TWI411725B - 噴灑系統，用於具有噴灑系統之引擎之功率增強系統及溼潤空氣之方法 - Google Patents

Description

噴灑系統，用於具有噴灑系統之引擎之功率增強系統及溼潤空氣之方法

本發明係關於一種液體噴灑系統、一種具有該噴灑系統之功率增強系統及用於更有效溼潤空氣且增加一引擎之輸出之方法。該噴灑系統及功率增強系統可用於增加一引擎之輸出。

一氣渦輪引擎包含提供加壓空氣至一燃燒器之一壓縮器。空氣係在該燃燒器中與燃料混合且點燃，產生熱燃燒氣體。此等氣體流至一渦輪區段，其中能量係經擷取以向該壓縮器提供動力且提供有用之功(例如向一航空器提供動力)。

渦輪輸出與周圍空氣溫度升高成比例地降低。然而，伴隨升高周圍空氣溫度通常需要更多功率產生，舉例而言，由於高空氣調節負載。因此，需求在增加功率需要週期期間透過輔助系統產生額外功率。

用於增加功率輸入之一輔助系統具有噴灑小液滴(通常水)朝向該壓縮器之該入口導管或該壓縮器喇叭口之噴嘴。當空氣進入該氣渦輪時，此等系統試圖以一新的較低溫度溼潤空氣。一更低空氣溫度對應於一更高密度空氣，且因此，對應於導致一更高渦輪軸輸出之一更高質量流。必須添加至空氣以充分降低溫度之該液體量係由該氣渦輪空氣流速、周圍溫度及溼度條件決定。

液體噴灑系統係用於產生更多功率之一相對廉價且「低科技」方法。然而，該壓縮器中之液體可損壞該等壓縮器葉片。舉例而言，一金屬表面與液滴之轟擊可導致該金屬之表面中之微破裂之發展且可引起表面凹坑。為了避免液體碰撞該等葉片，該噴霧應在碰撞該等葉片之前在該壓縮器中大體上蒸發。此蒸發亦為溼潤該吸入空氣且如以上所提供，係需要降低空氣溫度及密度。為了增加該等液滴在碰撞該等葉片之前蒸發之可能性，必須產生具有小直徑的微滴。小直徑係大致上小於約40微米。具有此等小直徑之噴灑液體係通常稱為「霧化」且產生許多小直徑微滴之系統係通常稱為霧化系統。

此小尺寸微滴可使用少數方法產生。通常，該最簡單方法為自一滑軌(skid)提供通常在約3000 psi之高壓液體以直接地霧化該等水滴。其他方法可包含將液體穿過一衝擊波或穿過超音波霧化器。高壓液體導致約10微米至約20微米之一平均尺寸水滴但亦產生更大水滴，亦即大於20微米且至高約40微米之該等水滴。

產生液滴之該先前提及方法可存在一些問題。尤其，需要該滑軌輸送在3000 psi之該高度加壓液體可將一應變置於該滑軌上。此外，因為該等噴嘴係需要噴灑該高度加壓液體，故其等具有一相對小操作區域。

為了試圖解決此問題，現有噴嘴陣列可具有多個級。該陣列之各液體攜載管可具有用於噴灑該液體霧之複數個噴嘴。許多管係用歧管連接在一起或係連通以形成一級。一級簡單地為連接至獨立可控制之一單液體源之許多噴嘴。General Electric SPRITS^TM 系統(一習知系統)具有五個級。在該系統中，當啟動級1時，液體流至用歧管連接在一起之該等管以形成級1且液體係僅從該等噴嘴噴灑。接著可啟動其他級而級1關閉或不關閉。

習知系統通常遭受局部過飽和且溼潤不足。此等問題由於相對於該需要水流速而啟動太多噴嘴引起。習知陣列係以一使得該空氣/水比係僅相對於該導管之該整個截面積或空氣之流動區域平衡的方式設計。

此外，大多數習知系統以一恆定壓力運轉各級，該恆定壓力係由一再循環系統設定。一子區段中之所有噴嘴僅以該最大流速流動。舉例而言，在半流時，約該等管之一半流動而非所有該等管以半位勢流動。因此，空氣之一子區段可變為飽和，此意指任何額外水係未蒸發且係自由接觸該等葉片。此外，該較大(即，如相對於該較小之40微米水滴)溼潤空氣。該等未蒸發較大水滴可凝固以在該壓縮器中形成可引起大幅損壞之液體條紋。此外，因為此設計產生過飽和區域，故其亦產生極其乾燥空氣之區域。該等習知系統之該等噴嘴係未經定位以允許該等過飽和區域與接近該噴嘴陣列之該等乾燥區域混合，且因此在靠近該等葉片之前未具有足夠時間蒸發。

本發明為例如一噴嘴陣列之一裝置，其用於在空氣吸入一引擎中之前更有效且更有效率地輸送液體噴霧至空氣；及用於包括該裝置之一引擎之一功率增強系統。該液體噴霧降低空氣溫度，而增加空氣密度。更密之空氣提供更多功率至該引擎。該噴嘴陣列之該設計橫跨整個水注入區域在接近空氣與水之該注入點實現空氣與水之更均勻混合。如此，其最大化可用於蒸發之時間。可建立於靠近該陣列之一「混合區」中之混合越佳，在下游之混合將越均勻且空氣將大體上在靠近該渦輪之前蒸發的可能性越大。

在一實施例中，本發明為一功率增強系統。該系統包括具有至少一空氣入口之一通道。該通道係經組態以允許空氣穿過該通道。一渦輪係定位在該空氣入口下游。一噴嘴陣列係定位在該空氣入口下游且定位在該渦輪上游。該噴嘴陣列包括複數個級且界定當空氣移動通過該噴嘴陣列朝向該渦輪時所穿過之該通道之一截面之複數個子區段。各級包括經組態以藉由噴灑液體而溼潤移動通過該等子區段之空氣之複數個噴嘴。各級係經組態以噴灑變化量的液體且該等級係經組態以任何量的液體噴霧大體上均等地溼潤流動通過各子區段之空氣。

在另一實施例中，本發明為一種溼潤空氣用於增加一引擎之輸出之方法。該方法包括提供一空氣通道，其具有至少一空氣入口及空氣流動所通過之一總截面積；提供噴嘴之複數個級，各級包括經組態以注入液體進入至空氣中之複數個噴嘴，各級具有一水流量操作範圍；將該通道之該截面積分成複數個子區段，各者具有小於該總截面積之一區域；在噴嘴之該空氣入口及該等級之下游提供一引擎；在一第一時間處決定空氣之溫度及溼度；決定需要增加該引擎之輸出之一溼度量及經由該等噴嘴提供一第一液體量至各子區段，其中該第一液體量係橫跨該整個水流量操作範圍以增加該引擎輸出所需要之量來大體上均等地溼潤流動通過各特定子區段的空氣所需要之液體量。

在另一實施例中，本發明為一種溼潤空氣之方法。該方法包括提供一空氣通道，其具有至少一空氣入口及空氣流動所通過之一總截面積；將該通道之該截面積分成複數個子區段，各者具有小於該總截面積之一區域；提供鄰近各子區段之複數個噴嘴，該等噴嘴經組態以注入液體於空氣中；橫跨一整個水流量操作範圍將需要大體上均等地溼潤流動通過各特定子區段之空氣之一液體量提供至各子區段。

為了說明之目的，該等圖式繪示目前較佳之形式。然而，應理解本發明不限於該等圖式中所繪示之該等精確配置及手段。

現在參考該等圖式，其中相似數字識別相似元件，繪示在空氣吸入一引擎中之前用於更有效且更有效率地輸送液體至空氣之例如一噴嘴陣列之一裝置之各種表示。亦繪示用於包括該裝置之一引擎之一功率增強系統。本發明之實施例之該等各種態樣實際上可用於任何類型的引擎。適於與該功率增強系統使用之一種類型的引擎為一氣渦輪引擎。

圖1繪示用於增強功率至一氣渦輪之一系統10之一實施例。該系統10係相對於一發電站設施描述，然而，該系統10可用於其他環境中。該系統包括一通道或導管12。該導管12包括一上壁14及一下壁16及至少一彎管18。導管12亦具有相對側壁(圖1中未繪示)。導管12實際上可具有例如正方形、矩形、橢圓形、圓形等等之任何截面形狀。導管12具有可為或不為均勻之一截面積。導管12亦包括可包括一天窗22之一入口區段20。在該入口區段20下游及該導管12內，可為一攔汚柵24、空氣過濾器26及消音器28。在該消音器28下游及該導管12內為用於冷卻入口空氣40a之一裝置30、100。此一裝置可為一噴嘴陣列。

在用於冷卻入口空氣40a之該裝置30、100下游為例如一氣渦輪之一渦輪或一引擎32。此項技術中氣渦輪引擎為已知且可包括具有葉片之一轉子。在該軸之該前端，具有壓縮器葉片36之一壓縮器34壓縮空氣至諸如典型地為其典型壓力的10倍至30倍之高壓。該壓縮空氣係輸送至一燃燒器38。燃料(圖中未繪示)係在該燃燒器38中燃燒。該等熱燃燒氣體膨脹通過該渦輪33且通過一排氣導管(圖中未繪示)離開該廠。由於該渦輪功率輸出係大於該壓縮器功率需要，故過剩功率可用於該軸上。該過剩功率係用於驅動例如一發電機、一幫浦、一壓縮器、一推進器或類似物(圖中未繪示)之負載。

如圖1中所繪示，具有一般周圍溫度之一第一溫度及一第一溼度位準之周圍空氣40a流入至導管12之入口20中。接著周圍空氣40a穿過可選攔汚柵24、可選空氣過濾器26及可選消音器28。經過該天窗22、清除篩網24、過濾器26及消音器28之周圍空氣40a之該流典型地具有範圍從約每秒10米至約每秒20米之一速度。

接著周圍空氣40a穿過空氣冷卻裝置30、100或噴嘴陣列，其中該周圍空氣40a係藉由從該裝置噴射之液體而冷卻且溼潤。空氣40a之至少一部分40b現在具有低於該第一溫度之一第二溫度。此外，該空氣40a之至少一部分40b可由液體溼潤。接著經冷卻且溼潤空氣40b從區域B移入區域C中同時大致上保持其速度。該空氣40b進入該引擎32之該入口氣室區段42。入口氣室42可成形為一鐘狀嘴以允許該空氣40b之加速。在該壓縮器34入口面，該空氣速度範圍典型地從約0.4馬赫至約0.6馬赫；更典型地為約音速之半或約180 m/s之一速度。該空氣係經加速以獲得該壓縮器完成該壓縮工作所需要之該高速度。典型空氣壓縮比範圍為從約9:1至約30:1。一旦在該壓縮器內，該空氣速度係隨著由壓縮引起之該更高密度減小。接著該壓縮空氣(圖中未繪示)係輸送至該燃燒器。當穿入該燃燒器腔室中時，速度係典型地小於100 m/s，儘管可提供如所需之其他速度。

用於在空氣到達該壓縮器之該入口之前提供一大致上冷卻液體至空氣之該裝置30、100通常為一噴嘴陣列。如圖1中所繪示，該噴嘴陣列30、100係與至少一液體入口導管44連通。該液體入口導管44係經由一可選閥46與至少一滑軌(圖中未繪示)連通。該閥46可經組態以控制饋送至該裝置30、100之至少一噴嘴之液體之一流動或流速。

該滑軌具有至少一幫浦48。在一實施例中，可存在兩個幫浦，各者係該速率係由頻率支配且該適當頻率係由一頻率控制器設定之一變頻驅動(VFD)幫浦。在另一實施例中，存在多個平行幫浦(諸如五個幫浦)，各者具有不同流量。藉由運作依不同組合之一個、兩個或多個幫浦，可涵蓋一大範圍的幫浦容量。

該幫浦之最大容量可關於該額定氣渦輪之空氣流量設定。較佳地，該幫浦提供比許多現有幫浦之更低壓液體。尤其，其在小於約3000 psi下且較佳地在約2000 psi下操作。該幫浦可使用一預填充系統。因為該幫浦在更低壓下操作，故該幫浦可為更可靠且因為該幫浦不會再循環液體，故可無回至該幫浦之再循環。此可降低進入至該幫浦中之該液體之溫度且防止碎屑再進入該幫浦。其亦提供對該等旋轉密封件之更少磨損且改良活塞密封壽命。

該幫浦48可經由一信號饋送(其控制該幫浦或諸幫浦之該速率/操作)與至少一控制單元或控制器50通信。該控制單元50可定位於該滑軌上。該控制單元50可使用預定引擎週期分析以基於包括周圍天氣條件、渦輪幾何形狀、空氣運動之速度場及特定渦輪組件之規格之至少一界定參數形成一控制模型。

該幫浦48係亦與一液體源52連通。該液體源52係較佳地定位於該滑軌上。較佳地，該液體源52包括一水源，然而，取決於該冷卻操作可使用其他液體。

該系統10亦可包括藉由一信號連接至該控制單元之一天氣監測單元(圖中未繪示)，其中影響該氣渦輪之性能之周圍條件可經測量且報告至該控制單元用於該適當量液體之以引擎週期為主之排程決定以輸送一目標位準的入口空氣溼潤。該等周圍條件包括可影響該氣渦輪之操作之環境因素(包含但不限於溫度、溼度及氣壓)。該周圍溫度、溼度及氣壓可以預定次數決定。在一實施例中，接著監測溫度、溼度及氣壓之各者；較佳係連續地。該天氣監測單元(圖中未詳細繪示)可包括一乾球溫度計及一空氣溼度測量器件。在其他實施例中，該天氣監測單元可包括一乾球溫度計及一溼球溫度計。該天氣監測單元可包括其他組件及/或諸組件之組合以監測及/或測量周圍天氣條件。該天氣資訊係由該控制單元處理，其中該控制單元輸送例如可允許蒸發水量、結冰風險等等之關鍵可操作資訊至該操作者。舉例而言，此資訊可於該顯示器(圖中未繪示)上呈現給操作者。接著可決定增加該引擎所需輸出量所需要之該液體量或溼度之一決定。

當該周圍空氣40a穿過該噴嘴陣列30、100時，該空氣冷卻裝置30、100或噴嘴陣列可輸送大致上作為一噴霧之冷卻液體至該周圍空氣40a。「冷卻」意指在緊接著該液體離開一噴嘴之後，該液體之溫度即低於該液體所冷卻之該空氣之溫度。該液體在該空氣40b到達該壓縮器之該入口之前冷卻該空氣40b。在其他實施例中，該液體不可冷卻但可為相同溫度或比流動通過該導管之空氣暖。

當該閥46開啟時，高壓液體係經由液體入口導管44從液體供應源52饋送至該噴嘴固定器30、100。該等噴嘴係經組態以霧化水成為一細微滴噴霧。此等微滴典型地範圍從約3微米至約50微米，且更典型地從約3微米至約30微米。

圖2A繪示可用於例如圖1中所繪示之一系統中之一習知噴嘴陣列30。此一陣列30可為來自通用電氣公司(General Electric)之該SPRITS^TM 系統。該繪示習知噴嘴陣列30包括由垂直延伸桿60所支撐之複數個水平延伸管54。各管54具有沿該水平長度之複數個噴嘴56。該等噴嘴56係經組態以噴灑大致上不大於50微米直徑之水微滴。該等噴嘴56為此項技術中大致上已知的該等噴嘴且可由派克漢尼汾(Parker Hannifin)公司供應。如以上所提供，具有此等小直徑之噴灑液體通常稱為「霧化」且產生許多小直徑微滴之系統通常稱為霧化系統。該習知系統30之目標旨於溼潤從該入口(見圖1)穿過之該空氣使得空氣在進入該引擎之前更冷而不完全使該空氣過飽和以使得該液體可在接觸該等葉片且損壞該引擎之前蒸發。

該等水平管54係與複數個液體供應導管58連通，該等複數個液體供應導管58係與液體入口導管44(見圖1)連通。各導管58供應該系統之一級。該等管54界定複數個級。習知噴嘴陣列30通常包括五個級。該SPRITS系統可包括五個級；總共約1456個噴嘴，各者在3000 psi壓力下操作。該等級係由用歧管連接或耦合某些水平管而建立。

該等噴嘴56係藉由一恆定壓力源而饋送。因此，噴嘴56噴灑之比例係直接與需要在目前環境條件下溼潤空氣之該完全系統流速之分率成比例。舉例而言，在半最大流時，該陣列中之一半的該等噴嘴56係經啟動或噴灑液體。所有液體可注入流動通過該入口中之空氣之一子集中。因此，圍繞該等注入管或已啟動的該等級之空氣通常係過飽和。由於該噴嘴之位置及分級配置，故此等經溼潤、飽和或過飽和區域未與較乾燥區域混合，因此分配該液體至該等區域。因此，過飽和之局部區域設法進入該引擎中而不蒸發該液體，此損壞該引擎。

圖2B中繪示一習知陣列30之過飽和問題。圖2B繪示兩個不同分級配置62、64之一簡化側視圖。各配置62、64具有五個噴嘴56a至56e。在配置62中，啟動噴嘴56a、56b、56d、56e；亦即，噴灑液體72進入空氣40a中。未啟動噴嘴56c。鄰近噴嘴56a、56b及56d、56e係同時啟動(亦即，當啟動該配置62時)。此引起緊鄰56a、56b及56d、56e下游之過飽和。自噴嘴56b及56d之噴霧72之一部分與緊鄰噴嘴56c下游之「更乾燥」空氣40a混合。然而，因為鄰近噴嘴56a、56b、56d、56e係同時噴射且因為存在相對較少空氣運動，舉例而言，來自噴嘴56a之飽和或溼潤空氣試圖與來自噴嘴56b之飽和或溼潤空氣混合。相似地，來自噴嘴56e之噴霧72試圖與緊鄰噴嘴56d下游之飽和或溼潤空氣40a混合。此導致緊鄰56a、56b及56d、56e下游之局部過飽和。換言之，緊鄰該等啟動噴嘴下游之飽和或溼潤空氣不可與乾燥空氣容易混合。

配置64中亦說明該局部區域過飽和問題。此處，緊鄰噴嘴56a及56c下游之噴霧72可與緊鄰噴嘴56b下游之該更乾燥空氣40a混合。然而，局部過飽和區域係由於以上所描述之該等原因而由鄰近啟動噴嘴56c至56e產生。

習知噴嘴陣列遭受該等以上問題，部分因為其等試圖平衡該導管之該整個截面積上方之該整個空氣流之溼潤。當空氣在該導管內流動且通過該導管時，該導管內之空氣大體上覆蓋該導管之該整個截面積。習知陣列係經設計使得其等試圖用一單一全域分級策略來溼潤該管道之該整個截面積上方之空氣。換言之，其等使用多個級展開橫跨該整個流動之空氣串流以加以溼潤。反之，本發明之該噴嘴陣列將該整個截面陣列分成複數個子區。其係經設計以橫跨整個水流輸送範圍而大體上均等地個別溼潤空氣流之各子區段，而非試圖一次地使整個空氣流飽和或溼潤。空氣之各子區段中之水之位準可相對乾燥或可大體上飽和。

圖3繪示根據本發明之用於冷卻空氣之一裝置或系統100之一實施例。該裝置100大致上係呈一噴嘴陣列之形式。該陣列之各噴嘴係經組態以噴灑小液滴(大致上為水)朝向該氣渦輪壓縮器(見圖1)之該入口。換言之，其可為一霧化系統。尤其，該等噴嘴可為此項技術(例如來自派克漢尼汾公司)中已知且如以上所描述之該等噴嘴。與該等習知陣列不同，本陣列之該等噴嘴可在小於約2000 psi下操作。已發現在此壓力下操作該等噴嘴與在約3000 psi下操作之噴嘴比較極少損及該水滴尺寸分佈但在該系統上產生更少壓力。

圖3繪示在一消音器28下游且耦合至該消音器28之該噴灑裝置。因為該等消音器元件通常在垂直於該等垂直噴嘴陣列之該平面之一方向上產生大部分流動誘導混合，故該噴灑裝置可鄰近一消音器定位且定位在該消音器下游。該噴灑裝置實際上可定位在沿該導管之該長度之任何地方且可不可耦合至一消音器。

複數個噴嘴組或級104至112b(見圖4A至4C)沿垂直方向延伸。垂直意指該等噴嘴級係大體上垂直於一大體上水平地平面。然而，該等噴嘴級可水平延伸；亦即，大體上平行於該地平面，呈對角線或以相對於該地平面之任何角度。此外，該等噴嘴級可組成複數個單元102，該等複數個單元102係分成如以下所解釋之子單元102a、102b。

該陣列100係由與複數個液體供應導管200連通之複數個級組成，該等複數個液體供應導管200係與該液體入口導管44(見圖1)連通。各級係由用於輸送液體至空氣之至少複數個噴嘴組成。在各級中，該等噴嘴係指該等噴嘴沿該液體分配導管之該等位置之一分級配置組態。各級亦可包括至少一液體分配導管(見圖4A至4C)。各液體分配導管係與複數個噴嘴及該液體入口導管連通。在其他實施例中，各級可不具有一液體分配導管。反而是液體可分開地供應至該級中之各噴嘴。各級係經組態以每單位時間噴灑變化量體積的液體。

該等液體分配導管從該等液體供應導管200延伸。該等液體供應導管200可沿該陣列100之該頂部以水平方向延伸。然而，該等液體供應導管200可垂直、水平或對角延伸。此外，該等液體供應導管200可在該等液體分配導管之頂部或可沿該底部延伸。各級係可獨立操作。如此，液體可從一或一些級而非其他級噴灑，或液體可從所有級或不從任何級噴灑。

在圖3中所繪示之該實施例中，該等級係大體上垂直配置，沿水平方向串聯延伸。換言之，該等垂直延伸級係沿水平方向成一直線。在其他實施例中，該等噴嘴級可為水平，且因此大體上平行於該地平面。

各液體分配導管可耦合至至少一支撐柱114。該支撐柱114實際上可為對於噴嘴及該等液體分配導管提供支撐而包含此等之任何結構。該支撐柱114可為一4英吋直徑中空管。然而，該支撐柱114可具有一矩形、三角形、橢圓形等等截面，可不為中空等等。在圖3中所繪示之該實施例中，因為該等級垂直延伸，故該支撐柱114大體上垂直延伸。當該等級於對角線、水平等等延伸時，該等支撐柱114可以其他方向延伸。舉例而言，當該等級水平延伸時，該等支撐柱亦可水平延伸。該等垂直延伸支撐柱114可沿水平方向串聯配置且可以垂直方向延伸至該消音器28之該等元件之大約頂部。較佳地，該等支撐柱114係在水平方向上互相等距隔開。

如圖4A至圖4C中所繪示且以下更詳細描述，各支撐柱114上之級之該特殊組態包括複數個相同、重複單元102之一子單元102a、102b，該等複數個相同、重複單元102包括該陣列100。尤其，具有不同級之兩個支撐柱114a、114b各者可包括該陣列100之一單元102。如圖3中所繪示，此兩個支撐柱114a、114b可耦合在一起。各單元102可耦合至該消音器28。在其他實施例中，該等支撐柱114可不耦合至該消音器28而可獨立。此外，該等級104至112b或液體分配導管可不耦合至支撐柱114而可獨立或係耦合至另一結構。

圖4A至圖4C繪示圖3中所繪示之該陣列之一單元102。該單元102係由兩個子單元102a、102b組成。該等支撐柱114a、114b係藉由一第一橫桿116而連接。各子單元102a、102b係由三個級組成且各單元102係由總共五個級組成。如圖4A至圖5中所繪示，該兩個子單元102a、102b可互相等距隔開。

子單元102a包括一第一級104。如圖4B中所繪示，該第一級104可包括兩個第一液體分配導管304a、304b。在圖4B中所繪示之該實施例中，該兩個第一液體分配導管304a、304b沿垂直方向延伸。該兩個第一液體分配導管304a、304b係附接至一第一支撐柱114a。該兩個第一液體分配導管304a、304b互相平行延伸下至該第一支撐柱114a之該後側之該左手側及右手側。將理解該第一液體分配導管304a、304b可附接至別處或可獨立。此外，僅一液體分配導管可用於該第一級中。如圖4A中所繪示，一第一液體供應導管204係經由一第二橫桿118耦合至該第一支撐柱114a。該兩個第一液體分配導管304a、304b之各者係與該第一液體供應導管204連通，該第一液體供應導管204可以水平方向延伸且可大體上垂直於該等第一液體分配導管304a、304b。

沿該等第一液體分配導管304a、304b之該長度為複數個第一噴嘴404。此等第一噴嘴係配置於一第一分級配置中。如圖4B中所繪示，該等噴嘴404從該等液體分配導管304a、304b經由一第一延伸部504延伸。尤其，噴嘴404a對應於304a且噴嘴404b對應於304b。如圖4C中所繪示，經組態以從其噴灑一細薄霧或液化霧之至少一第一噴灑頭604a、604b係附接至該等第一延伸部504之各者。該等第一延伸部504可相對於該x-z平面傾斜約45度角。該等第一噴灑頭604a、604b可從該等第一延伸部504向前延伸且係大體上垂直於該等液體分配導管304a、304b。

如圖4B中所繪示，該第一級104可包括二十個噴嘴404，其中十個噴嘴404a沿液體分配導管304a延伸且十個噴嘴404b沿液體分配導管304b延伸。該等噴嘴404可在垂直方向上隔開約1英吋至約10英吋。該等第一液體分配導管304a、304b之任意者上可包含或多或少噴嘴404且可使用不同間隔。如圖4B中所繪示，一些噴嘴404係大體上相對於y方向對準且一些未對準。如以下所提供，各級中之該等噴嘴404之位置係最佳化用於完全溼潤穿過該陣列之空氣，而不使該空氣過飽和。該等噴嘴404係亦經組態以提供一大體上均勻散佈的液體。此外，如圖4B中所繪示，該等第一噴嘴404係大體上沿一假想垂直線互相成一直線。換言之，若一垂直線係沿Y方向繪製，通過各第一噴灑頭604a、604b，則因此各第一噴嘴404a、404b與各第一噴灑頭604a、604b係沿Y方向對準。

如圖4A及圖4C中所繪示，子單元102a及102b各者可包括一第二級112a、112b。第二級112a為子單元102a之部分且係耦合至該第一支撐柱114a。第二級112b為子單元102b之部分且係耦合至該第二支撐柱114b。第二液體供應導管212係耦合至該第二橫桿118，該第二橫桿118係耦合至該第一橫桿116。第二液體分配導管312a係耦合至該第一支撐柱114a之該右手前側且係與第二液體導管212連通。第二液體分配導管312b係耦合至該第二支撐柱114b之該右手前側且係與第二液體導管212連通。將理解該等第二液體分配導管312a、312b可附接至別處或可獨立。該第二液體供應導管212可緊鄰水平延伸且大體上垂直於該等第二液體分配導管312a、312b。

沿該等第二液體分配導管312a、312b之各者之該長度為複數個第二噴嘴412a、412b。此等第二噴嘴係配置於一第二分級配置中。如圖4C中所繪示，該等第二噴嘴412a、412b包括從該等第二液體分配導管312a、312b延伸之一第二延伸部512。經組態以從其噴灑一細薄霧或液化霧之至少一第二噴灑頭612a、612b係附接至該第二延伸部512。如圖4C中所繪示，該等第二延伸部512可在該x-z平面中傾斜約45度角。該等第二噴灑頭612a、612b從該等第二延伸部512向前延伸且係大體上垂直於該等液體分配導管。

第二級112a可包括七個噴嘴412a且第二級112b可包括四個噴嘴412b。該等噴嘴412a係在垂直方向上隔開約1英吋至約60英吋。該等噴嘴412b係在在垂直方向上隔開約1英吋至約60英吋。可包含或多或少噴嘴且可變更該等噴嘴之間隔。如圖4A及圖4B中所繪示，第二噴嘴412a係相對於第一噴嘴404a及第四噴嘴408交錯。第二噴嘴412b係相對於第三噴嘴410及第五噴嘴406a、406b交錯。各級中之該等噴嘴之位置係最佳化用於溼潤穿過該陣列之空氣，而不使該空氣過飽和。此外，如圖4B中所繪示，該等第二噴嘴412a係大體上沿一假想垂直線互相成一直線。第二噴嘴412b亦大體上沿一假想垂直線互相成一直線。第二噴嘴412a係亦大致沿一假想垂直線互相成一直線。換言之，若一垂直線係沿Y方向繪製，通過各第二噴灑頭，則該等各自組第二噴灑頭612a及612b係沿Y方向對準。該等噴嘴412a、412b係亦經組態以提供一大體上均勻散佈的液體。

如圖4A至圖4C中所繪示，子單元102b包括噴嘴110之一第三級。該第三級110包括以垂直方向延伸之一第三液體分配導管310。該第三液體分配導管310係附接至該第二支撐柱114b，較佳地在該前側之該左手側上。將理解該第三液體分配導管310可附接至別處或可獨立。此外，可使用不只一個液體分配導管。一第三液體供應導管210係亦附接至該第二支撐柱114b。該第三液體分配導管310係與該一第三液體供應導管210連通，其可以水平方向延伸且可大體上垂直於該第三液體分配導管310。

沿該第三液體分配導管310之該長度為複數個噴嘴410。此等第三噴嘴係配置於一第三分級配置中。如圖4C中所繪示，該等噴嘴410包括從該第三液體分配導管310延伸之一第三延伸部510。經組態以從其噴灑一細薄霧或液化霧之至少一第三噴灑頭610係附接至該第三延伸部510。該等第三延伸部510可在該x-z平面中傾斜約45度角。該等第三噴灑頭610從該等第三延伸部510向前延伸且係大體上垂直於該液體分配導管310。如圖4C中所繪示，該等第三延伸部510可大體上平行於第五延伸部506延伸且該等第三噴灑頭610可大體上平行於第五噴灑頭606b。該等第三延伸部510可在第五延伸部506內部。

該第三級110可包括三個噴嘴410。然而，可包含或多或少噴嘴。如圖4A及圖4B中所繪示，第三噴嘴410可相對於第五噴嘴406a、406b交錯。各級中之該等噴嘴之位置係最佳化用於溼潤穿過該陣列之空氣，而不使該空氣過飽和。該等噴嘴410係亦經組態以提供一大體上均勻散佈的液體。此外，如圖4B中所繪示，該等第三噴嘴係大體上沿一假想垂直線互相成一直線。換言之，若一垂直線係沿Y方向繪製，通過各第三噴灑頭，則因此各第三噴嘴與各第三噴灑頭係沿Y方向對準。

子單元102a亦包括一第四級108。該第四級108包括以垂直方向延伸之一第四液體分配導管308。如圖4A中所繪示，該第四液體分配導管308係附接至該第一支撐柱114a，較佳地在該前側之該左手側上。將理解該第四液體分配導管308可附接至別處或可獨立。此外，可使用更多液體分配導管。一第四液體供應導管208係亦經由第一橫桿116及第二橫桿118附接至該第一支撐柱114a。該第四液體分配導管308係與該一第四液體供應導管208連通，其可以水平方向延伸且係較佳地大體上垂直於該第四液體分配導管308。

沿該第四液體分配導管308之該長度為複數個第四噴嘴408。此等第四噴嘴係配置於一第四分級配置中。如圖4C中所繪示，該等第四噴嘴408包括從該第四液體分配導管308延伸之一第四延伸部508。經組態以從其噴灑一細薄霧或液化霧之至少一第四噴灑頭608係附接至該第四延伸部508。該等第四延伸部508可相對於該x-z平面向前傾斜約45度角。該等第四噴灑頭608可從該等第四延伸部508向前延伸且係大體上垂直於該液體分配導管308。如圖4C中所繪示，該等第四延伸部508及第四噴灑頭608係在該第一延伸部504及第一噴嘴噴灑頭604b內部且係與其等等距隔開。

該第四級108可包括七個噴嘴408。然而，可包含或多或少噴嘴。如圖4A及圖4B中所繪示，較佳地，該第四級108之該等噴嘴408係在y方向上相對於噴嘴404及412a交錯。各級中之該等噴嘴之位置係最佳化用於溼潤穿過該陣列之空氣，而不使該空氣過飽和。該等噴嘴408係亦經組態以提供一大體上均勻散佈的液體。此外，如圖4B中所繪示，該等第四噴嘴408係大體上沿一假想垂直線互相成一直線。換言之，若一垂直線係沿Y方向繪製，通過各第四噴灑頭，則因此各第四噴嘴與各第四噴灑頭係沿Y方向對準。

子單元102b亦包括一第五級106。如圖4B中所繪示，該第五級106包括以垂直方向延伸之兩個第五液體分配導管306a、306b。該兩個第五液體分配導管306a、306b係附接至一第二支撐柱114b。該兩個第五液體分配導管306a、306b沿該第二支撐柱114b之該後側之該左手側及右手側互相平行延伸。該等第五液體分配導管306a、306b可附接至別處或可獨立。此外，可使用一個液體分配導管。一第五液體供應導管206係亦經由第一橫桿116及第二橫桿118附接至該第二支撐柱114b。該兩個第五液體分配導管306a、306b之各者係與該一個第五液體供應導管206連通，其可以水平方向延伸且係較佳地大體上垂直於該等第五液體分配導管306a、306b。

沿該等第五液體分配導管306a、306b之該長度為複數個噴嘴406a、406b。此等第五噴嘴係配置於一第五分級配置中。如圖4C中所繪示，該等噴嘴406a、406b從該等液體分配導管306a、306b經由一第五延伸部506延伸。經組態以從其噴灑一細薄霧或液化霧之至少一第五噴灑頭606a、606b係附接至該等第五延伸部506之各者。如圖4C中所繪示，該等第五延伸部506可相對於該x-z平面傾斜約45度角。該等第五噴灑頭606a、606b從該等第五延伸部506向前延伸且係大體上垂直於該等液體分配導管306a、306b。

該第五級106可包括三十個噴嘴，其中十五個噴嘴406a沿液體分配導管306a延伸且十五個噴嘴406b沿液體分配導管306b延伸。該等噴嘴406a可在垂直方向上隔開約1英吋至約60英吋。該等噴嘴406b可在垂直方向上隔開約1英吋至約60英吋。該等第五液體分配導管306a、306b之任一者上可包含或多或少噴嘴且該等噴嘴406a、406b可不同地隔開。如圖4B中所繪示，所有噴嘴406係大體上在y方向上對準。各級中之該等噴嘴406之位置係最佳化用於溼潤穿過該陣列之空氣，而不使該空氣過飽和。該等噴嘴406a、406b係亦經組態以提供一大體上均勻散佈的液體。此外，如圖4B中所繪示，該等第五噴嘴係大體上沿一假想垂直線互相成一直線。換言之，若一垂直線係沿Y方向繪製，通過各第五噴灑頭，則因此各第五噴嘴與各第五噴灑頭係沿Y方向對準。

具有該五個噴嘴級104至112b之子單元102a及102b包括一單元102。如圖3中所繪示，該陣列100係由複數個隔開單元組成。該等單元可以任何方向(諸如垂直、水平、對角等等)互相等距隔開。其中該等單元係經隔開之方向取決於該等子單元係如何定向。該陣列100可包含十三個單元，該十三個單元係總共二十六個子單元。可包含或多或少子單元及單元。此外，該等子單元102a與102b及該第一支撐柱114a與第二支撐柱114b可互相等距隔開。尤其，該第一支撐柱114a可為離該第二支撐柱114b約1英吋至約40英吋。該等單元係隔開約1英吋至約40英吋。該等噴嘴級104至112b係繪示為被附接至該第一支撐柱114a及第二支撐柱114b，然而，該等噴嘴級104至112b可附接至其他結構或獨立。

圖5繪示圖3中所示之該陣列100之一部分100'。尤其，其繪示十四個子單元102a、102b及七個單元102。僅標記一個單元但將理解該等剩餘單元遵循相同常規。如以上所提供，該噴嘴陣列可填充一管道內部之該整個截面積。在圖5中所繪示之該陣列之該部分100'中，該截面積係指定為25。圖5顯示各子單元102可經隔開以建立或界定該整個截面積25之至少一子區段。如在圖5之該型式中，當存在建立一單元102之兩個子單元102a、102b時，該等單元可經隔開以建立或界定該整個截面積之另一子區段。在圖5中所繪示之該型式中，諸單元102垂直延伸且係在水平方向上隔開以建立第一子單元A。子單元102a、102b垂直延伸且係在水平方向上隔開以建立第二子單元B。將理解該等子單元及單元實際上可以任何方向延伸。舉例而言，子單元及單元可水平延伸且係沿垂直方向隔開，且因此建立水平子區段。

圖5繪示互相等距隔開之該等子單元102a、102b及互相等距隔開之該等單元102。如此，每個子區段具有相同區域。換言之，所有B子區段具有相同區域且所有A子區段具有相同區域。在其他實施例中，該等子單元及單元之間的間隔可為不同，建立具有不同區域之子區段。在圖3中所繪示之該實施例中，存在總共二十六個子單元102a、102b及十三個單元102。因此，存在用於該空氣40a(見圖1)穿過之二十六個垂直間隙或子區段A、B，其中該等間隙之十三個為該第一間隙A且十三個為第二間隙B。或多或少間隙或子區段可由其他實施例中之該噴嘴陣列建立。

圖5顯示至少四個噴嘴級係經組態以輸送液體至各子區段A及B。尤其，第一噴嘴404b、第四噴嘴408、第二噴嘴412b及第五噴嘴406a係經定位以輸送液體至子區段B。第一噴嘴404a、第二噴嘴412a、第三噴嘴410及第五噴嘴406b係經定位以輸送液體至子區段A。注意在一些實施例中，噴霧可不輸送至鄰近該管道之該等壁之子區段以便不過飽和而損壞此等壁。

如以上所討論之圖1中所繪示，周圍空氣40a進入該管道之該入口且大體上穿過該管道之該截面積25。如此，由於本發明之該噴嘴陣列100，空氣穿過子區段A及B。因為該噴嘴組定位多個級鄰近該截面積之複數個子區段，故該噴嘴組係經組態以輸送需要使流動通過各子區段之空氣溼潤且可能飽和或大體上飽和之一液體量。尤其，第一噴嘴404b、第二噴嘴412b、第四噴嘴408及第五噴嘴406a能夠輸送需要使流動通過子區段B溼潤之空氣的一液體量。第一噴嘴404b、第二噴嘴412a、第三噴嘴410及第五噴嘴406b能夠輸送需要溼潤流動通過子區段A之空氣之一液體量。較佳地，穿過子區段A及B之空氣係溼大體上均等地潤；換言之，該空氣大略具有相同溼度位準。就此而言，提供至各子區段之該液體量可大體上與該特定子區段之一分率截面積成比例。各子區段具有大體上等於該整體水對空氣比之一水對空氣比；亦即，通過該整個截面積之該周圍空氣之該整體流之該水對空氣比。此外，各子集在任何給定時間接收相同量的水。當空氣穿過各子區段時，其係用從該等噴嘴級之該等噴嘴之任何噴灑之相對較冷液體來溼潤。該溼潤空氣具有比在穿過該陣列之前的空氣更低之一溫度。該更低溫度空氣具有允許其更有效饋送該引擎之一更高密度。

如以上所提供，該等級一起能夠輸送需要以任何給定量的液體噴霧大體上均等溼潤流動通過一子區段之空氣之一液體量。該等級係亦經組態以輸送相同量的液體至各子區段且係經組態以提供一均勻散佈的水遍及該子區段。舉例而言，在一第一周圍溫度及第一周圍溼度位準，僅該等第一噴嘴可操作。此處，僅第一噴嘴404b輸送液體至子區段B且僅第一噴嘴404a輸送液體至子區段A。在通常高於該第一預定溫度之一第二預定溫度，且可能在可低於該第一溼度位準之之一第二溼度位準，接著可啟動該等第二噴嘴之至少一者。當溫度增加時，且尤其當溫度達到某些預定位準時，可隨後啟動該第三、第四及第五級之噴嘴。取決於流動通過該噴嘴陣列之空氣之至少該溫度及溼度，該等各種噴嘴級之該等噴嘴將以各種組合啟動或停用。較佳地，一特定噴嘴級中之每個噴嘴同時噴灑且各噴嘴級係獨立可控制。舉例而言，該第一噴嘴級可經啟動使得受壓水係僅從該第一級之每個噴嘴噴灑。接著可啟動該第二噴嘴級之該等噴嘴。預期將幾乎一直啟動該系統正在運作之該第一級。

在某些實施例中，該陣列可不具有所有五個級。舉例而言，當該陣列係用於具有一相對恆定溫度或溼度位準之區域中時，該陣列可僅具有一第一級。或，該陣列僅包括界定該等子區段之一第一級及一第二級。重要的是該總截面係分成複數個較小子區段，各子區段接收大體上相同量的液體且該等噴嘴係經組態以在能夠大體上使各子區段中之空氣飽和且提供一均勻散佈液體之液體噴霧量或流量範圍，來大體上均等地溼潤流動通過各子區段之空氣。一流量範圍或操作範圍為待溼潤之空氣之條件之一範圍。舉例而言，其可為約70℉且相對溼度約為60%至約120℉且相對溼度約為10%。

由於各子區段溼潤至大體上相同程度，該整個體積的入口空氣係被均勻地溼潤。藉由將該總截面積分成複數個子單元且輸送液體至各子單元，相較於經設計以試圖一次地溼潤該管道之該總截面積之習知噴嘴陣列，本噴嘴陣列更均勻地溼潤該入口空氣。此外，該等噴嘴係經設計以最佳地盡可能均勻地分配水。在最大流量(亦即，當啟動所有五個級)時，可存在交錯於空氣間隙A及B之任一側上之約每4英吋的一噴嘴。如此，該陣列能覆蓋該等空氣間隙在水平方向上及垂直方向上的大體上所有區域。因此，不存在或存在極少量的局部過飽和且空氣與水之混合係經極大改良。

該等習知陣列亦不將該總截面積分成複數個子單元且接著輸送該需要液體至各子單元。如此，導致局部區域過飽和。反之，本設計提供該等習知陣列中不可見之液體噴霧與靠近該陣列之乾燥空氣之一最佳混合。因為該混合局部提供乾燥空氣對於水之大體上整體平均比，故其為最佳。換言之，不存在或大體上極少過飽和之局部區域及乾燥空氣之局部區域。相較於習知系統，在相同非飽和水流速下，該空氣溫度可能降低至一更大程度。此外，如相對於更下游，該混合靠近該陣列發生。此給予該噴霧在接近或進入該壓縮器之前更多時間來蒸發。相較於習知陣列，本設計將在任何給定時間在該管道之該內部區域上方更均勻地噴灑之該等噴嘴展開。因此，該等噴嘴係經定位以最大化水蒸發。

此外，該噴嘴設置可緊鄰該更少溼潤區域或相對乾燥區域來定位更加溼潤或甚至飽和之區域。在一些實施例中，一些子區段或空氣間隙可大於他者且可接收更少液體。該較大間隙可鄰近更富含液體之一較小間隙。交替更小及更大或較溼潤及較不溼潤區域可提供空氣與水之更均勻混合。換言之，本設計最小化發現該可能最乾燥空氣之該噴霧的難度。此係由劃分該總截面積之一系統實現，且因此無法由該等習知陣列實現。習知區域通常具有許多連續飽和或過飽和之區域。因為該飽和或過飽和空氣係相對遠離未飽和或乾燥空氣，故尤其在最有利的靠近該陣列之處，較少存在該乾燥空氣與飽和或過飽和空氣將混合之一機會。此係為何習知系統傾向於使在某些區域中之空氣過飽和同時讓其他區域之空氣乾燥。

除係經配置以覆蓋該等空氣間隙之大體上整個區域之外，本設計利用該管道入口中之空氣之運動以最大化該陣列下游之混合效率。因此，其更有效地使用靠近大體上均勻化該空氣流之該消音器所產生之該等流動模式。就此而言，該等噴嘴級沿與該等消音器元件之相同方向延伸。在該繪示實施例中，此係沿垂直方向。

如以上所描述，一幫浦48(見圖1)可饋送液體至該第一液體供應導管204、第二液體供應導管212、第三液體供應導管210及第四液體供應導管208。一第二幫浦(圖中未繪示)可饋送液體至僅該第五液體供應導管206。如以上所提供且圖1中所繪示，經泵送液體穿過入口或源導管44。該液體接著被分配至該等液體供應導管200且接著分配至該等液體分配導管300。噴嘴可選擇性地開啟以噴灑霧化水滴。

為了啟動共用相同幫浦之該等噴嘴級(諸如該第一級至該第四級)，噴嘴之此等級可首先用液體預填充。此係為了最小化在改變一級之後用於穩定該系統之時間。該預填充操作可實施如下。該控制系統決定該等作用級需要改變；亦即，一級可需要停用或啟動。在一實施例中，每個分級動作開啟一級且關閉另一級，除啟動該第五級之外。該控制器為將要啟動之該級開啟一預填充閥。在小於200psi下操作之一低壓幫浦起動且填充待啟動之該級。當該預填充達到某一壓力時，該閥關閉且該幫浦停止。為該新的級開啟一主級閥。一旦此開啟，則關閉將停用之該級之該級閥。在一實施例中，在關閉先前級之前，下一級係始終開啟以確保該幫浦不過度回壓。

其中噴灑系統操作之該等周圍條件通常需要供應至該等噴嘴之水量中之大變化；典型地，一最小至2.4倍的最大範圍。各級具有在任何給定時間產生之該最小流量的1.3至1.4倍之一範圍。如以上所提供，本陣列可由一可變速幫浦驅動。該陣列可需要乾燥條件下約4倍的一流量範圍。(此係由1.3的5次方計算(1.3⁵ 用於五個級))。該產汽量變化係由周圍條件涵蓋之範圍驅動。對於溫和系統，2.4倍之一範圍為適當且因此此等系統僅需要四個級。如以上所提供，該等習知系統遭受在使用固定壓力、再循環幫浦中之缺點。用於本設計中之該等VFD幫浦大體上減少或消除此等問題。因為該等幫浦給予一四個級陣列需要之相同2.4倍流量範圍，故此等VFD幫浦與一四個級設計匹配。相應地，本設計饋送四個級；自一共同幫浦之第一級至第四級。該第五級可使用饋送此單級之一單幫浦。與該等習知系統不同，此幫浦可為VFD控制且供應一可變流速。

圖6繪示該習知陣列及本發明之該陣列之飽和分率相對於分率流之一圖表。分率流為該流速除以等於1之該設計流速。換言之，分率流為實際上在一給定時間流動之該陣列中之總分配導管之分率。在完全流動時，分率流係等於1。在2時，約該等管之一半係流動，且該等管之約0.25、約4係流動。

圖6之該數據係由計算獲得。對於各間隙，其係決定該陣列中實際上流動之總分配導管的分率為何。相對於本發明，該兩個空氣間隙(亦即，間隙A及B(見圖5))係經檢查。相對於其他間隙決定多少噴嘴係針對一間隙流動。此決定過飽和之理論比。換言之，該測試比較子區段A中之水量相對於子區段B中之水量。可隨本發明發生之該稍微過飽和為偶發且僅當級3或4為啟動時可發生，因為級3係僅在一子單元上且級4係在另一子單元上。舉例而言，在約0.3時，因為級4為啟動，故可存在一微量過飽和。

圖6亦繪示圍繞該注入器之該空氣串流中之過飽和位準，其經界定為該習知陣列之各側上之下一管之半程及本設計之每空氣間隙。此為任何後注入混合開始之該點。圖6顯示分配不當之程度；換言之，相較於該習知陣列，本陣列大致上具有更少過飽和區域及過乾燥區域。額外地，「富含」水之間隙與該等乾燥間隙為鄰近。該流係分層為稍微過飽和，接著稍微乾燥，接著稍微過飽和等等。此非該等習知系統之情況。舉例而言，在約0.23時，該習知系統之約3.7空氣間隙為過飽和但本設計之僅約1空氣間隙為飽和。圖6亦顯示由於相對於該等習知設計中之該垂直層化結構，由該等結構所流出之該等渦流具有一減小之更佳機會，故該橫向可重複分配不當係在相同平面中。

儘管本發明已相對於其例示性實施例描述且說明，但熟習此項技術者應從前述理解本發明中且對本發明製成各種其他變更、省略及額外項，而不脫離本發明之精神及範疇。

10．．．用於增強一氣渦輪之功率之一系統

12．．．導管

14．．．上壁

16．．．下壁

18．．．彎管

20．．．入口區段

22．．．天窗

24．．．攔汚柵

25．．．截面積

26．．．空氣過濾器

28．．．消音器

30．．．裝置/噴嘴陣列

32．．．引擎

33．．．渦輪

34．．．壓縮器

36．．．壓縮器葉片

38．．．燃燒器

40a．．．入口空氣

40b．．．空氣

40c．．．空氣

42．．．入口氣室

44．．．液體入口導管

46．．．閥

48．．．幫浦

50．．．控制器

52．．．液體源

54．．．水平延伸管

56．．．噴嘴

56a．．．噴嘴

56b．．．噴嘴

56c．．．噴嘴

56d．．．噴嘴

56e．．．噴嘴

58．．．液體供應導管

60．．．垂直延伸桿

62．．．分級配置

64．．．分級配置

72．．．噴霧

100．．．系統

100'．．．陣列100之一部分

102．．．單元

102a．．．子單元

102b．．．子單元

104．．．級

106．．．級

108．．．級

110．．．級

112a．．．級

112b．．．級

114．．．支撐柱

114a．．．支撐柱

114b．．．支撐柱

116．．．第一橫桿

118．．．第二橫桿

200．．．液體供應導管

204．．．液體供應導管

206．．．液體供應導管

208．．．液體供應導管

210．．．液體供應導管

212．．．液體供應導管

304a．．．液體分配導管

304b．．．液體分配導管

306a．．．液體分配導管

306b．．．液體分配導管

308．．．液體分配導管

310．．．液體分配導管

312a．．．液體分配導管

312b．．．液體分配導管

404a．．．噴嘴

404b．．．噴嘴

406a．．．噴嘴

406b．．．噴嘴

408．．．噴嘴

410．．．噴嘴

412a．．．噴嘴

412b．．．噴嘴

504．．．延伸部

506．．．延伸部

508．．．延伸部

510．．．延伸部

512．．．延伸部

604a．．．噴嘴噴灑頭

604b．．．噴嘴噴灑頭

606a．．．噴灑頭

606b．．．噴灑頭

608．．．噴灑頭

610．．．噴灑頭

612a．．．噴灑頭

612b．．．噴灑頭

A．．．第一子單元

B．．．第二子單元

圖1係用於增強用於一發電站中之一渦輪引擎之功率之一系統之一側視平面圖；

圖2A係用於增強一渦輪引擎之功率之一習知噴嘴陣列之平面視圖；

圖2B係簡化為了清楚之圖2A中所繪示之該習知陣列中之至少兩個不同的典型級之一側視平面圖；

圖3係相對於一消音器定位之本發明之該噴嘴陣列之一實施例之一透視圖；

圖4A係圖3中所繪示之該噴嘴陣列之一單元之一透視圖；

圖4B係圖4A中所繪示之該單元之一後平面視圖；

圖4C係圖4A中所繪示之該單元之一仰視平面圖；

圖5係圖3中所繪示之該噴嘴陣列之一部分之一平面視圖；及

圖6繪示一習知陣列及本發明之該陣列之一實施例之飽和分率相對於分率流之一圖表。

10．．．用於增強一氣渦輪之功率之一系統

12．．．導管

14．．．上壁

16．．．下壁

18．．．彎管

20．．．入口區段

22．．．天窗

24．．．攔汚柵

25．．．截面積

26．．．空氣過濾器

28．．．消音器

30．．．裝置

32．．．引擎

33．．．渦輪

34．．．壓縮器

36．．．壓縮器葉片

38．．．燃燒器

40a．．．入口空氣

40b．．．空氣

40c．．．空氣

42．．．入口氣室

44．．．液體入口導管

46．．．閥

48．．．幫浦

50．．．控制器

52．．．液體源

100．．．系統

Claims (27)

1. 一種功率增強系統，其包括：一通道，其具有至少一空氣入口，該通道經組態以允許空氣通過於其間；一渦輪，其定位在該空氣入口下游；一噴嘴陣列，其定位在該空氣入口下游且定位在該渦輪上游，該噴嘴陣列包括複數個獨立可操作級，該噴嘴陣列界定當空氣移動通過該噴嘴陣列朝向該渦輪時所穿過之該通道之一截面之複數個子區段，其中各獨立可操作級包括複數個噴嘴，其經組態以藉由噴灑液體而溼潤移動通過複數個該子區段之該空氣，其中各獨立可操作級係經組態以噴灑變化的液體量，且其中該等獨立可操作級係經組態以任何量的液體噴霧大體上均等地溼潤流動通過該複數個子區段之各個子區段之該空氣。
2. 如請求項1之功率增強系統，其中該等級包括一第一級及一第二級，其中該第一級中之所有該等噴嘴具有相同第一分級配置且該第二級中之所有該等噴嘴具有相同第二分級配置。
3. 如請求項2之功率增強系統，其中該第一級中之該等噴嘴之各者係經組態以同時噴灑大體上相同的液體量進入至該等子區段中。
4. 如請求項2之功率增強系統，其包括噴嘴之複數個第一級，其中噴嘴之該等第一級係互相等距隔開，以建立該 等子區段。
5. 如請求項2之功率增強系統，其進一步包括噴嘴之複數個第三級，噴嘴之各第三級包括一第三分級配置中之複數個第三噴灑噴嘴，當空氣移動通過該等子區段時，各第三噴灑噴嘴經組態以藉由噴灑液體而溼潤該空氣。
6. 如請求項5之功率增強系統，其中噴嘴之一第一級及噴嘴之一第二級係互相鄰近定位且在一起，其界定該噴嘴陣列之一單元之一第一子單元，其中噴嘴之一第三級係與該第一子單元隔開，噴嘴之該第三級係界定該單元之一第二子單元，其中該噴嘴陣列係由複數個重複單元組成，其中該第一子單元與該第二子單元之間的該間隔界定該通道之該截面之一第一子區段，且其中該等單元係經隔開以便界定該通道之該截面之一第二子區段。
7. 如請求項6之功率增強系統，其中噴嘴之該等第一級之各者、噴嘴之該等第二級之各者及噴嘴之該等第三級之各者係經組態使得其等一起能以任何量的液體噴霧大體上均等地溼潤流動通過該等子區段之該空氣。
8. 如請求項7之功率增強系統，其進一步包括噴嘴之複數個第四級，噴嘴之各第四級包括一第四分級配置中之複數個第四噴灑噴嘴，當空氣移動通過該等子區段時，各第四噴灑噴嘴經組態以藉由噴灑液體而溼潤該空氣。
9. 如請求項8之功率增強系統，其中噴嘴之各第四級係鄰 近噴嘴之一第一級及噴嘴之一第二級定位以進一步界定該等單元之該等第一子單元。
10. 如請求項9之功率增強系統，其進一步包括噴嘴之複數個第五級，噴嘴之各第五級包括一第五分級配置中之複數個第五噴灑噴嘴，當空氣移動通過該等子區段時，各第五噴灑噴嘴經組態以藉由噴灑液體於其中而溼潤該空氣，其中噴嘴之各第五級係鄰近噴嘴之一第三級定位以進一步界定該第二子單元。
11. 如請求項10之功率增強系統，其中各單元上之該等級能一起以任何量的液體噴霧來輸送需要大體上均等地溼潤流動通過該第一子區段及第二子區段之該空氣之一液體量。
12. 一種溼潤用於增加一引擎之輸出之空氣之方法，該方法包括：提供一空氣通道，其具有空氣流動所通過之至少一空氣入口及一總截面積；提供噴嘴之複數個獨立可操作級，各獨立可操作級包括經組態以注入液體於該空氣中之複數個噴嘴，各獨立可操作級具有一水流量操作範圍；將該通道之該截面積分成複數個子區段，各者具有小於該總截面積之一區域；在噴嘴之該空氣入口及該等級之下游提供一引擎；在一第一時間決定空氣之一溫度及溼度；決定需要增加該引擎之輸出之一溼度量；及經由在各獨立可操作級中之該等噴嘴提供一第一液體 量至複數個該子區段，其中該第一液體量為橫跨該整個水流量操作範圍以增加該引擎的輸出所需要之該量來大體上均等地溼潤流動通過該等子區段的空氣所需要之液體量。
13. 如請求項12之方法，其中提供至該等子區段之該第一液體量係大體上與該特定子區段之一分率截面積成比例。
14. 如請求項12之方法，其中噴嘴之該等級係經定位使得其等將該通道之該截面積分成複數個子區段。
15. 如請求項12之方法，其中該溫度及溼度為周圍溫度及溼度。
16. 如請求項14之方法，其中該複數個子區段具有一大體上均等面積。
17. 如請求項15之方法，其進一步包括：監測且決定該周圍溫度；及若該周圍溫度增加超過在該第一時間測量之溫度，則經由該等噴嘴提供一更大液體量至各子區段，若該周圍溫度降低超過在該第一時間測量之溫度，則經由該等噴嘴提供一更少液體量至各子區段。
18. 如請求項15之方法，其進一步包括：監測且決定該周圍溼度；及若該周圍溼度增加超過在該第一時間測量之溼度，則經由該等噴嘴提供一更少液體量至各子區段，若該周圍溼度降低超過在該第一時間測量之溼度，則經由該等噴嘴提供一更大液體量至各子區段。
19. 一種溼潤空氣之方法，該方法包括：提供一空氣通道，其具有空氣流動所通過之至少一空氣入口及一總截面積；將該通道之該截面積分成複數個子區段，各者具有小於該總截面積之一區域；提供複數個獨立可操作級，其各包含鄰近各子區段之複數個噴嘴，該等噴嘴經組態以注入液體於空氣中；橫跨一整個水流量操作範圍將需要大體上均等地溼潤流動通過複數個該子區段之該空氣之一液體量經該等噴嘴之獨立可操作級提供至該等複數個子區段。
20. 如請求項19之方法，其中提供至該等子區段之該液體量係大體上與該子區段之一分率截面積成比例。
21. 如請求項19之方法，其進一步包括在該空氣入口下游定位一渦輪。
22. 如請求項19之方法，其進一步包括在該溼潤步驟之前決定該空氣之一溫度及溼度。
23. 如請求項19之方法，其進一步包括在該決定該空氣之一溫度及溼度步驟後決定需要大體上均等地溼潤該等子區段中之該空氣之該水量。
24. 如請求項19之方法，其進一步包括在該提供複數個噴嘴步驟中提供噴嘴之至少三個不同級，其中噴嘴之各級具有一不同噴嘴組態。
25. 如請求項23之方法，其中在該溼潤步驟中注入之該液體量係基於該空氣之溫度及溼度。
26. 如請求項25之方法，其進一步包括在該決定需要溼潤該空氣之該水量步驟之後提供需要大體上均等地溼潤該等子區段中之該空氣之一水量。
27. 如請求項1之功率增強系統，其中該等複數個子區段具有一大體上均等面積。