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蓝色旅法师
过年休假最后一天,正好有时间,多写一点。
先修改下题目
蒸汽轮机和燃气轮机
工作原理
原动机主要分为电动机,蒸汽机,内燃机和汽轮机等。
蒸汽轮机属于汽轮机,而燃气轮机属于内燃机。一般而言内燃机的热效率是高于汽轮机的。
下面的原理都是简述。
1.蒸汽轮机
主要包括锅炉,汽轮机和冷凝器三个部分
简单描述一下,
燃料在锅炉燃烧室中燃烧,把锅炉中的水变为一定压力和温度的水蒸汽。蒸汽通过管道进入汽轮机,膨胀做功推动汽轮机转动。汽轮机带动螺旋桨推动船舶。做功后的蒸汽回到冷凝器被冷却成水再送回锅炉进行下一个循环。如下图,箭头方向就是汽水循环走向。
汽轮机如下图,上方那些大叶片就是蒸汽膨胀吹动的转子,它们转动带动轴。
民用船舶里LNG运输船会使用蒸汽轮机,随着LNG使用的发展,蒸汽轮机也许有一轮新发展。
2. 燃气轮机
也是三个部分,压气机,燃烧室和燃气涡轮。
最简单的燃气轮机就是走马灯,元宵节的时候可以去观察下^_^
简单描述一下
空气从空气入口进入燃气轮机,高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气后送入燃烧室,燃料在燃烧室燃烧,产生高温高压空气,高温高压空气在涡轮机中膨胀做功推动涡轮做功。
如下图
航空用燃气轮机剖面图如下。
优缺点(和柴油机相比)
1.蒸汽轮机
优点:
1)单机功率大
2)蒸汽轮机是高速旋装机械,振动和噪声较小
3)工作平稳,摩擦部分少,所以可靠性高,寿命长。
4)反正就是烧了加热用,燃料要求低,劣质的煤和油都能用。
缺点:
1)能量转换过程长且复杂,所以热效率低,油耗高,经济型差
2)汽轮机转速高,且不能直接反转,船用时必须配备大减速比的减速齿轮以及倒车的齿轮箱,这些设备会降低传动效率。
3)锅炉从冷态到产生蒸汽要比较长的时间,机动性较差。
4)装置设备多,复杂,整体的重量和尺度较大。
2.燃气轮机
优点:
1)非常高的动力重量比,也就是同功率下,重量最小,同重量时,功率最高。
2)振动和噪声较小
3)低工作压力
4)燃烧充分,CO和碳氢化合物散失少。
缺点:
1)贵,高速高温的环境对于制造材料和工艺的要求非常高。
2)用起来也贵,油耗高。热效率比蒸汽轮机高但是还是远低于柴油机。特别是怠速情况下,油耗非常高。052系列用的GT25000热效率也就38%,柴油机随便都过50%
3)变功率时反应比柴油机慢,也就是加速减速反应慢。也不能倒车。燃气轮机最好在稳定的工况下工作,变速很慢,所以汽车上很难用这东西。
4)寿命短(还是贵)
从20世纪初到80年代,蒸汽轮机一直是军舰的主流配置。
从1980年开始,慢慢的蒸汽轮机被燃气轮机所替代,因为对加速性能和灵活性的要求,现在海军的主流已经是燃气轮机了。英国海军1993年退役了最后一艘蒸汽轮机军舰,法国海军退役了最后一艘。美国除了核动力之外,只有很少数的蒸汽轮机船舶了。我们的新船也基本都是燃气轮机了,不过新航母估计不是。
英国的航母使用燃柴混合推进,4台瓦锡兰柴油机配2台MT30燃气轮机。几台设备并网发电,电动机推动螺旋桨。兼顾战斗需要和经济性。
2000年后研发新款大功率船用燃气轮机的只有美国的GE和英国的RoRo。其他的都是老款了,包括052D用的GT25000,希望我们能弄出自己的新型大功率燃气轮机。
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