1. 燃气轮机汽车发动机
对于一台燃气轮机来说,除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统,此外还需要配备良好的附属系统和设备,包括:起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
燃气轮机有重型和轻型两类。重型的零件较为厚重,大修周期长,寿命可达10万小时以上。轻型的结构紧凑而轻,所用材料一般较好,其中以航机的结构为最紧凑、最轻,但寿命较短。
与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较,燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量,重型燃气轮机一般为2~5千克/千瓦,而航机一般低于0.2千克/千瓦。燃气轮机占地面积小,当用于车、船等运输机械时,既可节省空间,也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。燃气轮机的主要缺点是效率不够高,在部分负荷下效率下降快,空载时的燃料消耗量高。
不同的应用部门,对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电,而30~40兆瓦以上的几乎全部用于发电。
燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动,机动性好,在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用,能较好地保障电网的安全运行,所以应用广泛。在汽车(或拖车)电站和列车电站等移动电站中,燃气轮机因其轻小,应用也很广泛。此外,还有不少利用燃气轮机的便携电源,功率最小的在10千瓦以下。
燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。提高效率的关键是提高燃气初温,即改进透平叶片的冷却技术,研制能耐更高温度的高温材料。其次是提高压缩比,研制级数更少而压缩比更高的压气机。再次是提高各个部件的效率。
高温陶瓷材料能在1360℃以上的高温下工作,用它来做透平叶片和燃烧室的火焰筒等高温零件时,就能在不用空气冷却的情况下大大提高燃气初温,从而较大地提高燃气轮机效率。适于燃气轮机的高温陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。
按闭式循环工作的装置能利用核能,它用高温气冷反应堆作为加热器,反应堆的冷却剂(氦或氮等)同时作为压气机和透平的工质。
在汽车上应用燃气轮机能很好的提高汽车动力,但起结构复杂,而且热效率低的问题也一直没有得到很好的解决,所以现在只有美洲豹上有用燃气轮发动机。
够了吧,...
2. 燃气轮机汽车发动机工作原理
燃气轮机和涡轴的区别: 燃气轮机是涡扇、涡桨、涡喷、涡轴、桨扇等的总称。 基本原理都是一样的,进气口吸进空气通过压气机增压后在燃烧室点燃,然后推动涡轮旋转,废气排出。 涡喷:最基本的,结构简单,直径小,所以迎风阻力小。有大量的热量没有利用即从尾喷管排出,费油。 涡桨:介于涡喷与活塞螺旋桨之间,在涡轮后再加一自由涡轮,带动螺旋桨转动,燃料利用率提高,省油。但速度快时螺旋桨翼尖易达到音速,导致效率降低,阻力也大,所以飞行速度不高。 涡扇:介于涡喷与涡桨之间,是在涡桨基础上改进的。将螺旋桨直径缩小,叶片增多,是为风扇,放进外层壳体内,即形成发动机的外涵道。外涵道所占比例(涵道比)越大,就越省油,所以民用大型飞机多用之。但涵道比大了直径也大了,迎风阻力增大,导致速度降低,因此战斗机多用小涵道比涡扇。 涡轴:与涡桨、涡扇原理类似,同样是在核心机涡轮后再加一自由涡轮,但涡桨发动机带动螺旋桨的自由涡轮吸收90%的能量,涡扇发动机带动风扇的自由涡轮吸收约3/4的能量,而涡轴的自由涡轮吸收几乎全部能量,这样发动机就没有推力了,其功率全部以轴功形式输出,以带动直升机旋翼。 桨扇:介于涡桨与涡扇之间,70年代石油危机时的产物。桨扇的直径、叶片数都介于螺旋桨与风扇之间,因此飞行速度比涡桨快,同时比涡扇省油。但石油危机结束后,国际油价回落,研制桨扇发动机的热情即消退了。 涡轴和普通燃气轮机(比如舰用燃气轮机)的区别: 不同的是直升机的涡轮轴发动机动力输出后通过齿轮箱减速带动旋翼,而舰用燃气轮机则是通过齿轮箱减速后带动螺旋桨.能量主要以轴功率输出。 由于用在不同的地方,有不同的侧重,比如涡轴比燃气轮机功率小一些,紧凑一些。
3. 燃气轮机 发动机
一、用途不同 航空发动机主要用于航空动力,其整机重要指标:推力型的侧重推重比、耗油率、比功、单位迎风面积推力等;功率型的侧重功重比、耗油率、比功等。
燃气轮机主要用于电力、工业、舰船和国防陆用等领域作为动力装置,通常是由航空发动机衍生出来的,而后独立发展的高技术产品。
其能量输出方式只有功率输出,整机重要指标:陆用型侧重热效率、比功、使用寿命等;车船型侧重热效率、比功、使用寿命、单位体积功率等。
二、组成部件不同 航空发动机和燃气轮机二者由于组成的部件不同,部件间的匹配关系不同。
航空发动机追求先进气动热力设计、高热力循环参数;追求高推重比、高功重比;追求矢量推力技术、隐身技术、高机动下的工作稳定性技术;需要考虑防冰冻、防鸟撞、防雷击等。
燃气轮机追求高热效率、低成本、耐久性、高可靠性、长寿命设计技术;追求先进燃气/蒸汽联合循环、间冷、回热、再热等复杂的热力循环技术,提高循环热效率。
三、压气机不同 航空发动机压气机追求的指标是在高效率和高稳定性的前提下尽量降低自重和减小迎风面积(风扇除外),满足非常宽的飞行包络线,而长寿命(即大修时间间隔)以及生产和制造成本是次要因素。
燃气轮机的压气机则是追求在高效率和高稳定性的同时,尽量延长压气机的寿命,降低生产和制造成本,而自重则是次要因素。
四、燃烧设计不同 航空发动机追求短环形燃烧室设计,高温升、高热容强度燃烧室设计技术;高空再点火和高空稳定燃烧技术;对民用航空发动机还要求高效低排放燃烧室设计技术。
燃气轮机尤其是重型燃气轮机,其结构多为管-环结合的干式低排放燃烧室。
追求油/气互换,合成气、中低热值气多燃料适应性,干式低NOx燃烧技术。
新一代重型燃气轮机多采用纯氢和富氢燃料,实现近零排放燃烧室设计技术。
五、透平不同 透平必须采用先进的气动设计高效率地转化能量,同时必须能够在极端的工作环境中保证工作的可靠性。
航空发动机透平进口温度更高,且叶片截面小,叶片短,采用气冷方式,高、低压透平或动力涡轮设计追求高负荷、高效率的气动设计;追求新型高7a686964616fe59b9ee7ad9431333431366265效冷却透平叶片设计技术,高负荷、高可靠性透平结构设计技术,对转涡轮设计技术和流热固多场耦合分析技术等。
燃气轮机尤其是重型燃气轮机,透平进口温度相对较低,透平叶片截面大,叶片长,既可采用空气冷却技术、也可采用蒸汽/空气综合冷却技术,多级透平设计追求高气动效率和长寿命。
来源:中国科学院——燃气轮机与航空发动机的关系—血浓于水与龙生九子
4. 汽轮机 发动机
蒸汽的冲击力作用比较水的冲击力强,汽轮发电机转速高,一般为3000rpm或1500rpm,水轮发电机转速低,一般几十到几百rpm。
汽轮发电机转子多为隐极式,转子长而细,卧式。水轮发电机转子为凸极式,小型有卧式的,大中型为立式。对于高转速的电机,其转子上的所有部件均要承受足够的离心力,以保证其运行的可靠性;那么汽轮发动机的转子做成隐极式的就比较方便,且制作成本低;而在转速低时,采用凸极式就不存在较大离心力作用的问题。
5. 燃气轮机 涡轮发动机
涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。
涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明,但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天,也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。
相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,当今的涡喷发动机大多为轴流式。
6. 汽车发动机是燃气轮机吗
燃气涡轮发动机(Gas turbine engine或Combustion turbine engine)或称燃气轮机,是属于热机的一种发动机。燃气轮机可以是一个广泛的称呼,基本原理大同小异,包括涡轮喷射引擎等等都包含在内。而一般所指的燃气涡轮引擎,通常是指用于船舶(以军用作战舰艇为主)、车辆(通常是体积庞大可以容纳得下燃气涡轮机的车种,例如坦克、工程车辆等)、发电机组等的。与推进用的涡轮发动机不同之处,在于其涡轮机除了要带动压缩机外,还会另外带动传动轴,传动轴再连上车辆的传动系统、船舶的螺旋桨或发电机等。 优势 燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下,同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一,是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的,体积小、功率大,非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。 燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的,但是由于整个转子十分轻巧,在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。而柴油机由于转子运动源于活塞的往复,加速较慢,蒸汽轮机更是“反应迟钝”,整个系统达到最高功率输出可能需要长达一小时的时间。而启动速度,对于军舰的战时出动和反潜作战时加减速性能有着直接的影响。 燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中,产生的噪声更多是高频啸声。而柴油机的活塞往复产生了大量低频机械振动噪声,恰好迎合了海洋容易传播低频噪声的特点,导致军舰容易被敌方声纳探测。所以柴油机动力尤为不适合给反潜军舰作动力系统。 劣势 由于燃气轮机工作时需要吸入大量的新鲜空气,同时排放出大量的废气,因此燃气轮机在军事舰艇中的使用会带来排烟系统占据大量舰艇空间,简单来说就是需要较蒸汽轮机更大的烟囱,从而导致其余设备在空间和结构上的局限性。