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燃氣輪機是怎麽啟動的啊

燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械,是壹種旋轉葉輪式熱力發動機。

中國在公元十二世紀的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載,它是渦輪機(透平)的雛形。15世紀末,意大利人列奧納多·達芬奇設計出煙氣轉動裝置,其原理與走馬燈相同。至17世紀中葉,透平原理在歐洲得到了較多應用。

1791年,英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程;1872年,德國人施托爾策設計了壹臺燃氣輪機,並於1900~1904年進行了試驗,但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗;1905年,法國人勒梅爾和阿芒戈制成第壹臺能輸出功的燃氣輪機,但效率太低,因而未獲得實用。

1920年,德國人霍爾茨瓦特制成第壹臺實用的燃氣輪機,其效率為13%、功率為370千瓦,按等容加熱循環工作,但因等容加熱循環以斷續爆燃的方式加熱,存在許多重大缺點而被人們放棄。

隨著空氣動力學的發展,人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點,解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題,因而在30年代中期出現了效率達85%的軸流式壓氣機。與此同時,透平效率也有了提高。在高溫材料方面,出現了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼,因而能采用較高的燃氣初溫,於是等壓加熱循環的燃氣輪機終於得到成功的應用。

1939年,在瑞士制成了四兆瓦發電用燃氣輪機,效率達18%。同年,在德國制造的噴氣式飛機試飛成功,從此燃氣輪機進入了實用階段,並開始迅速發展。

隨著高溫材料的不斷進展,以及透平采用冷卻葉片並不斷提高冷卻效果,燃氣初溫逐步提高,使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大,在70年代中期出現了數種100兆瓦級的燃氣輪機,最高能達到130兆瓦。

與此同時,燃氣輪機的應用領域不斷擴大。1941年瑞士制造的第壹輛燃氣輪機機車通過了試驗;1947年,英國制造的第壹艘裝備燃氣輪機的艦艇下水,它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力;1950年,英國制成第壹輛燃氣輪機汽車。此後,燃氣輪機在更多的部門中獲得應用。

在燃氣輪機獲得廣泛應用的同時,還出現了燃氣輪機與其他熱機相結合的復合裝置。最早出現的是與活塞式內燃機相結合的裝置;50~60年代,出現了以自由活塞發氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置,但由於笨重和系統較復雜,到70年代就停止了生產。此外,還發展了柴油機燃氣輪機復合裝置;另有壹類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統,可有效地節約能源,已用於多種工業生產中。

燃氣輪機的工作過程是,壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣並將其壓縮;壓縮後的空氣進入燃燒室,與噴入的燃料混合後燃燒,成為高溫燃氣,隨即流入燃氣透平中膨脹作功,推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪壹起旋轉;加熱後的高溫燃氣的作功能力顯著提高,因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時,尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時,需用起動機帶著旋轉,待加速到能獨立運行後,起動機才脫開。

燃氣輪機的工作過程是最簡單的,稱為簡單循環;此外,還有回熱循環和復雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣,最後又排至大氣,是開式循環;此外,還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為復合循環裝置。

燃氣初溫和壓氣機的壓縮比,是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫,並相應提高壓縮比,可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末,壓縮比最高達到31;工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右,航空燃氣輪機的超過1350℃。

燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平等組成。壓氣機有軸流式和離心式兩種,軸流式壓氣機效率較高,適用於大流量的場合。在小流量時,軸流式壓氣機因後面幾級葉片很短,效率低於離心式。功率為數兆瓦的燃氣輪機中,有些壓氣機采用軸流式加壹個離心式作末級,因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。