燃气轮机基础知识
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燃气轮机手册燃气轮机是一种热力机械,将燃料的化学能转化为机械能。
下面是一份简要的燃气轮机手册,介绍燃气轮机的基本原理、类型、应用和维护。
一、燃气轮机基本原理燃气轮机的工作原理是基于热力学循环,通常采用布雷顿循环。
在布雷顿循环中,气体在高温高压条件下膨胀,产生动力,然后通过冷却在低压低温条件下收缩,形成一个闭合的循环。
燃气轮机的四个主要部分是:燃烧室、喷嘴、涡轮和压缩机。
1. 燃烧室:燃烧室是将燃料和空气混合并燃烧的地方。
燃料可以是天然气、石油气、煤炭气等多种形式。
2. 喷嘴:喷嘴是将高温高压的气体排放到涡轮的地方。
喷嘴的设计对燃气轮机的性能至关重要。
3. 涡轮:涡轮是燃气轮机的核心部分,利用高温高压气体的能量驱动。
涡轮的叶片设计要承受高速气流的冲击,因此需要高温合金等先进材料。
4. 压缩机:压缩机是将空气压缩并送入燃烧室的地方。
压缩机的工作效率直接影响到燃气轮机的性能。
二、燃气轮机类型1. 轴流式燃气轮机:轴流式燃气轮机的气体流动方向与轴线平行,具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点。
2. 径流式燃气轮机:径流式燃气轮机的气体流动方向与轴线呈径向,具有效率高、抗振性能好等优点。
3. 反动式燃气轮机:反动式燃气轮机在涡轮后方设有反作用轮,可以提高输出功率和效率。
三、燃气轮机应用燃气轮机广泛应用于电力、石油、化工、航空、航天等领域。
在电力领域,燃气轮机主要用于应急发电、调峰发电和热电联产等。
在航空航天领域,燃气轮机是飞机和火箭的动力装置。
四、燃气轮机维护1. 定期检查:定期对燃气轮机进行检查,确保各部件工作正常,及时发现并排除故障。
2. 清洁保养:保持燃气轮机清洁,避免灰尘和污物进入机内,影响性能和寿命。
3. 燃料系统维护:定期检查燃料系统,确保燃料供应稳定,防止泄漏。
4. 冷却系统维护:保持冷却系统畅通,避免过热损坏。
5. 润滑系统维护:定期更换润滑油,保证各部件润滑良好。
燃气轮机是一种高效、环保的热力机械,具有广泛的应用前景。
第一章燃气轮机及其热力循环一概况燃气轮机是靠内部燃料燃烧释放出的热量直接加热空气,并通过行成的燃气将热能转换成机械功的一种热力机械,同样是内燃机。
主要由叶轮式空气压缩机、燃气发生器(燃烧室)和燃气涡轮三个基本部分组成,还有燃料、润滑、冷却、启动、调节和安全等辅助系统三、两种内燃机优缺点比较及它们的复合形式1,功率大、重量轻、体积小是燃气轮机的优势燃气轮机气体流通率高,单位时间内可以燃烧更多的燃料,发出更大的功率。
2,燃气轮机与活塞式内燃机热效率的比较相对而言,燃气轮机的热效率较低,主要原因:(1)压缩方式不同,叶轮式压气机效率较低,(2)能量转换方式不同(3)最高燃气温度不同:燃烧温度,瞬间温度,叶片材料耐热能力3.两种内燃机复合形式的典型-废气涡轮增压内燃机把活塞式内燃机与燃气轮机结合,扬长补短,组合成性能更为优越的热力发动机。
复合式内燃机-废气涡轮增压柴油机;相对而言,燃气轮机实际是涡轮增压柴油机的一部分而已。
增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。
它通过采用专门的压气机,预先对进入气缸的气体进行压缩,提高进入气缸的气体密度,增大进气量,更好地满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。
发动机的增压方法主要有三类:机械增压、废气涡轮增压和复合增压。
四、燃气轮机的现状与趋势1,燃气轮机的现状与水平(1)机组功率和效率(2)环保性能(3)可靠性(4)应用现状航空领域,主要有涡轮喷气、涡轮风扇,涡轮螺浆、涡轮轴发动机,其中涡轮风扇发动机推进效率高、油耗率低,应用最广泛。
航机的发展领先于地面燃气轮机,它的先进技术常移植到地面燃气轮机设计中。
电站发电用途,在一些工业发达国家,燃气轮机和联合循环发电之和超过了蒸汽轮机,成为电力工业的主力军。
舰用燃气轮机被广泛应用,2. 燃气轮机的发展趋势(1)进一步提高性能;提高燃气初温,采用涡轮机叶片冷却技术,研制高温材料叶片;燃气初温达到1700度的涡轮机研制工作已在进行,同时要兼顾可靠性和使用寿命。
结构部分压气机1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右;压气机不需要特殊的降温手段,但在结构上应满足强度和刚度要求。
(C1p2)2.压气机通流部分的四种型式为:等外径、等内径、等平均直径、混合型。
(C1p7-10)3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。
它是压气机中不旋转的部分。
(C1p11)4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。
为了减小气缸的厚度,通常采用在气缸外表面加筋的办法来增强刚性。
气缸一般采用分段布置。
(C1p13)5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能,同时使气流转弯以适应下级动叶的进口方向。
工作时静叶只承受气流作用力,与动叶相比较强度问题不大,但应考虑共振问题。
通常,压气机静叶设计成直叶片,且沿叶高各截面的型线一样。
(C1p22)6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上,机组的工作转速应避开临界转速。
最大工作转速低于一阶临界转速的称刚性转子,它要求临界转速高于最大工作转速20%— 25%。
当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称柔性转子。
(C1p37)7.压气机转子的结构型式有哪三种?鼓筒式、盘式、盘鼓混合式。
(C1p39)8.盘鼓式转子的分类?焊接式、径向销钉式、拉杆式。
(C1p43)9.为获得良好的性能,动叶叶身型面设计主要考虑的两个因素是:是否满足气动及强度的要求。
(C1p63)燃气透平1.透平将高温燃气能量转换成为机械功,目前,大型燃机的透平进口初温为1100-1430℃,膨胀做功后降到约600℃。
(C2p3)2.透平静子由气缸、静叶及支承和传力系统等组成。
(C2p5)3.透平静叶的作用与设计要求(C2p16-17)透平静叶又称喷嘴,它的作用是使高温燃气在其中膨胀加速,把燃气的内能转化为动能,然后推动转子旋转作功。
对静叶设计的要求为:①耐高温、耐热腐蚀;②耐热冲击;③热应力小;④足够的刚度和强度。
4.透平转子是透平转动部分的总称,由透平轮盘、透平轴、工作叶片及联接件等组成。