《燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)》PPT課件

1、2-1 燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī),按照空氣流動(dòng)方向與軸關(guān)系劃分 軸流式與離心式壓氣機(jī),1-進(jìn)口收斂器； 2-進(jìn)口導(dǎo)流器；3-工作葉輪；4-擴(kuò)壓時(shí)列； 5-出口導(dǎo)流器；6-出口擴(kuò)壓器； 7-轉(zhuǎn)子；8-氣缸(或機(jī)匣)；9-端軸。,軸流式壓氣機(jī)的一個(gè)級只有1.151.35左右,實(shí)現(xiàn)高壓比需多級,離心式壓氣機(jī),1-進(jìn)口導(dǎo)流器；2-工作葉輪；3-無葉擴(kuò)壓器； 4-有葉擴(kuò)壓器；5-排氣管；6-連接軸,主要應(yīng)用在小型、微型燃?xì)廨啓C(jī)。,一級離心式壓氣機(jī)就可以達(dá)到4.5或更高的壓比,在壓氣機(jī)特性線的左側(cè),有一條喘振邊界線。這表明，壓氣機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，如果空氣流量減小到一定程度，運(yùn)行工況點(diǎn)進(jìn)入了喘振邊界線左側(cè)的區(qū)域

2、，那么整臺壓氣機(jī)就不能穩(wěn)定地工作。 這時(shí)，空氣流量會忽大忽小，壓力會時(shí)高時(shí)低，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流向壓氣機(jī)進(jìn)口方向倒流的現(xiàn)象，同時(shí)還會發(fā)生巨大聲響，機(jī)組伴隨有強(qiáng)烈振動(dòng)。這種現(xiàn)象通稱為喘振。,幾何入口角lj與幾何出口角2j中弧線在葉型入口邊和出口邊的切線與前、后額線之間的夾角。 沖角i=1j-1,圖3-17 壓氣機(jī)葉柵中旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的發(fā)生,沖角加大,沖角減小,如果某一個(gè)葉片上由于正攻角過大而發(fā)生了脫流，但相鄰葉片還沒有發(fā)生，則這一葉片處就會發(fā)生局部的氣流堵塞，迫使來流向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)。 在該葉片前方（相對于葉片運(yùn)動(dòng)方向而言）來流攻角會變小而抑制了脫流的趨勢，但其后方的來流攻角會進(jìn)一步加大而很快發(fā)生脫流。 與

3、此同時(shí)，原來發(fā)生脫流的葉片卻因其后方葉片的脫流而狀況改善，并退出脫流。這種情況就像脫流區(qū)沿著周向在傳遞一樣。,防喘振措施: 在設(shè)計(jì)壓氣機(jī)時(shí)留有較大的“喘振裕度”，例如可以在設(shè)計(jì)工況時(shí)在前面各級預(yù)先取一定的負(fù)攻角，這樣在低轉(zhuǎn)速變工況時(shí)即使攻角增加也不容易達(dá)到旋轉(zhuǎn)脫離的程度。 (2)在選用現(xiàn)成的壓氣機(jī)時(shí)，將燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)選在離壓氣機(jī)喘振邊界較遠(yuǎn)處，從而留出一定的安全裕量。 (3)在軸流式壓氣機(jī)的第一級，或者前面若干級中，裝設(shè)可調(diào)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，作為防喘措施。對于高壓比的壓氣機(jī)有時(shí)前面三級都裝有可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。 (4)在壓氣機(jī)通流部分的某一個(gè)或若干個(gè)截面上，安裝防喘放氣閥。 (5) 把一臺高壓比的壓氣

4、機(jī)，分解成為兩個(gè)壓比較低的串聯(lián)運(yùn)行的高、低壓壓氣機(jī)，并分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立變化的透平來驅(qū)動(dòng).,2-2 燃?xì)廨啓C(jī)透平,軸流式 大型燃?xì)廨啓C(jī),流量大. 徑流式： 離心式和向心式 用于微燃機(jī),小功率燃機(jī).,透平葉片的冷卻,燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展靠高溫材料和冷卻技術(shù)，兩者相輔相成。,圖 1 燃?xì)獬鯗刂鹉晏岣咔闆r,葉片冷卻形式,1、對流冷卻 冷卻空氣流經(jīng)葉片內(nèi)部流道后，自葉片的端或出氣邊排出至主燃?xì)饬髦?，空氣靠與葉片內(nèi)部通道壁面的對流放熱來冷卻葉片，因而稱為對流冷卻。,圖2 板料焊接的對流冷卻靜葉片,圖 3 板料焊接的對流冷卻動(dòng)葉片,圖 4 冷卻葉片自葉頂排出的動(dòng)葉,2 沖擊冷卻 在空心的葉片內(nèi)部加一導(dǎo)管，導(dǎo)

5、管上開有許多小孔，冷卻空氣先流入導(dǎo)管，再從導(dǎo)管上的小孔流出去冷卻葉片。下圖為一有沖擊冷卻的靜葉導(dǎo)管上開的一排小孔正對著片進(jìn)氣邊內(nèi)表面，冷卻空氣自小孔流出直接沖擊進(jìn)氣邊內(nèi)表面進(jìn)行冷卻，故稱沖擊冷卻。,圖 5 有沖擊冷卻的靜葉,3、氣膜冷卻 冷卻空氣從空心葉片順著燃?xì)饬鲃?dòng)方向流出，在葉片表面形成一層膜，把葉片表面而與燃?xì)飧糸_而對葉片起到保護(hù)作用，同時(shí)冷卻葉片，為氣膜冷卻。,4 發(fā)散冷卻 當(dāng)空心葉片用多孔的透氣材料做成時(shí)，葉片內(nèi)部的冷卻空氣就象“出汗”那樣自葉片表面流出，為發(fā)散冷卻。,圖 6 發(fā)散冷卻葉片與表面溫度,圖 7 多排沖擊和氣膜冷卻的綜合冷卻靜葉,圖 8 采用冷卻技術(shù)后，典型的靜葉出口溫度

6、與葉片溫度,Xgl：冷卻空氣系數(shù) Xgl=GL/Ga 這里 GL為從壓氣機(jī)抽出用于冷卻燃?xì)馔钙饺~片空氣量 Ga為進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的流量,燃?xì)廨啓C(jī)初溫越高 所需冷卻空氣流量越大，冷卻空氣系數(shù)越大,圖 9 燃?xì)廨啓C(jī)初溫與冷卻空氣系數(shù)的關(guān)系,未來冷卻技術(shù)的發(fā)展 （1）采用綜合冷卻手段提高冷卻效果 （2）提高工作可靠性 （3）蒸汽冷卻,圖 10 GE-H型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),燃機(jī)透平特性,四個(gè)特征參數(shù)： 折合流量， 膨脹比， 折合轉(zhuǎn)速，效率,知道其中任意兩個(gè)可知其它參數(shù)。,圖 燃機(jī)透平通用特性曲線的表示方法,聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)確定：,壓氣機(jī)與透平轉(zhuǎn)速相同，壓比與膨脹比之間存在聯(lián)系。,燃燒室 燃燒的穩(wěn)

7、定性； 燃燒效率； 火焰筒的有效冷卻； 燃料噴嘴的合理布置； 多種燃料的適應(yīng)性。,燃燒室結(jié)構(gòu)分類,1 分管燃燒室,2、環(huán)管型燃燒室,3 環(huán)行燃燒室,4 圓筒形燃燒室,低污染燃燒技術(shù) 1）干式低排放（DLN，或稱為“dry low NOx”DLN）燃燒室,NOx生成溫度1650度 干式低污染燃燒的基本措施就是“貧預(yù)混”，即以適當(dāng)?shù)倪^量空氣系數(shù)將空氣與燃料預(yù)先混合均勻后再進(jìn)入燃燒室燃燒，這就從根本上改變了傳統(tǒng)的以擴(kuò)散燃燒為主的概念。 預(yù)混燃燒的特點(diǎn)是反應(yīng)區(qū)內(nèi)的燃料濃度和反應(yīng)溫度都是均勻的，也是預(yù)先通過燃料和預(yù)混空氣的配比加以嚴(yán)格控制的。,圖3-33 DLN燃燒室的一個(gè)火焰筒示意圖,2）催化燃燒,其

8、基本思想是在燃燒室的適當(dāng)部位引入催化燃燒組件（模塊），催化燃燒的特性是具有“化學(xué)恒溫作用”。這種組件實(shí)際上是由金屬薄片襯底構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)，襯底上涂敷催化劑，可燃混合物通過時(shí)與催化劑有很大的接觸面積。 催化劑組件由多個(gè)截面區(qū)域組成，每個(gè)區(qū)域具有專門的功能，以達(dá)到特定的燃燒溫度，因此不論可燃混合物濃度如何，即使燃料-空氣比很高，在催化劑組件中進(jìn)行無焰燃燒時(shí)也可以控制在較低的反應(yīng)溫度，從而將NOx的產(chǎn)生控制在極低的水平。,圖3-34 催化（Xonon）燃燒室示意圖,GE的DLN燃燒室,關(guān)于燃燒室初溫T3的定義,由于燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片需冷卻，因而在不同部位注入冷卻空氣，導(dǎo)致了有不同的溫度。 （1）燃燒室出口溫度TA （2）燃?xì)廨啓C(jī)透平第一級噴嘴后的溫度TB （3）以進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)