專利名稱：：帶有凹陷的齒的翅片管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及渦輪機械。更具體地，本發(fā)明涉及在聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備中的排氣的熱量傳導。
背景技術(shù)：
：在聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(CCPP)，或聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機(CCGT)中，發(fā)電機，典型地，燃氣輪機的輸出，用于發(fā)電。由于燃氣輪機產(chǎn)生沒有在發(fā)電機中利用的額外的熱量，熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)用于從燃氣輪機傳導額外的熱量至蒸汽輪機，在此，發(fā)出額外的電，因此提高了CCPP的總體發(fā)電效率。包含流體，例如水的管道位于燃氣輪機的排氣通道中以將額外的熱量轉(zhuǎn)換為蒸汽輪機可用的能量。典型地，管道或翅片管具有多個從翅片管延伸以增加翅片管的熱量傳導能力的多個翅片。進一步地，翅片經(jīng)常是齒狀的以增加翅片的表面積并增加翅片管的熱量傳導能力。流體被蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機。具有改進的熱量傳導系數(shù)以改進HRSG的性能和/或減少HRSG的成本的翅片管將在本領(lǐng)域被廣泛接受。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于渦輪機排氣的熱能傳導的翅片管包括在渦輪機的排氣流中可用的管和從管的外表面延伸的多個翅片。各翅片包括多個鄰近的被齒分開的翅片段。多個翅片段的至少一個翅片辜史包括至少一個在其上的凹陷。此至少一個凹陷增加流此至少一個翅片段的排氣的湍流并增加此至少一個翅片段的表面積，從而增加翅片管的熱能傳導能力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備包括燃氣輪機、蒸汽輪機和多個設(shè)置在燃氣輪機的排氣流中的翅片管。多個翅片管與蒸汽輪機流通連接并能夠?qū)崮軓呐艢饬鱾鲗е猎O(shè)置在多個翅片管中的流體，從而產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動蒸汽輪機。多個翅片管的各翅片管包括管和多個從管的外表面延伸的翅片。多個翅片的各翅片包括多個鄰近的被齒分開的翅片段。多個翅片段的至少一個翅片段包括至少一個在其上的凹陷。此至少一個凹陷增加流過此至少一個翅片l殳的4非氣的湍流并增加此至少一個翅片段的表面積，從而增加多個翅片管的熱能傳導能力。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，用于操作聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備的方法包括通過燃氣輪機的操作向主發(fā)電機提供動力和使燃氣輪機的排氣流過多個設(shè)置在燃氣輪機的排氣通道中的翅片管。多個翅片管的各翅片管包括管和多個從管的外表面延伸的翅片。多個翅片的各翅片包括多個鄰近的被齒分開的翅片段。多個翅片段的至少一個翅片段包括至少一個在其上的凹陷。此至少一個凹陷增加流過此至少一個翅片|殳的排氣的湍流并增加此至少一個翅片段的表面積，從而增加多個翅片管的熱能傳導能力。此方法還包括使包含在多個翅片管中的一定量的流體蒸發(fā)為蒸汽，通過蒸汽來驅(qū)動蒸汽輪機和通過蒸汽輪機的才喿作向副發(fā)電機提供動力。通過下面的說明并結(jié)合附圖，這些和其它優(yōu)點和特征將更清楚。本發(fā)明的主旨在說明書結(jié)論中的權(quán)利要求中被特別地指出并明確地要求保護。通過下文中結(jié)合附圖的對本發(fā)明的詳細描述，可以清楚本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點，其中圖1是聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備的示意圖；圖2是翅片管的實施例的橫截面圖；圖3是翅片管的實施例的平面圖；圖4是圖2或圖3的翅片管的橫截面圖；和圖5是圖2或圖3的翅片管的備選的橫截面圖。經(jīng)由參考附圖的示例，具體介紹說明了本發(fā)明的實施例，以及優(yōu)點和特征。部件列表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施例方式圖1顯示了聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(CCPP)IO的示意圖。CCPP10包括燃氣輪機12。燃氣輪機12包括壓縮機14,壓縮機14壓縮空氣并輸送壓縮空氣到至少一個燃燒器16,在此，壓縮空氣與燃料混合并^L點燃。燃燒過程的熱的氣體產(chǎn)物流至渦輪機18，其從熱的氣體提取功以驅(qū)動輸出電力的主發(fā)電機20。熱的氣體或排氣22在流過渦輪機18之后，流過排氣管24流向煙道26以釋放到大氣中。CCPP10包括被至少一個蒸汽輪機30驅(qū)動的副發(fā)電機28。此至少一個蒸汽輪機30由從排氣22經(jīng)由熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)傳導的能量提供動力。HSRG包括多個至少部分地設(shè)置在排氣22的通道中的翅片管32。如圖l中所顯示的實施例，多個翅片管32設(shè)置在排氣管24中。然而，在其它實施例中，多個翅片管32可設(shè)置在其它位置，例如，在煙道26中或在排氣管24和煙道26兩者中。在一些實施例中，如圖1所示，多個翅片管32設(shè)置為線圏結(jié)構(gòu)，具有設(shè)置在排氣管24中的多個相互連接長度34。一定量的流體，在一些實施例中是水，設(shè)置在多個翅片管32中。當排氣22流過多個翅片管32時，熱量從排氣22傳導至多個翅片管32中包含的流體中，并將流體蒸發(fā)為蒸汽。多個翅片管32經(jīng)由至少一個渦輪機管道36可操作地連接到至少一個蒸汽輪機30上。蒸汽經(jīng)由至少一個渦輪機管道36流到至少一個蒸汽輪機30中，并通過至少一個蒸汽輪機30以驅(qū)動副發(fā)電機28。在一些實施例中，蒸汽從至少一個蒸汽輪機30流至將蒸汽冷凝為液體的冷凝器38。液體經(jīng)由至少一個輸入管道40^皮至少一個泵42驅(qū)動至多個翅片管32中。如圖2所示，多個翅片管32的各翅片管32包括從多個翅片管32的各翅片管32的外表面46向外延伸的多個翅片44。多個翅片44的各翅片44包括多個齒48，或間隙，其將各翅片44分成多個翅片段50。多個齒48允許增加的通過多個翅片管32的流量，并通過增加熱量傳導系數(shù)增加從排氣22至多個翅片管32的熱量傳導效率。多個翅片44構(gòu)造和設(shè)置成增加翅片管32暴露給排氣22的表面積。在圖2的實施例中，多個翅片44布置為以螺旋狀的結(jié)構(gòu)圍繞各翅片管32。然而，在各翅片管32的多個翅片44可以備選的結(jié)構(gòu)來布置。在另一個實施例中，如圖3所示，多個翅片44設(shè)置在各翅片管32上，使得翅片表面52沿基本上與翅片管軸線54平行的翅片管32縱向延伸。如圖4所示，多個翅片44還包括設(shè)置在至少一個翅片44上的多個凹陷56。如圖4所示的多個凹陷56通常是凹陷形狀的。在備選的實施例中，如圖5所示，多個凹陷56在一側(cè)凹陷而在相反側(cè)凸起。在一些實施例中，多個凹陷56基本上是圓形的并具有范圍在大約O.Ol，，至大約0.224"的直徑58，在一個實施例中范圍在大約0.05"至大約0.124"。進一步地，多個凹陷56具有范圍在大約O.Ol"至大約0.2"的深度60，在一個實施例中范圍在大約0.02，，至大約0.1"。應(yīng)該理解，在本文中列出的直徑58和深度60僅是示例性的，在本公開的范圍內(nèi)，可構(gòu)思出其它直徑58和深度60的范圍。多個凹陷56構(gòu)造和設(shè)置成與多個齒48結(jié)合以增加通過多個翅片管32的排氣22的流的湍流。增加的湍流增加了多個翅片44的熱量傳導系數(shù)，從而增加了多個翅片管32的熱量傳導能力。進一步地，包括多個凹陷56的多個翅片管32具有比不凹陷的翅片管更大的表面積。通過增加多個凹陷56而提供的表面積的增加增加了多個翅片管32的總的熱量傳導面積，從而進一步增加了多個翅片管32的熱量傳導能力。盡管已經(jīng)結(jié)合有限數(shù)量的實施例對本發(fā)明進行了具體地描述，但應(yīng)該容易理解，本發(fā)明不限于這些公開的實施例。而是，本發(fā)明可被改進以結(jié)合至此未介紹但與本發(fā)明的精神和范圍相當?shù)娜魏螖?shù)量的變化、改變、代替或等效的布置。另外，盡管已經(jīng)說明了本發(fā)明的不同的實施例，但應(yīng)該理解，本發(fā)明的方面可僅包括介紹的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)看作被上文的描述所限制，而是僅被權(quán)利要求的范圍所限制。權(quán)利要求1.用于渦輪機排氣(22)的熱能傳導的翅片管(32)，包括在渦輪機的排氣(22)流中可用的管；和多個從所述管的外表面(46)延伸的翅片(44)，所述多個翅片(44)的各翅片(44)包括多個翅片段(50)，所述多個翅片段(50)的鄰近的翅片段(50)被齒(48)分開，所述多個翅片段(50)的至少一個翅片段(50)包括在其上的至少一個凹陷(56)，所述至少一個凹陷(56)增加流過所述至少一個翅片段(50)的排氣(22)的湍流并增加所述至少一個翅片段(50)的表面積(52)，從而增加所述翅片管(32)的熱能傳導能力。2.權(quán)利要求1所述的翅片管(32)，其特征在于，所述多個翅片(44)布置為以基本上螺旋狀的方式圍繞所述翅片管(32)的周邊。3.權(quán)利要求1所述的翅片管(32),其特征在于，所述多個翅片(44)沿所述翅片管(32)基本上縱向延伸。4.權(quán)利要求1所述的翅片管(32)，其特征在于，所述多個凹陷(56)的至少一個凹陷(56)基本上是圓形的。5.聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(IO),包括燃氣輪機C12);蒸汽輪機(30);和多個設(shè)置在所述燃氣輪機(12)的排氣(22)流中的翅片管(32),所述多個翅片管(32)與所述蒸汽輪機(30)流通連接并能夠?qū)崮軓乃雠艢?22)流傳導至設(shè)置在所述多個翅片管(32)中的流體中，從而產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動所述蒸汽輪機(30),所述多個翅片管(32)的各翅片管包括管；和多個從所述管的外表面(46)延伸的翅片(44),所述多個翅片(44)的各翅片(44)包括多個翅片段(50)，所述多個翅片段(50)的鄰近的翅片段(50)被齒(48)分開，所述多個翅片段(50)的至少一個翅片段(50)包括在其上的至少一個凹陷(56)，所述至少一個凹陷(56)增加流過所述至少一個翅片段(50)的排氣(22)的湍流并增加所述至少一個翅片段(50)的表面積(52)，從而增加所述多個翅片管(32)的熱能傳導能力。6.權(quán)利要求5所述的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(IO)，其特征在于，所述多個翅片管(32)布置為線圈結(jié)構(gòu)。7.權(quán)利要求5所述的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(10)，其特征在于，所述多個翅片(44)布置為以基本上螺旋狀的方式圍繞所述多個翅片管(32)的至少一個翅片管32)的周邊。8.權(quán)利要求5所述的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(10)，其特征在于，所述多個翅片(44)沿所述多個翅片管(32)的至少一個翅片管(32)基本上縱向延伸。9.權(quán)利要求5所述的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(10)，其特征在于，所述多個凹陷(56)的至少一個凹陷基本上是圓形的。10.權(quán)利要求5所述的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(IO),其特征在于，所述燃氣輪機(12)的輸出驅(qū)動主發(fā)電機(20)。全文摘要本發(fā)明涉及帶有凹陷的齒的翅片管結(jié)構(gòu)。具體而言，提供了一種用于渦輪機排氣(22)的熱能傳導的翅片管(32)，其包括在渦輪機的排氣(22)氣流中可用的管和從管的外表面(46)延伸的多個翅片(44)。各翅片(44)包括多個鄰近的被齒(48)分開的翅片段(50)。多個翅片段(50)中的至少一個翅片段(50)包括至少一個在其上的凹陷(56)。此至少一個凹陷(56)增加流過此至少一個翅片段(50)的排氣(22)的湍流并增加此至少一個翅片段(50)的表面積(52)，從而增加翅片管(32)的熱能傳導能力。進一步公開的是利用翅片管(32)的聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(10)和用于操作聯(lián)合循環(huán)動力設(shè)備(10)的方法。文檔編號F02C7/00GK101655035SQ20091016353公開日2010年2月24日申請日期2009年8月19日優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日發(fā)明者S·A·萊昂內(nèi),T·F·泰勒,華張申請人:通用電氣公司