浅谈机械仪器之燃汽轮机

来源:网络(转载) 作者:胡金鹏 发表于:2011-09-01 10:07  点击:
【关健词】机械 马力 燃烧室
早期的效率比较低的小型燃气轮机是利用活塞发动机的废气来工作的,并用他来驱动增压器。只是到了20世纪30年代才成功地制成自动旋转的燃气轮机,并用作飞机推进器。差不多在制成航空涡轮机的同时,还研制成用于固定用途以及用做铁路机车发动机的燃气轮机。

 由于内部运转连续平稳,燃气轮机跟蒸汽轮机一样几乎没有振动,再加上他最基本的特点结构简单,这就使得它运动更加可靠而且更易于维护。燃汽轮机比活塞发动机重量轻、体积小,因此能制成较大的尺寸,从而通过单机可以产生较高的功率。基于上述原因,燃气轮机在海、陆、空各种形式的运输工具中的使用正在日益增加。
  一、 燃气轮机用压气机有两种基本类型:
  1.即轴流式和离心式压气机。在少数特殊情况下,也使用被称为混流式的压气机,这就是部分离心式部分轴流式的压气机。轴流式压气机用的最广泛,因为它能够高效率的处理大容积的空气。但是对于500马力或500马力以下的小型燃气轮机,则采用离心式压气机而不用轴流式压气机。
  2.燃气轮机的燃烧器有时叫燃烧室。它有各种各样的形状和形式,例如环形、筒形或环管形。燃气轮机的燃烧室的部件有:燃烧喷嘴、燃烧段以及通向涡轮进口的过度段。燃烧室用的空气由压气机压入发动机燃料同压缩空气混合,然后在燃烧室里燃烧。再由涡轮把释放出来的热能转换成旋转能。由于燃烧产物的初始温度很高,通常采用过量空气来冷却燃烧产物,使之降到涡轮进口的设计温度。
  二、 燃气轮机使用的涡轮叶轮有两种:
  1.小型燃气轮机用径流式涡轮叶轮。对于大容积流量,几乎全采用轴流式涡轮叶轮。虽然某些小型燃气轮机使用的涡轮是纯冲动式,但大多数高性能的涡轮既不是纯冲动式,也不是纯反动式。高性能的涡轮通常是按不同大小的各种冲力的反力相配合设计而成,以便获得最佳性能。
  2.压气机与涡轮叶轮都安装在同一根轴上一起转动,由燃烧室出来的高温燃汽,冲击涡轮叶片,使轴转动,从而带动压气机。从大气中来的空气通过压气机的进口吸入,然后向前流经每一级叶片(轴流式压气机)。随着空气压力逐渐增大,其体积则逐渐减小,在末一级压缩到最大限度。然后,高压(同时也是高温)空气被排入通向燃烧室的导管。燃烧室有一个或多个燃烧喷嘴,通过喷嘴是燃料雾化,以便和流动的空气混合。起动时,利用电火花塞将燃料喷雾点燃。燃料与空气的混合气一经点燃,便连续不断的燃烧,因此点火装置就可以关掉。以筒形燃烧室或环形燃烧室组成的若干分燃室常常用来代替单一的燃烧室(即环形燃烧室)。例如在标准的飞机用燃气轮机中,使用8-10个筒形燃烧室,每个燃烧室都有自己的燃烧喷嘴。从燃烧室出来的燃烧产物经过导管、固定导叶片或喷嘴进入涡轮。燃汽在涡轮里沿轴向流动,由于燃汽的大部分能量传给了涡轮叶轮,燃汽的温度和压力都逐渐下降。
  反之,在单纯的喷气发动机中,喷出的燃气通过尾喷管直接排入大气,形成一股高速喷气流,根据反作用原则,像火箭一样,把发动机推向前进。在内外涵喷气式飞机发动机中,有一个低压压气机和一个高压压气机。从低压压气机出来的一部分空气饶过高压压气机和燃烧室,在尾喷管里形成一般温度较低。速度较慢,力量较强的空气喷气流,这种喷气流对速度较低的喷气式飞机是比较适用的。
  涡轮的材料要连续不断的接触温度非常高的燃气,因此对用来制作燃气轮机叶片的金属的要求是非常高的——甚至比对汽轮机叶片的要求还高。另一个问题涉及压气机的效率,如果效率低的话,它本身就会消耗过多的功率,从而大量有用的燃气能量就被涡轮(D)用掉,结果成为推力的能量所剩无几,或第二涡轮(E)几乎产生不出多少有用的动力来。因此,一直到效率很高的压气机以及能耐高温的钢种或其他金属制造出来以前,燃气轮机的试制都没有成功。
  介于普通喷气推进发动机和涡轮螺桨发动机之间的是后来研制成功的所谓涡轮风扇发动机。它与普通喷气推进发动机的区别在于:在进气口安装一个风扇,从而使进气口进入的空气量要比实际上流过发动机内涵的多的多。风扇把进入的空气稍稍压缩,然后将大部分空气引进环绕发动机的旁路空气导管,空气在导管里加速,并以比通过进气口时更高的速度排出来,从而增加了发动机的推力。余下的空气流过发动机的内涵,并且在那里如同在普通的喷气发动机中一样,通过涡轮和排气喷管被压缩,加热然后膨胀。
  
  参考文献:
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