燃气轮机课程设计--燃气轮机方向

船舶燃气轮机结构课程设计一、引言船舶燃气轮机是船舶主要的动力装置之一，在船舶工业中占有重要地位。

船舶燃气轮机的结构设计是船舶工程领域中的一项重要工作，具有很高的技术含量和挑战性。

本课程设计将介绍船舶燃气轮机的结构设计，包括设计流程、设计原理和实际应用。

二、背景船舶燃气轮机是近年来新兴船用燃机之一，其燃料利用率高、污染小、运转可靠等优点使其在船舶领域得到广泛应用。

船舶燃气轮机主要由压气机、燃烧室、轮机组成，其中燃烧室是船舶燃气轮机的核心组件之一。

因此，船舶燃气轮机的燃烧室结构设计非常重要，直接关系到轮机在使用过程中的安全性和经济性。

三、设计流程船舶燃气轮机结构设计的流程一般包括以下步骤：1.燃烧室结构初选：通过构思和比较，初步确定燃烧室的结构形式和大小。

2.热力计算：对初选的燃烧室结构进行热力计算，验证其能否满足发动机的动力需求。

3.燃烧室内壁热应力校核：进行燃烧室内壁的热应力校核，以确定燃烧室内壁是否能够承受发动机的工作条件。

4.燃烧室结构优化：针对热力计算和热应力校核，对燃烧室结构进行优化，进一步提高其适用性和可靠性。

四、设计原理1.燃气轮机的结构应该符合一定的空气动力学原理，燃气轮机进、排气道的大小、长度和角度等都应该符合设计要求。

2.燃烧室的设计应该满足燃烧得充分、热效率高、温度分布均匀等基本原理。

3.燃烧室壁面应具有较高的热传导能力和抗热应力性能，以保证燃烧室壁面的耐久性和使用寿命。

4.燃烧室的结构应该具有较好的耐腐蚀和耐高温性能，以保证燃气轮机长期的可靠工作。

五、实际应用船舶燃气轮机结构设计在实际应用中有着广泛的应用。

例如：1.A玩家船舶使用船舶燃气轮机作为主要动力装置，在燃烧室结构方面采用了精密设计和优化，使其在运行过程中性能稳定、经济环保，特别适合长途航行和大型船舶。

2.B厂家船舶使用船舶燃气轮机作为辅助动力装置，在燃烧室结构方面充分考虑到经济性和可靠性，并采取了一系列的安全措施，最终实现了船舶的高效、可靠运行。

先进燃气轮机的理论和实验技术课程报告***************2014年6月燃气轮机是以勃雷登循环为基础，以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

从20世纪30年代开始，世界上第一台燃气轮机在英国诞生，其主要部件—压气机、燃烧室、透平和控制系统—就已经初具雏形。

虽然燃机的基本部件较少，但是随着技术指标的逐步提高以及逐步的优化，燃气轮机的设计制造在当今成为一项多学科交叉的综合性高技术，被誉为“制造业的皇冠明珠”。

不仅如此，它还是国家工业和科技水平的综合标志之一，是增强综合国力与国际竞争力的一个重要方面。

在“先进燃气轮机的理论和实验技术”课程中，通过热能系燃气轮机研究所的各个老师的不同方面不同特色的介绍以及演示实验，我能够对燃气轮机的各个方面和主要的各项技术进行全方位的鸟瞰，不仅了解燃气轮机的概况，也了解了中国燃气轮机的历史，也了解燃气轮机叶片的冷却、燃烧室的燃烧等内部的技术等等。

其中，让我印象最深的是蒋洪德院士关于“我国燃机的发展历程”的那一讲和张志军老师的叶栅吹风实验。

在蒋院士的讲述中，主要谈到了燃气轮机的重要的战略地位以及中国近50年来的燃气轮机发展历程。

我们知道，燃气轮机在国家安全中占有重要的地位，它是空军、海军以及民用航空中的核心动力装备，另外工业重型燃气轮机及联合循环提供了全球发电量的20%。

能够独立自主的掌握燃气轮机的核心设计和制造技术，并且通过技术创新使自己的燃机性能更加优化，这对于全世界国家来说都是永恒的目标。

虽然事实上目前只有美、英、俄、德、法、日等少数国家具备独立研制燃气轮机的能力，但是其他国家都在通过各种方法—无论是自己探索还是与成熟外企合作—向这个目标徐徐迈进。

我国其实在二十世纪50年代就已经将燃气轮机提到了相当高的重视程度，并且取得了一些成绩。

例如在1950年到1970年前后，我国以苏联技术为基础，进行自主设计、实验，并制造了200-25000kW的燃气轮机，可以说我国在历史上并不和国际上燃气轮机的先进技术相差太远。

H
n 1s
p1 1
H2s 2s* H’2s
2s 2s’
Hu实际焓降 P2*
2*
2’*
p2
余速损失H c= c22/2
2
H r
s
三、涡轮级的能量损失
1、喷嘴损失 Hn
H n c 1 2 s2 c 1 2 ( 1 2 )c 2 1 2 s (1 2 1 )c 2 1 2
2、动叶损失 Hr 轮周损失
界无功的 交换
00 1d p1 2(c0 2c1 2)L R 1
c1>c0
01dp12(c12c02)LR1
压 能 绝 对 动 能
p0>p
1
⑵分析动叶栅(1-2)
转 减
压 动
增 喷
管 速
外界加
给气体
LT 12dp12(c12c22)LR2
c2<c1
(绝对坐标系）
的功
压能 动能 流 阻
L u u 1 c 1 u u 2 c 2 u
轴流式涡轮，设u1= u2= u
L u u ( c 1 u c 2 u )
cu wu L u u ( w 1 u w 2 u )
ucu
uwu
u(c1uc2u)
u(w 1uw 2u)
提高轮周功的途径
T>0
(1)un
取决于材料强度和技术要求
3 有效效率
——考虑外部损失Hm
eH H e s H H ismim
e* i*m
H e H i H m H u H H m H s ( n r c ) H H m
五、速度比对效率的影响
u轮周损失
(1流 ) 动 损 H n 失 H r叶栅效率

发动机原理课程设计——《燃气涡轮发动机热力计算》一、热力计算的目的对选定的发动机工作过程、参数和部件效率或损失系数，计算发动机各截面的气流参数，获得发动机的单位性能参数。

二、单轴涡喷发动机热力计算1、已知条件（1）发动机飞行条件H＝0; Ma＝0（2）通过发动机的空气流量q=64kg/sm（3）发动机的工作参数*c π=8 *3T =1200K（4）各部件效率及损失系数i σ=1.0 *c η b σ=1.0 ζ*Tη col νm η=0.98 e σ2、计算步骤（1）计算进气道出口的气流参数210011251.82T T T Ma Kγ**-⎡⎤==+=⎢⎥⎣⎦121001138392.62in in p p p Ma Paγγγσσ-**-⎡⎤==+=⎢⎥⎣⎦（2）计算压气机出口的气流参数21940271307140.6c p p Paπ***==⨯=1 1.411.4211811251.81515.4530.775c T T K γγπη--****⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（3）计算燃烧室出口气流参数320.905307140.6277962.3b p p Paσ**==⨯=（4）计算一千克空气的供油量（油气比）已知燃烧室进口处的总温和出口处的总温及燃烧室的放热系数，则可以求出加给1kg 空气的供油量f.32320.019277a ab u ah h f H H h ζ****-==-+其中：，2ah *、3ah *和3H *通过课后表格插值得到。

（5）计算涡轮出口气流参数()()()mcol p p v f T T c T T c η-+-=-****1'4312()mcol p c p T v f c T c T η-+∆=∆**1'431200238.3961.7T T T T K***=-∆=-=1.3311.3313238.311 2.8255412000.874T T TT T γγπη--*--***⎛⎫∆⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭43/277962.3/2.8255498375T p p Paπ***===（6）计算5站位（喷管出口）气流参数 判别喷管所处的工作状态**5491488.7e p p Paσ=⨯=5/p p b **=π91488.74.03 1.8522700b π*==>54961.73T T K**==518.118.1561.3/V m s====()5555,λq A Tp Kq g m **=255567.30.574370.039791488.71A m ===⨯⨯（7）推力和单位推力的计算 当地音速0295.1/a m s===0295.10.9265.6/V a Ma m s=⨯=⨯=()55050191488.70.5743722700 1.2591168265.62270035067.56m p F A p f q Vp N λ*⎛⎫=-- ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯⨯⨯--⨯ ⎪⎝⎭=35067.5515.7/68s F N s kg==⋅（8）燃油消耗率的计算()()3600136000.019310.030.13053/515.7col s f v sfc kg N hF -⨯⨯-===⋅三、混合排气涡扇发动机设计点热力计算1、已知条件（1）设计点飞行参数飞行Ma飞行高度H 11km（2）发动机工作过程参数涵道比B 风扇增压比*LPCπ高压压气机增压比*HPCπ燃烧室出口总温*4T 1800K（3）预计部件效率或损失系数进气道总压恢复系数 iσ= 燃烧室总压恢复系数bσ= 外涵气流总压恢复系数'mσ=混合室总压恢复系数m σ= 尾喷管总压恢复系数eσ=风扇绝热效率*LPCη=高压压气机效率 *HPC η=燃烧效率b ξ=高压涡轮效率*HPtη=低压涡轮效率 *LPt η= 高压轴机械效率 *HPm η=低压轴机械效率 *LPmη=功率提取机械效率 mP η=空气定熵指数 a γ= 燃气定熵指数gγ=气体常数 R =)/(287.0K kg kJ ⋅ 燃油低热值 Hu =)/(42900kg kJ 冷却高压涡轮 1δ=5%冷却低压涡轮2δ=5%飞机引气 β=1%相对功率提取系数 0T C =kgkJ /0.3空气定压比热容 p C =)/(005.1K kg kJ ⋅ 燃气定压比热容g p C ,=)/(224.1K kg kJ ⋅2、计算步骤定比热容热力过程计算，主要假定热力过程中燃气的温度不高，温度的变化也不大，因而在整个热力过程中，燃气的定压比热容和定熵指数可以认为是不变的，用平均热力性质。

燃气轮机性能分析课程设计及实践摘要:探索导师团队指导模式下的研究生培养研究与实践，依托小组设计项目(GDP)，以小组为单位选择针对燃气轮机性能分析课程设计了不同题目，由学生自主讨论安排研究计划，并定期由导师团队进行专业指导，激发学生创新能力，建立知识体系与工程应用的关系，为工程实际需要培养创新型人才。

关键词:研究生培养;小组设计项目(GDP);燃气轮机性能分析1燃气轮机专业研究生培养过程中存在的问题第一，外校考入本校研究生在本科阶段只学习了工程热力学和传热学等基本课程，缺乏对燃气轮机专业知识的学习，导致入学之后学习我校研究生课程存在一定的困难，在课程结束之后也很难进入研究课题。

第二，研究生入学后，以导师研究方向选择相应的课程和开展相关课题研究，学生毕业之后只熟悉自己的研究领域，不了解燃气轮机其他研究方向的内容。

燃气轮机的设计是一个团队协作的工作，因此很难有效开展研究。

第三，缺乏系统深入的了解，燃气轮机整体性能知识储备不足，不能满足研究生阶段及其参加工作后对于燃气轮机系统分析的需要。

2基于GDP导师团队指导模式下燃气轮机性能分析课程教学活动设计2.1设计目标面向工程实际、面向服务对象，完善我校燃气轮机专业研究生教学资源，进一步研究与探讨基于GDP导师团队指导模式下的燃气轮机性能分析课程教学模式，适应现代教育的发展的要求;按照我校特色学科人才培养战略需求，强化燃气轮机性能分析课程培养学生形成全局概念的作用，培养具有较强工程实践能力和创新能力的工程技术人才。

2.2课程教学设计框架第一，深入学习国外高校GDP课程的组织架构、实施方案和评价体系，探索建立适合我校燃气轮机专业研究生培养的基于GDP导师团队指导模式下燃气轮机性能分析课程教学模式。

第二，针对外校考入我校研究生存在燃气轮机基础知识薄弱的问题，研究GDP实践环节的实施方案，设计一组适合我校燃气轮机专业研究生开展的燃气轮机设计题目库，探讨GDP实践环节的实施过程组织方式，形成一套客观公正的评价方法。

4.3 蒸汽轮机燃气轮机教案［教学目标］1、了解活塞机和轮机2、熟悉蒸汽轮机的原理及应用3、知道燃气轮机以及应用［教学导引］［要点导学］一、活塞机1、活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。

如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失〔即理想工作过程〕，那么活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。

2、按所采用的工质分类，一般有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。

按压缩级数分类，有单级压缩和两级压缩。

单级压缩机是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压只经过一次压缩。

而所谓的两级压缩机，压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。

按作用方式分类，有单作用压缩机和双作用压缩机。

其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩，活塞往返一个行程，吸气排气各一次。

而双作用压缩机制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩，活塞往返一个行程，吸、排气各两次。

所以同样大小的气缸，双作用压缩机的吸气量较单作用的大。

但是由于双作用压缩机的结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。

按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流式和逆流式。

所谓直流式是指制冷剂蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行，而逆流式，吸气与排气时制冷剂蒸气的运动方向是相反的。

从理论分析来看，直流式与逆流式相比，由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少，故直流式性能较好。

但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上，这样便相对增加了活塞的长度和重量，因而功的消耗就增加、检修也麻烦，所以目前生产的压缩机大都采用逆流式。

按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型压缩机等。

立式压缩机气缸中心线呈垂直位置而卧式压缩机气缸中心线是水平的。

Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型是高速、多缸、现代型压缩机，其速度一般为960～1440转／分，气缸数目多为２、4、6、8 四种，其中，字母表示气缸的排列形式。

机械工程中的燃气轮机设计与优化引言燃气轮机是一种广泛应用于能源行业的热力设备，具有高效、可靠的特点。

它采用燃烧室燃烧燃气将燃气能转化为机械能，驱动涡轮旋转并输出功率。

燃气轮机在航空、电力、化工和海洋等领域有着广泛的应用，如飞机引擎、电厂发电机组以及天然气压缩机等。

本文将探讨燃气轮机的设计与优化。

一、燃气轮机的基本原理燃气轮机的基本原理是将高温高压的燃气通过涡轮的转动实现能量转换。

首先，燃气通过压缩机进行增压，然后进入燃烧室进行燃烧。

燃烧产生的高温高压气体进入涡轮，使涡轮旋转，从而驱动压缩机和发电机。

燃气轮机的核心是涡轮叶片，它们承受着高温高压气体的冲击和转动力矩。

二、燃气轮机的设计1. 燃气轮机的工作参数燃气轮机的设计需要确定一系列工作参数，如压缩机出口温度、排气温度、压比等。

这些参数的选择对燃气轮机的性能和效率有着重要影响。

压缩机出口温度决定了涡轮叶片的工作温度范围，而排气温度对于热效率和实际功率输出至关重要。

压比是指压缩机进口总压与出口总压之比，它决定了燃气轮机的循环效率和功率密度。

在设计过程中，需要合理选择这些参数以优化燃气轮机的性能。

2. 燃气轮机的材料选择由于燃气轮机的工作环境极为恶劣，高温高压气体会对叶片和燃烧室等部件造成严重腐蚀和热应力。

因此，在设计燃气轮机时，材料选择是至关重要的。

高温合金和镍基合金等材料具有较好的耐高温和耐腐蚀性能，可以在高温环境下保持较好的强度和刚度。

此外，涡轮叶片的叶片型状和表面涂层技术也能有助于提高材料的性能。

三、燃气轮机的优化1. 燃烧室的优化燃烧室是燃气轮机中关键的部件之一，直接影响燃烧效率和排放水平。

燃烧室的优化可以通过多种方式实现，如燃气喷嘴的设计、燃烧室结构的调整等。

优化后的燃烧室能够实现更完全的燃烧，提高热效率，减少氮氧化物和颗粒物等有害物质的排放。

2. 压缩机与涡轮的匹配优化压缩机和涡轮的匹配优化对于燃气轮机的性能有着重要影响。

合理匹配的压缩机和涡轮能够实现更高的循环效率和功率密度。

机械工程中的燃气轮机设计与优化一、简介燃气轮机是一种通过燃烧燃气产生动力的装置，被广泛应用于航空、发电、石油化工等领域。

燃气轮机的设计与优化是机械工程领域的重要课题，它关乎着燃气轮机的效率、可靠性和环境友好性。

本文将探讨燃气轮机设计与优化的相关内容。

二、燃气轮机设计的基本原理燃气轮机的设计过程通常包括气动设计、热力设计和结构设计。

首先，气动设计是确保燃气轮机正常运行和高效工作的基础。

它涉及到叶片的气动特性、进气和排气系统的设计等方面。

其次，热力设计是根据需求确定额定功率、热效率和压缩比等参数，并计算出燃气轮机的热力性能。

最后，结构设计考虑到轮盘、叶片等部件的材料、强度和可靠性等因素。

三、燃气轮机设计的挑战与优化在燃气轮机的设计过程中，工程师们面临着一些挑战。

首先，要兼顾燃气轮机的功率密度和效率。

高功率密度可以减小机组体积，提高功率输出，但也增加了温度和压力的要求。

其次，要解决燃气轮机的涡轮热应力问题。

高温和高速下的工作环境会导致轮盘和叶片的热应力增大，从而影响工作性能和寿命。

另外，还要考虑到燃气轮机的可靠性和环境友好性，如降低排放和噪音。

为了克服这些挑战，优化技术被广泛应用于燃气轮机的设计中。

一方面是利用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，对气动、热力和传热过程进行优化。

通过分析流场、压力分布和失速等现象，可以提高燃气轮机的气动性能，并减小能量损失。

另一方面是利用材料科学和结构优化方法，改进燃气轮机的强度和可靠性。

例如采用高温合金材料、表面涂层和轮盘结构优化，可以提高轮盘和叶片的抗热应力能力。

四、燃气轮机设计与可持续发展在当今提倡可持续发展的背景下，燃气轮机设计也面临着新的挑战。

一方面是减少碳排放和环境污染。

通过优化燃气轮机的燃烧过程和排气系统，可以降低氮氧化物和颗粒物的排放，减少对大气环境的影响。

另一方面是提高能效和利用率。

通过改进燃气轮机的热效率和压缩比，可以提高能量利用率，减少能源消耗和碳排放。

舰船燃气轮机发展现状、方向及关键技术发布时间：2021-08-11T14:55:44.460Z 来源：《工程建设标准化》2021年36卷9期作者：高思阳1 孙雅慧2 [导读] 船用燃气轮机是大中型水面舰艇的重要能源类型高思阳1 孙雅慧2 1中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨 1500782哈尔滨东安汽车动力股份有限公司黑龙江哈尔滨 150066摘要：船用燃气轮机是大中型水面舰艇的重要能源类型，是海军现代化建设的重要标志。

本文考察了船用燃气轮机的发展状况，分析了船用燃气轮机的发展方向，并介绍了船舶燃气轮机的关键技术。

关键词：舰船燃气轮机；发展现状；方向；关键技术引言船用燃气轮机具有功率大、体积小、重量轻、启动快、速度快、移动速度快等优点，可提高船舶的技术性能和航速。

世界上所有军舰通常都使用全燃料或柴油联合循环发电厂，装舰范围包括船舶、游轮、制导机枪、潜艇、鱼雷艇、登陆艇、海军援助舰、沉船和测量船等。

一舰船燃气轮机的发展现状我国曾经较早开始使用船用燃气轮机，1958年被列入国家发展计划。

1959年，从前苏联引进M-1型燃气轮机，在主发动机速度快于航母的情况下，为舰船生产各种电动机。

1961年，上海蒸汽电厂建造了国产燃气轮机，安装在了我国建造的062型高速运输船上，并对该船的燃气轮机进行了检验，这是我国首次尝试将其用于水面舰艇。

1964年，我国成功建造并建成了第一台4.4型舰船用燃气轮机。

然后，我国在舰船燃气轮机的发展上走西方技术道路，升级舰船燃气轮机，并进行舰船燃气轮机国产涡喷-8的研发。

此后，我国先后研制了各种型号的舰船燃气轮机。

其中，涡轮螺旋桨6型航空发动机中的409型汽油发动机成功用作722型气垫船的主要电气部件。

20世纪70年代，我国从英国进口了 Spey MK202 涡轮发动机。

20世纪80年代新一代GT-1000汽轮机进入市场，1993年通过样机性能审查。

这表明我国对新一代电动机技术已经很熟悉。

燃气轮机原理与设计技术燃气轮机是一种常用的热能转换设备，广泛应用于工业、航空、航天等领域。

燃气轮机利用高温高压的气流旋转涡轮，将热能转化为机械能，从而带动发电机或其他设备运转。

燃气轮机具有高效率、低排放、灵活性强等优点，是现代能源工业的重要组成部分。

一、燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理基于空气动力学中流体运动规律和热力学中热能转换原理。

燃气轮机是由喷气发动机发展而来，与喷气发动机相比，燃气轮机多用于发电、压缩空气等非飞行用途。

燃气轮机由燃烧室和多级涡轮组成，其中燃烧室是实现高温高压气体产生的关键部件，而涡轮则是将气体动能转化为机械能的关键部件。

燃烧室内混合燃料和空气，经过点火后，燃烧产生高温高压气体，这些气体经过多级涡轮的作用下，持续旋转涡轮产生动能，最终带动发电机或者其他设备运行。

在燃气轮机的运作过程中，空气被摄入到轴流压缩机中，经过多级叶片轮叶片的压缩，使气体压力倍增，同时体积减小，压缩后的空气被导入到燃烧室中进行燃烧。

在燃烧室内，燃料和被压缩的空气混合并燃烧，产生高温高压气体，这些气体穿过燃烧室的多个喷嘴，喷向第一级涡轮的叶片，使涡轮开始旋转。

随着气体的流动压力逐渐减小，涡轮转速逐渐上升。

当气体流经所有的涡轮和中间级轴承后，会进入排气系统中，通过喷嘴把剩余的热能转化为推力或产生电能，最终被排出机外。

二、燃气轮机的设计技术燃气轮机设计技术是燃气轮机制造领域的关键技术之一，主要包括叶片形状设计、燃烧室热力学和结构强度设计等方面。

1. 叶片形状设计涡轮叶片是将燃气轮机系统中燃烧室内发生的热能转化为机械能的关键部件。

在叶片形状上，要根据燃烧系统的热力学、动力学特性和机械强度等因素进行合理的优化设计，以提高燃气轮机的功率效率和可靠性。

2. 燃烧室热力学设计燃烧室是实现燃料燃烧产生高温高压气体的关键组件，其热力学设计是燃气轮机设计的一个重要环节。

在燃烧室的设计过程中，需要根据燃料的性质、空气的进气量、在不同压力下的燃烧效率和排放的质量进行科学的计算和优化，以保证燃烧室的效率和安全性。

燃气轮机教学大纲一、课程概述燃气轮机作为一种先进的动力装置，在能源、航空、船舶等领域有着广泛的应用。

本课程旨在为学生提供燃气轮机的基本原理、结构、运行特性和维护等方面的系统知识，培养学生的工程实践能力和创新思维。

二、课程目标1、使学生掌握燃气轮机的工作原理，包括热力学循环、燃烧过程和气体流动等。

2、熟悉燃气轮机的主要部件结构和功能，如压气机、燃烧室、涡轮等。

3、能够分析燃气轮机的性能参数和运行特性，并进行简单的性能计算。

4、了解燃气轮机的故障诊断和维护方法，具备一定的工程实践能力。

5、培养学生的创新意识和团队合作精神，提高解决实际问题的能力。

三、课程内容1、燃气轮机的发展历程和应用领域介绍燃气轮机的发展历史、现状和未来趋势，以及在能源、航空、船舶等领域的广泛应用，让学生了解燃气轮机在现代工业中的重要地位。

2、热力学基础（1）热力学基本定律：回顾热力学第一定律和第二定律，为后续学习燃气轮机的热力学循环打下基础。

（2）理想气体状态方程：讲解理想气体状态方程及其应用，帮助学生理解燃气的性质和状态变化。

（3）热力学过程：介绍绝热过程、等熵过程、等压过程和等温过程等常见的热力学过程。

3、燃气轮机的工作原理（1）燃气轮机循环：详细讲解布雷顿循环（简单循环）和回热循环、再热循环等复杂循环的工作原理和特点，分析循环效率的影响因素。

（2）燃烧过程：阐述燃气轮机中的燃烧过程，包括燃料的种类、燃烧特性、燃烧稳定性和污染物生成等。

（3）气体流动：介绍压气机和涡轮中的气体流动原理，包括叶轮机械的基本理论、速度三角形和能量转换关系。

4、燃气轮机的主要部件（1）压气机：讲解压气机的类型（轴流式、离心式）、结构和工作原理，分析压气机的性能曲线和喘振现象。

（2）燃烧室：介绍燃烧室的结构形式、燃烧组织方式和传热特性，讨论燃烧室的设计要求和性能指标。

（3）涡轮：阐述涡轮的类型（轴流式、径流式）、结构和工作原理，分析涡轮的效率和叶片冷却技术。

管（燃气收集器）等部分组成。扩压器的功用是降低从压气机流出的气流速度， 并与火焰筒配合实施分流，以利于燃烧的组织。 28A 涡轮叶片的组成及榫头结构的选取 涡轮叶片由叶身、中间叶根和榫头组成。 销钉连接榫头：承载力有限，且利用尺寸小、质量较大的中间承力件-销钉 和衬套，结构比较笨重。 燕尾形榫头：质量轻、尺寸小、结构简单，装拆方便，并能承受较大的负荷。 枞树形榫头：尺寸小、质量轻、承载能力强，但应力集中严重，工艺性较差。 29A 有的涡轮工作叶片顶端为什么加有叶冠 可以减少叶片叶尖由叶盘向叶背的燃气泄露，降低二次流损失提高涡轮效 率。 相邻叶片的叶冠抵紧后， 可以减少叶片的扭曲和弯曲变形， 增强叶片的刚性， 提高叶片的振动频率，并且可以利用相邻叶冠之间的摩擦来吸收振动能量，起到 阻尼减振的作用。 30A 采用什么结构可减少压气机转子与静子间漏气损失 蓖齿密封 蜂窝密封 涮式密 31A 压气机叶片设计时要考虑哪几方面 扭曲规律，流场状况，叶片强度性能，级效率，级压比 32A 压气机工作叶片榫头结构有几种，最常用的是哪种？ 销钉连接、燕尾形和枞树形榫头，燕尾形榫头使用最广泛。 33A 轴流压气机转子的结构形式有哪几种，每一种的特点是什么？ （1）鼓式转子：结构简单，零件数目少，加工制造容易，成本低廉并具有 较高的抗弯刚性，但强度较差。 （2）盘式转子：强度比鼓式的好，但是抗弯刚性差，临界转速不高，且传 递大扭矩及保证工作定心的可靠性较差，特别容易发生振动。 （3）混合式转子：这种转子兼有鼓式抗弯刚性好以及盘式转子强度好的双 重优点。 34A 分管燃烧室的特点 （1） （2） 实际情况； （3） 外形尺寸大，笨重； 装拆、维修、检修方便； 因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近
10A 涡轮叶片冷却有几种结构？ 对流冷却，喷射式冷却，气膜冷却，发散冷却 11A 压气机的通流形式有几种？简述其特点 三种。等外径各级圆周速度较大，每级有较大加功量，有利于减少级数， 机 匣容易加工。等内径在迎风面积相同时，最后一级叶片高度较大，可减少端面损 失，提高效率，相同压比下等内径级数较多，等中径特点介于以上两者之间。 12A 简述单转子燃气轮机轴向力产生的原因？ （1）由于压气机与涡轮内气体压力不同而引起的轴向力（2）由于气动力而 产生的轴向力 13A 简述轴流压气机采用的防喘装置 中间级放气（活塞式放气结构、连带式放气机构）进口可转导叶和可转静子 叶片、可变弯度进口导流叶片、双转子压气机、机匣处理 14A 压气机的可转导叶、放气活门的作用？并解释其作用 防喘。通过调节可转导叶可使压气机进口预旋量改变，只要角度合适，可使 第一级攻角恢复到设计值， 使各级气流攻角也恢复到设计值。压气机中气体通过 放气活门排向大气，可以扩大压气机稳定工作范围，改善燃气轮机启动特性。 15A 燃烧室的结构形式有哪几种 分管燃烧室、环管燃烧室、环形燃烧室；直流燃烧室、回流燃烧室 16A 简述燃烧室的组成部件及各部件的作用 扩压器：降低从压气机流出的气流速度，并与火焰筒配合实施分流，以利于 燃烧的组织。 燃烧室壳体：构成两股气流通道。 火焰筒：火焰筒包括涡流器、火焰筒筒体和燃气导管。 涡流器：使高温燃气在火焰筒头部形成回流区，保证点火、稳定燃烧和完全 燃烧。 火焰筒筒体：保证合理进气，与燃料均匀混合，形成回流区，便于点火， 稳 定燃烧和掺混降温。 传焰管： 在分管和联管燃烧室中用来传递燃烧区之间的火焰，并均衡各火焰 管间的压力。 燃料喷嘴： 将燃料雾化， 加速混合气的形成， 保证稳定燃烧和提高燃烧效率。 点火装置：用于燃气轮机启动时，向燃烧室提供初始点火火炬。

的互补和优化利用。
燃气轮机行业的环保政策与法规
排放限制
各国政府对燃气轮机的排放制定了严格的限制标准， 要求企业采取有效措施降低排放，促进清洁能源的使 用。
能效标准
政府制定能效标准，鼓励企业采用高效低排放的燃气 轮机技术，推动行业的技术进步和绿色发展。
06
燃气轮机与其他动力设备的比较
与蒸汽轮机的比较
涡轮机通常采用轴流式或离心 式设计统
01
控制系统是燃气轮机的重要组成部分，负责监控燃气轮机的运行状态 、控制燃气轮机的启动、停机、运行等操作。
02
控制系统的设计应确保安全、可靠、高效地控制燃气轮机的运行，同 时具备故障诊断和保护功能。
03
控制系统通常采用自动化和数字化技术，以实现远程监控和智能控制 。
先进的材料和制造工艺
采用耐高温、耐腐蚀的新型材料，以及先进 的制造工艺，提高燃气轮机的可靠性和寿命 。
燃气轮机在新能源领域的应用
分布式能源系统
燃气轮机在分布式能源系统中扮演重要角色 ，能够提供稳定、可靠的电力和热力供应， 同时具有较高的能源利用效率和较低的环境 影响。
混合能源系统
燃气轮机可以与太阳能、风能等可再生能源 相结合，形成混合能源系统，实现多种能源
燃烧室的设计还需考虑启动、停机、正常运行等不同工 况下的性能表现，以满足燃气轮机的整体需求。
涡轮机
涡轮机是燃气轮机的动力输出 部分，通过涡轮叶片将高温、
高压的燃气转换为机械能。
涡轮机的设计应确保高效、稳 定地将燃气能量转换为机械能 ，同时承受高温、高压、腐蚀
等恶劣环境。
涡轮机的结构和材料需经过精 密的设计和制造，以确保其长 寿命和可靠性。
燃气轮机的热效率
总结词

燃气轮机类型
根据用途和功率范围，燃气轮机可分为重型、轻型、航改型等类型，不 同类型的燃气轮机在结构和性能上有所差异。
燃气轮机燃烧系统
燃烧系统概述
燃烧系统是燃气轮机的核心部分 ，负责将燃料与空气混合燃烧，
为涡轮机提供能量。
燃烧方式
根据燃料喷射和混合方式的不同 ，燃烧系统可分为扩散式、预混 式和半预混式等类型，不同的燃 烧方式对燃气轮机的性能和排放
维护保养
定期对燃气轮机进行维护保养，确保设备处于良好工作状态。
燃气轮机排放控制与环保要求
排放标准
01
了解并遵守国家和地方的排放标准，确保燃气轮机的排放符合
环保要求。
废气处理
02
采取有效的废气处理措施，降低燃气轮机废气的排放对环境的
影响。
噪音控制
03
采取降噪措施，降低燃气轮机运行时的噪音污染。
燃气轮机安全防护与消防措施
THANKS
谢谢您的观看
机械功。
燃气轮机具有高效、清洁、启动 速度快、运行稳定等特点，广泛 应用于发电、船舶、车辆、航空
和工业等领域。
燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作原理基于 牛顿第三定律，即作用力 和反作用力相等。
在燃烧室中，燃料与压缩 空气混合并燃烧，产生高 温高压气体。
压气机从外界吸入空气， 经过压缩后送入燃烧室。
高温高压气体推动涡轮机 旋转，涡轮机通过轴将机 械功输出。
安全防护
配备必要的安全防护设施，如防护罩、安全阀等，确保操作人员 安全。
消防设施
设置消防设施，如灭火器、消防水系统等，并定期检查其有效性 。
应急预案
制定燃气轮机事故应急预案，提高应对突发事故的能力。
05
案例分析与实践操作

区运行。润滑油用量很少，比内燃机节省25-40倍。燃气轮机的厂用 点极省，甚至可无电源起动，因此可在缺点地区运行。
5、维护简单 由于结构简单，紧凑，因此运行管理人员少，加上节省水，电和
润滑油，因此运行成本大大降低
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6、燃料适应性强，公害少 燃气轮机能燃用多种燃料和廉价燃料，如重油、原油、煤气、的金属消耗约为同功率汽轮机电站的1/4，厂房占地
面积约为1/3。由于燃气轮机重量轻，体积小，因此占地少，投资省， 建设周期短，成本低，因此在航空，船舶，工厂上得到广泛应用。
3、单机功率大 单机功率指标燃气轮机在动力机械中占第二位，仅次于蒸汽轮机。
4、水，润滑油和厂用电量少 燃气轮机用水很少，甚至可以不用水，因此可在无水或缺水的地
因为燃气轮机为高温，高速和高精度的大功率高科技动力机械， 因此对运行维护提出更高的要求，这并不是缺点而是特点。燃气轮 机的设计，制造集中多种学科的先进技术，为了保证安全，高效的 运行，对工作人员的素质提出更高的要求。燃气轮机的控制与保护 系统应当先进，完善。燃气轮机很易超温，超速，喘振，所以这些 现象都是瞬时发生，如不及时处理，都有可能造成重大事故，引起 严重破坏后果，因此对运行工作人员素质提出更高的要求，这也是 高技术的特点。
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1、润滑油箱
润滑油箱可设在机组的一个或几个底盘内，也可以设计成单独的容 器。当油箱由几个容器组成时，应在它们之间用管道连通以平衡油箱内 的压力。油箱除了起贮油的作用外，还担负着分离空气、水分和各种机 械杂质的任务。油箱中油流速度应尽量缓慢，回油管应布置在接近油箱 的油面，以利于油层内空气逸出。油箱的容量越大，越有利于空气、水 分和各种杂质的分离。通常用循环倍率K（全部润滑油每小时通过油箱 的次数）表示系统容积的相对情况，以Q表示系统的每小时油的容积流 量，V表示系统的容积（油箱+管路），循环倍率K=Q/V。通常规定K=8～ 10，最大不超过12。这是为了使从系统回来的润滑油，有足够的时间将 其夹带的空气、水分分离掉。不过，为了结构紧凑，避免因油箱体积过 大而使设备笨重，多数机组油箱容量偏小，这迫使用户要选择分水性能 更好和空气释放值较小的润滑油。

驱逐舰采用4台 机机组的发电量约 由一台1500kw燃
GT25000燃气轮机, 占3%。
气轮机驱动。
单台功率28670kw。
1.4 燃气轮机的优点
功率 密度 • 功大率 密度 是内 燃机 的三 倍， 汽轮
启动 速度 • 工快业
水电 消耗 • 燃少气
自动 化程 •度控高制
清洁 •环使保用
燃气 轮机 系统 最新
• 清洗压气机 • 通风冷却 • 清洁进气
17
3.2燃气轮机的控制系统
控制系统
触摸屏
3.3燃气轮机的润滑系统
19
3.3燃气轮机的润滑系统
20
3.3燃气轮机的润滑系统
油过滤器
轴承供油
3.4燃气轮机的启动系统 启动电机
3.5燃气轮机的燃料系统 启动电机
目录
01
燃气轮机概述
02
燃气轮机的结构
轮机指的
烧后产生的
轮高机温一高般压称连为 透续平流机动，的是气将 流体介体质中蕴
是设备 有的能量与机
械能相互转换
的转动机器。 1
1.1燃气轮机的定义
透平的动静叶
透平的动叶片 配合
1.2燃气轮机的用途
发电
舰船
燃机的用途
车辆
飞机
泵与风机
3
1.3燃气轮机的用途
国产最先进的055 2018年中国燃气轮 美国主战坦克M1
1.5 燃气轮机的工作原理：布雷登循环
1.5 燃气轮机的工作原理：布雷登循环
➢ 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。
➢ 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

机械工程中的燃气轮机设计燃气轮机作为一种高效能的能源转换设备，广泛应用于航空、能源、化工等领域。

燃气轮机设计的关键在于提高能量转换效率和降低排放。

本文将从燃气轮机的工作原理、设计要点和未来发展方向等方面进行探讨。

一、燃气轮机的工作原理燃气轮机是利用燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮旋转，从而产生功率的设备。

其工作原理可以简单地分为压缩、燃烧和膨胀三个过程。

首先，燃气轮机通过压气机将空气压缩到高压状态，这样可以提高燃烧效率。

然后，将压缩空气与燃料混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体。

最后，将燃烧气体通过涡轮机膨胀释放能量，驱动轴承旋转，从而产生功率。

二、燃气轮机设计的要点1. 燃烧室设计燃烧室是燃气轮机中最重要的组成部分之一，其设计直接影响燃烧效率和排放。

在燃烧室设计中，需要考虑到燃料的混合均匀性、燃烧稳定性和燃烧温度等因素。

同时，还需要采用适当的燃烧室材料，以承受高温高压的工作环境。

2. 涡轮设计涡轮是燃气轮机中的关键部件，其设计直接影响燃气轮机的功率输出和效率。

涡轮的设计需要考虑到叶片的形状、数量和材料等因素。

同时，还需要进行流场模拟和叶片动力学分析，以确保涡轮在高温高压工况下的稳定运行。

3. 冷却系统设计由于燃气轮机工作时产生大量的热能，需要采用冷却系统来控制温度，保证设备的安全运行。

冷却系统设计需要考虑到冷却剂的选择、循环方式和冷却效果等因素。

同时，还需要进行热力学分析和结构强度计算，以确保冷却系统的可靠性和稳定性。

三、燃气轮机设计的未来发展方向1. 提高燃烧效率未来的燃气轮机设计将致力于提高燃烧效率，以减少能源消耗和环境污染。

通过优化燃烧室和燃烧控制系统，提高燃料的利用率和燃烧效率。

2. 降低排放随着环境保护意识的提高，燃气轮机设计将更加注重降低排放。

通过采用先进的燃烧技术和排放控制装置，减少废气中的氮氧化物和颗粒物排放。

3. 提高可靠性和维护性燃气轮机作为关键设备，其可靠性和维护性对于工业生产的稳定运行至关重要。