管(402)、第一管狀部 (406)、第一發(fā)散擴(kuò)散器部(408)、消音器部(410)、會聚管道部(412)、 第二管狀部(414)以及第二發(fā)散擴(kuò)散器部(416)的排氣具有減小的總體 壓降，其至少部分地是因為所述第二發(fā)散擴(kuò)散器部(416)以及因為所述 第三截面尺寸小于或等于所述第二截面尺寸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的排氣道(400),其特征在于，所述第一管 狀部(406)構(gòu)造成使排氣具有第一平均速度，所述消音器部(410)構(gòu)造成 使排氣具有第二平均速度，且所述第二管狀部(414)構(gòu)造成使排氣具有 第三平均速度，以使得所述第一平均速度等于所述第二平均速度與所 述第三平均速度的平均值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的排氣道(400)，其特征在于，所述第三平均速度小于或等于所述第二平均速度的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于提高燃?xì)廨啓C(jī)功率輸出的排氣道及發(fā)電系統(tǒng)。提供了一種具有接合管和通氣管的排氣道。通氣管具有消音器部、會聚管道部、管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部。消音器部與接合管流體連通。消音器部具有第一液壓平均截面流徑，管狀部具有小于或等于第一液壓平均截面流徑的第二液壓平均截面流徑。會聚管道部連接在消音器部與管狀部之間。發(fā)散擴(kuò)散器部連接到管狀部的、與會聚管道部相反的一端上，以使得流過接合管、消音器部、會聚管道部、管狀部以及發(fā)散擴(kuò)散器部的排氣具有減小的總體壓降，其至少部分地是因為發(fā)散擴(kuò)散器部及因為第二液壓平均截面流徑小于或等于第一液壓平均截面流徑。
文檔編號F01N13/20GK101509427SQ200910004139
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者S·N·文卡塔拉曼, S·V·錢德拉博斯 申請人:通用電氣公司