中冷回热燃气轮机(间冷回热燃气轮机)

海潮机械 2023-01-17 01:37 编辑:admin 166阅读

1. 间冷回热燃气轮机

燃气轮机的工作过程是,压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,随即流入燃气透平中膨胀作功,推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的作功能力显著提高,因而燃气透平在带动压气机的同时,尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时,需用起动机带着旋转,待加速到能独立运行后,起动机才脱开。

燃气轮机的工作过程是最简单的,称为简单循环;此外,还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气,最后又排至大气,是开式循环;此外,还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。

燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气轮机效率显著提高。70年代末,压缩比最高达到31;工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右,航空燃气轮机的超过1350℃。

2. 燃气轮机间冷回热循环

燃气轮机是一种高效率的热功机械,汽油机的热效率是20~30% 柴油机是28~35%蒸汽轮机是25~30%。燃气轮机是40%多。如果是蒸汽联合机组可以接近60%。

大型单循环燃气轮机通常会产生100至400兆瓦的电力,并且具有35-40%的热力学效率。 

3. 间冷回热燃气轮机是否与柴油机一样

一个非常有趣的设想。

用转子在非圆截面缸体内的转动代替活塞的往复振动,并且每一个面封闭的气体转一圈都可以烧一次,所以功率密度大而且平顺性好,并且进一步使得其在高转区域的发挥大大超过了活塞发动机。自带阿特金森循环效应,燃烧似乎可以更充分。

但是优点仅止于此,剩下的都是缺点。

高转优秀的另一面是低转乏力,另一方面转子的结构决定了其燃烧截面的控制难以到位(所以实际的燃烧并不能更充分),这导致这种发动机在实际使用的复杂工况下既没有纸面上的高性能也没有经济性更没有环保性。扫气条(或者扫气滚轮)的密封和耐久度问题至今无法解决,并加剧了包括难维护费油高排放等在内的一系列问题,而且偏心的转子对于噪音和震动的抑制也并没有想象中那么好。

之前听说马自达有意把转子引擎搭载在混动车上,充分发挥高速工况的优势,然而即使是在负载均匀且高速的理想工况下,转子引擎也有一个终其一生也无法战胜的对手:

涡轮发动机。

不是涡轮增压发动机,而是包括燃气轮机,涡轴发动机,以及飞机上用的涡喷涡桨涡扇桨扇等发动机在内,以压气机,燃烧室和涡轮三个部分为基本结构的发动机。

涡轮发动机相比转子发动机最大的优势,在于完全同心的转子,转动时几乎不产生任何震动力矩,可以允许的转速更高,压比更大,而且燃烧后的膨胀更为充分。

采用中冷回热结构的燃气轮机/涡轴发动机,其总效率可以轻松突破40%,接近50%(大型的燃气轮机发电机甚至可以超过65%),这是毫无疑问的热机之冠。

更高的速度带来更高频的噪声,也使得噪音的抑制和消除更为容易。

其转子固定在轴承上,轴承固定在机体上,几乎没有任何直接滑动摩擦,工况稳定的情况下,其维护强度甚至低于活塞发动机,更低于转子发动机(燃气轮机被广泛用于电厂发电使用,汽油机和柴油机行么?)。

最重要的是,涡轮发动机有着卓越的功率重量比。1200KW的T700发动机(装备于黑鹰直升机),其重量仅有不到200kg,即使带有中冷回热装置的机型,也可以获得超过4kw/kg以上的功重比,这是所有转子发动机都望尘莫及的高密度。

唯一的缺点大概就是贵且对加工精度的要求高,然而近年来也逐渐不算事了,Y2K摩托,捷豹CX75和国产泰克鲁斯腾风跑车已经逐渐指明了未来涡轴发动机民用化的可行前景。

综上所述,转子发动机曾经是一个有趣的设计,但是属于它的世界,并没有到来,也不会到来了。

4. 回热式汽轮机

给水回热加热是从汽轮机的某些中间级抽出部分做过功的蒸汽,送入回热加热器中加热锅炉给水的过程,与之相对应的热力循环称之为回热循环。

回热加热的作用:提高了锅炉的给水温度,使工质在锅炉内的平均吸热温度提高,提高了热经济性,并且回热抽气没有进凝汽器放热,使汽轮机的凝气流量减小,冷源损失降低,提高了汽轮机的绝对内效率。

5. 燃气轮机进气冷却

冷却系统的工作原理是利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。

下面是关于冷却系统的更多介绍:

1、组成部分:冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。在冷却系统中,其实有两个散热循环:一个是冷却发动机的主循环,另一个是车内取暖循环,这两个循环都以发动机为中心,使用同一冷却液。

2、作用:把高温机件的热量散到大气中,以保持发动机在正常温度下工作

6. 40mw间冷燃气轮机

英国是舰用燃气轮机最强的国家,也是燃气轮机发展历史最悠久的国家,从最早的G6、奥林普斯、海神等燃气轮机,到之后的WR21燃气轮机的输出功率高达25.2兆瓦。目前世界最大功率燃气轮机,是英国著名的罗尔斯罗伊斯公司制造的MT30燃气轮机,MT30燃气轮机的功率达到了36兆瓦(大约5万马力),最大功率为40MW,这是目前世界上功率最大的船用燃气轮机。MT30燃气轮机的技术基础,来自于罗罗公司的Trent 800型涡扇发动机,也就是为波音777客机配备的航空发动机。

MT30燃气轮机整机重量只有22吨,热效率达到40%,远远高于世界同类产品。