燃气轮机燃烧室

发动机燃烧室∗Zuojin Zhu a(zuojin@)a Faculty of Engineering Science,University of Science and Technology of China,Hefei,230026,China2015年9月23日∗Edited by Dr.Zuojin Zhu at /.目录1燃气轮机燃烧室41.1引言 (4)1.2初始段内的燃烧 (4)1.3混合和化学反应 (5)1.4燃烧段 (6)1.5燃气轮机排放的污染物 (7)1.5.1CO (7)1.5.2温度对CO、NO排放量的影响 (7)1.5.3燃烧的特征时间 (8)1.5.4烟尘 (10)1.5.5减少烟尘的添加剂 (10)1.6燃烧控制技术 (11)1.6.1NASA旋流稳焰器式燃烧室 (12)1.6.2预混式燃烧室 (13)2火花点火式发动机132.1引言 (13)2.2发动机燃烧过程 (14)2.3火焰传播 (15)2.4火花点火式发动机的废气 (16)2.4.1NO的形成 (16)2.4.2CO的排放量 (17)2.4.3HC的排放量 (18)2.4.4控制污染物的方法 (21)3柴油发动机243.1引言 (24)3.2直接喷射型发动机 (25)3.3预燃室型发动机 (26)3.4燃料喷射 (27)3.4.1喷流雾化过程 (27)3.4.2喷雾穿透深度 (27)3.4.3燃料的蒸发 (29)3.4.4燃料喷雾的物理模型 (29)3.4.5喷雾后期 (30)3.5壁面上的燃料沉积 (31)3.6释热率 (31)3.7预点火过程 (32)3.8点火延迟时间 (32)3.9预点火的化学反应 (33)3.10柴油机中的火焰传播 (33)3.11柴油发动机的废气 (34)3.11.1未燃烧的碳氢化合物 (34)3.11.2CO (35)3.11.3ON (35)3.11.4烟尘微粒 (36)3.11.5噪音 (36)3.11.6废气气味 (36)3.11.7排放物控制 (36)3.11.8烟尘排放强度控制 (37)4索引39本章介绍发动机燃烧室，绝大部分内容，摘自文献[1]第九章，差别仅体现在叙述方式。

燃气轮机的工作原理
燃气轮机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体做工质，通过气流转动涡轮，再将动能转化为机械能的装置。

以下是燃气轮机的工作原理：
1. 空气进气：燃气轮机的工作过程始于将空气引入进气道中。

为了达到更高的效率，一般会采用压气机提升空气的压力，以增加进气气流量。

2. 燃料燃烧：在压缩后的空气进入燃烧室之前，燃料被喷入燃烧室进行燃烧。

通常情况下，燃料燃烧产生的热量会使气体的温度和压力升高。

3. 气体膨胀：经过燃烧室燃烧后，高温高压气体进入涡轮机，气体的动能随之转化为涡轮得以旋转。

4. 涡轮工作：涡轮由多个叶片组成，这些叶片被高速旋转的气体冲击，使得涡轮自身也随之旋转。

涡轮旋转的目的是为了将气体流动时的动能转化为机械能。

5. 惯性运动：涡轮和轴传动装置的联系使得涡轮的运动将会传递给其他设备，如发电机或驱动船只的螺旋桨。

同时，惯性使得涡轮与压气机相互影响，构成了一个循环的工作系统。

6. 排气：气体工作完毕后，通过排气道排出。

部分排出的热能可以用于发电或供热。

总结起来，燃气轮机通过燃烧燃料产生高温高压气体，通过涡轮转动的方式将气体的动能转化为机械能，最终实现能量的利用。

燃气轮机的工作原理及效率提升途径燃气轮机是一种常见的热力设备，广泛应用于能源行业和工业生产中。

本文将着重介绍燃气轮机的工作原理，并探讨提高其效率的途径。

一、燃气轮机的工作原理燃气轮机是以燃气或液化石油气为燃料，通过燃烧释放能量，推动轴承旋转，产生功率的装置。

其基本工作原理可分为四个步骤：压缩、燃烧、膨胀和排气。

1. 压缩：燃气轮机的第一个步骤是将进气口吸入的空气进行压缩。

在压缩过程中，通过轴承、压缩机等组件将气体加压，并将温度升高，以利于后续的燃烧过程。

2. 燃烧：在压缩完毕后，燃料与压缩空气混合并点燃。

燃气轮机采用连续燃烧的方式，即燃料持续进入燃烧室，而不是分阶段燃烧。

燃料的燃烧释放出的高温高压气体会造成轴承旋转，并产生高温热能。

3. 膨胀：高温高压气体通过轴流或者离心式涡轮机进行膨胀。

流经涡轮叶片的气体会由于叶片的作用而产生反作用力，从而将能量转化为机械功。

4. 排气：膨胀完毕的气体在离心式涡轮机上产生功时，温度和压力下降。

气体经过轴流或者离心式涡轮机出口，排出系统，并进入烟囱或废气处理设备。

二、燃气轮机效率提升途径为了提高燃气轮机的效率，可以从多个方面进行改进。

以下是几种常见的提升途径：1. 提高压缩比：压缩比是指进气压力和出气压力之比，通常用来衡量燃气轮机的压缩效果。

提高压缩比可以提高燃气轮机的效率，但也要注意压缩机的性能和材料的耐久性。

2. 采用高效燃烧室：燃烧室是将燃料与空气混合并点燃的关键组件。

采用高效燃烧室可以提高燃烧效率和热效率，减少能量的损失。

同时，还可以改善排放性能，降低对环境的污染。

3. 优化涡轮机设计：涡轮机是燃气轮机中的核心部件，其设计和转子叶片的形状会直接影响到能量转化效率。

通过优化涡轮机的设计，减小流通损失和摩擦损失，可以提高燃气轮机的效率。

4. 使用余热回收技术：在燃气轮机的排气中，仍然存在着大量的热能。

利用余热回收技术，可以将排气中的热能转化为有用的热能，用于供暖、工艺热等方面，提高系统的整体能量利用率。

涡流式燃烧室的工作原理
涡流式燃烧室是航空发动机和燃气轮机中常用的燃烧室类型，其主要工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合，并在点火后迅速燃烧，产生高温高压的燃气。

以下是涡流式燃烧室的工作原理。

1.空气进入燃烧室后，首先通过一个或多个涡轮叶片，在涡轮旋转的作用下，空气被引向叶片的边缘，并形成一股强大的涡流。

这股涡流能够将空气中的氧气和燃料充分混合，形成可燃气体。

2.在混合的过程中，涡流式燃烧室的点火装置会适时地点燃可燃气体。

点火后，混合气体迅速燃烧，产生高温高压的燃气。

这个过程非常短暂，使得燃烧效率非常高。

3.燃气通过喷嘴进入涡轮，推动涡轮旋转。

涡轮将热能转化为机械能，驱动转子转动，从而为发动机或燃气轮机提供动力。

4.废气通过排气口排出燃烧室，完成一个工作循环。

在排出的废气中，仍然包含一些未燃烧的碳氢化合物和其它有害物质，需要进行后处理以减少污染。

总的来说，涡流式燃烧室的工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合并迅速燃烧，产生高温高压的燃气，推动涡轮旋转，将热能转化为机械能。

同时，需要注意废气中的有害物质需要进行后处理以减少污染。

燃气轮机工作原理一、燃气轮机的概述燃气轮机是一种利用高温高压气体推动涡轮旋转，从而驱动发电机或者直接驱动机械设备的热力机械。

它具有结构简单、启动快速、运行平稳、效率高等优点，在工业生产和能源领域得到广泛应用。

二、燃气轮机的组成1. 压缩机：将空气压缩至高压状态，进入燃烧室进行燃烧。

2. 燃烧室：将空气和燃料混合并点火，使其产生高温高压气体。

3. 涡轮：接受高温高压气体的推动，带动转子旋转。

4. 发电机或者其他设备：通过涡轮旋转带动发电机或者其他设备运转。

三、燃气轮机的工作原理1. 压缩过程在压缩过程中，空气从进口处进入压缩机，并被逐渐压缩至设计要求的高压状态。

这个过程中需要消耗大量的能量，因此需要使用大功率电动机或者其他动力源来带动压缩机运转。

2. 燃烧过程经过压缩的空气进入燃烧室，与燃料混合并点火。

在高温高压下，燃料和空气发生化学反应，产生大量的热能。

同时，产生的高温高压气体通过喷嘴喷出，推动涡轮旋转。

3. 膨胀过程在涡轮上的叶片受到高温高压气体的冲击力后，开始旋转。

旋转时，涡轮叶片将能量传递给轴承和发电机等设备，并将剩余的能量排放到排气管中。

4. 排放过程在膨胀过程中产生的废气通过排气管排放到大气中。

为了保护环境和减少能源浪费，现代燃气轮机通常会采用废气再循环技术，将一部分废气重新引入到燃烧室中进行再次利用。

四、燃气轮机的优点1. 结构简单：相比于蒸汽轮机等其他类型的发电设备，燃气轮机结构更为简单。

2. 启动快速：燃气轮机启动时间短，只需要几分钟的时间即可达到额定转速。

3. 运行平稳：由于结构简单，燃气轮机运行过程中没有明显的振动和噪音。

4. 效率高：燃气轮机的效率较高，可以达到50%以上。

五、燃气轮机的应用领域1. 电力工业：燃气轮机可以直接驱动发电机产生电能。

2. 航空航天工业：燃气轮机可以用于飞行器、导弹等设备的推进。

3. 石油化工工业：燃气轮机可以用于化工厂的能源供应和驱动设备。

4. 海洋工程：燃气轮机可以用于船舶和海洋平台等设备的推进和能源供应。

燃气轮机工作原理燃气轮机是一种以燃料燃烧产生的高温高压气体作为工作介质，通过压缩、燃烧和膨胀，转化为机械能的装置。

它广泛应用于发电、航空、船舶和工业领域，具有高效率、快速启停和环保的特点。

本文将介绍燃气轮机的工作原理，包括其主要组成部分和工作过程。

组成部分燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和逆止器等组成。

压气机压气机是燃气轮机的核心部件之一，它负责将空气压缩，提高气压和温度。

压气机通常由多个级别的转子和定子组成，每个级别的转子和定子叶片逐级将气体压缩。

燃烧室燃烧室是将燃料和压缩空气进行混合并燃烧的部分。

在燃烧室中，燃料喷射进入压缩空气中，在点火的作用下燃烧，产生高温高压气体。

同时，燃烧还会释放出能量，用于推动涡轮。

涡轮是燃气轮机的另一个关键部件，它由压气机和燃烧室产生的高温高压气体推动，转动涡轮叶片。

涡轮与压气机共轴连接，通过传动轴将转动的动能传递给压气机，实现空气的压缩。

逆止器逆止器是燃气轮机的辅助设备，其作用是改变气流的方向。

在燃气轮机的启停和调速过程中，逆止器可以控制气流的流动，使燃气轮机能够快速启停和调整负载。

工作过程燃气轮机的工作过程可以分为压缩、燃烧和膨胀三个阶段。

压缩在压缩阶段，空气通过压气机逐级压缩。

压缩过程中，气体的压力和温度升高，同时体积减小。

通过不断提高空气的压力和温度，为后续的燃烧提供条件。

在燃烧室中，燃料被喷射到压缩空气中，通过点火燃烧产生高温高压气体。

燃料和空气的混合比例和点火的时机对燃气轮机的性能有重要影响。

燃烧过程中释放的热量会使气体的温度和压力进一步升高。

膨胀在膨胀阶段，高温高压气体通过涡轮推动涡轮叶片旋转，同时给压气机提供动力。

涡轮叶片的旋转转动涡轮轴，带动压气机的转动，实现空气的压缩。

涡轮叶片膨胀后的气体压力下降，温度也相应降低。

通过循环进行压缩、燃烧和膨胀的过程，燃气轮机将燃料的化学能转化为机械能，驱动机械设备实现各种动力需求。

应用领域燃气轮机广泛应用于不同领域，包括发电、航空、船舶和工业等。