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    汽輪機和燃氣輪機

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      汽輪機和燃氣輪機是兩種常見的熱力渦輪機械,工作原理類似,均在人類工業生產與社會生活中發揮重要作用,但汽輪機和燃氣輪機由于組成部分等裝置不同,所以在實際應用中即有區別也有共同之處。

            
              汽輪機發電機組圖片                 燃氣輪機圖片

     
      一、汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械,又稱蒸汽透平,主要用作發電用的原動機,也可直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等,還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產和生活上的供熱需要;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,是一種旋轉葉輪式熱力發動機。所以,汽輪機是外燃機,不是屬于內燃機。

      二、汽輪機有著大量的附屬機械設備,諸如泵,風機,冷凝器,真空設備,以及龐雜的管系,各類的附屬設備占據較大的空間,并且質量較大;而燃氣輪機相比于汽輪機有著結構簡單的優勢,于所占空間和機件質量,均小于汽輪機裝置。在輸出功率相近的前提下,燃氣輪機整機裝置的質量,大約為汽輪機裝置的1/3,約為柴油機裝置的1/5-1/2,內部流通部分結構更為簡單,機內通常沒有中間抽汽與調節級。此外,燃氣輪機的進排氣裝置尺寸均較大,往往會占用相當的空間。 

      三、燃氣輪機中燃氣是天然氣(此為燃氣輪機的介質),所以燃氣輪機是靠天然氣在燃燒室內燃燒膨脹(或叫噴嘴),帶動旋轉其旋轉的;而汽輪機靠蒸汽來帶動旋轉的;

      四、燃氣輪機葉片的材質要求高,一般其表面需要噴涂合金,而汽輪機葉片的材質一般為馬氏體不銹鋼如2Cr13等;燃氣輪機的葉片是在1000-600的燃燒煙氣下受力,而汽輪機的葉片是在200度的水蒸氣下受力,所以所以汽輪機輸出的功率大,也就是轉子的扭矩大,也就是葉片承受的力更大些;

       
      五、
          
      多數燃氣輪機均采用簡單循環方案,壓氣機從外界大氣環境吸入空氣,并經過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓,同時空氣溫度也相應提高;壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃氣;然后再進入到透平中膨脹做功,推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉,實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功,并輸出電功。從透平中排出的廢氣排至大氣自然放熱。這樣,燃氣輪機就把燃料的化學能轉化為熱能,又把部分熱能轉變成機械能。通常在燃氣輪機中,壓氣機是由燃氣透平膨脹做功來帶動的,它是透平的負載。在簡單循環中,透平發出的機械功有1/2到2/3 左右用來帶動壓氣機,其余的1/3 左右的機械功用來驅動發電機。在燃氣輪機起動時,首先需要外界動力,一般是起動機帶動壓氣機,直到燃氣透平發出的機械功大于壓氣機消耗的機械功時,外界起動機脫扣,燃氣輪機才能自身獨立開始工作。

      六、燃氣輪機裝置是一種比較新型的動力裝置,包括三個主要部件:壓氣機、燃氣輪機和燃燒室,下圖是其流程示意圖:空氣和燃料分別經壓氣機與泵增壓后送入燃燒室,在其中燃料與空氣混合并燃燒,釋放出熱能,燃燒所產生的燃氣吸熱后溫度升高,然后流入燃氣輪機邊膨脹邊作功,作功后的氣體排向大氣并向大氣放熱。重復上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過程,連續不斷地將燃料的化學能轉換成熱能,進而轉換成機械能。
         
     
      七、重型燃氣輪機發電機組為了提高效率,都帶一級同軸的汽輪機,利用回收余熱產生蒸汽,帶動其旋轉,提高機組效率,這是因為燃氣輪機組成部分由壓氣機、燃燒室、透平三大件組成,結構復雜、初溫高,燃氣量及可用焓降少,所以功率要小,而汽輪機中的蒸汽流動是連續的、高速的,單位面積中能通過的流量大,因而能發出較大的功率。


         
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    2020年5月15日 10:25
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