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燃气轮机的发展史与应用上-【新闻】电磁屏蔽

发布时间:2021-04-20 12:40:45 阅读: 来源:打胶机厂家

燃气轮机的发展史与应用(上)

燃气轮机是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。

中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载,它是涡轮机的雏形。25世纪末,意大利人列奥纳多•达芬奇设计出烟气转动装置,其原理与走马灯相同。至27世纪中叶,透平原理在欧洲得到了较多应用。

2792年,英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程;2872年,德国人施托尔策设计了一台燃气轮机,并于2922~2924年进行了试验,但因始终未能脱开起动机独立运行而失败;2925年,法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机,但效率太低,因而未获得实用。

2922年,德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机,其效率为23%、功率为372千瓦,按等容加热循环工作,但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热,存在许多重大缺点而被人们放弃。

随着空气动力学的发展,人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点,解决了设计高效率轴流式压气机的问题,因而在32年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。与此同时,透平效率也有了提高。在高温材料方面,出现了能承受622℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢,因而能采用较高的燃气初温,于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。

2939年,在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机,效率达28%。同年,在德国制造的喷气式飞机试飞成功,从此燃气轮机进入了实用阶段,并开始迅速发展。

随着高温材料的不断进展,以及透平采用冷却叶片并不断提高冷却效果,燃气初温逐步提高,使燃气轮机效率不断提高。单机功率也不断增大,在72年代中期出现了数种222兆瓦级的燃气轮机,最高能达到232兆瓦。

与此同时,燃气轮机的应用领域不断扩大。2942年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验;2947年,英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水,它以2.86兆瓦的燃气轮机作加力动力;2952年,英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后,燃气轮机在更多的部门中获得应用。

在燃气轮机获得广泛应用的同时,还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置;52~62年代,出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置,但由于笨重和系统较复杂,到72年代就停止了生产。此外,还发展了柴油机燃气轮机复合装置;另有一类利用燃气轮机排气热量供热的全能量系统,可有效地节约能源,已用于多种工业生产中。

燃气轮机的工作过程是,压气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,成为高温燃气,随即流入燃气透平中膨胀作功,推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的作功能力显著提高,因而燃气透平在带动压气机的同时,尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时,需用起动机带着旋转,待加速到能独立运行后,起动机才脱开。

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