郭明志燃?xì)廨啓C(jī)講義

1、第一章第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)的起源和發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)是一種新興的旋轉(zhuǎn)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)說(shuō)起源中國(guó)在公元十二世紀(jì)的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載，它是渦輪機(jī)(透平)的雛形。15世紀(jì)末，意大利人列奧納多·達(dá)芬奇設(shè)計(jì)出煙氣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其原理與走馬燈相同。至17世紀(jì)中葉，透平原理在歐洲得到了較多應(yīng)用。 1791年，英國(guó)人巴伯首次描述了燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程；1872年，德國(guó)人施托爾策設(shè)計(jì)了一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，并于19001904年進(jìn)行了試驗(yàn)，但因始終未能脫開(kāi)起動(dòng)機(jī)獨(dú)立運(yùn)行而失??；1905年，法國(guó)人勒梅爾和阿芒戈制成第一臺(tái)能輸出功的燃?xì)廨啓C(jī)，但效率太低，因而未獲得實(shí)用。 1920年，德國(guó)人霍爾茨瓦特制成第一臺(tái)實(shí)用的燃?xì)廨?/p>

2、機(jī)，其效率為13、功率為370千瓦，按等容加熱循環(huán)工作，但因等容加熱循環(huán)以斷續(xù)爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點(diǎn)而被人們放棄。 隨著空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，人們掌握了壓氣機(jī)葉片中氣體擴(kuò)壓流動(dòng)的特點(diǎn)，解決了設(shè)計(jì)高效率軸流式壓氣機(jī)的問(wèn)題，因而在30年代中期出現(xiàn)了效率達(dá)85的軸流式壓氣機(jī)。與此同時(shí)，透平效率也有了提高。在高溫材料方面，出現(xiàn)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?xì)獬鯗?，于是等壓加熱循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)終于得到成功的應(yīng)用。 1939年，在瑞士制成了四兆瓦發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)，效率達(dá)18%。同年，在德國(guó)制造的噴氣式飛機(jī)試飛成功，從此燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，并開(kāi)始迅速發(fā)展。隨著高溫材料的

3、不斷進(jìn)展，以及透平采用冷卻葉片并不斷提高冷卻效果，燃?xì)獬鯗刂鸩教岣撸谷細(xì)廨啓C(jī)效率不斷提高。單機(jī)功率也不斷增大，在70年代中期出現(xiàn)了數(shù)種100兆瓦級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)，最高能達(dá)到130兆瓦。與此同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。1941年瑞士制造的第一輛燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)車通過(guò)了試驗(yàn)；1947年，英國(guó)制造的第一艘裝備燃?xì)廨啓C(jī)的艦艇下水，它以1.86兆瓦的燃?xì)廨啓C(jī)作加力動(dòng)力；1950年，英國(guó)制成第一輛燃?xì)廨啓C(jī)汽車。此后，燃?xì)廨啓C(jī)在更多的部門中獲得應(yīng)用。 在燃?xì)廨啓C(jī)獲得廣泛應(yīng)用的同時(shí)，還出現(xiàn)了燃?xì)廨啓C(jī)與其他熱機(jī)相結(jié)合的復(fù)合裝置。最早出現(xiàn)的是與活塞式內(nèi)燃機(jī)相結(jié)合的裝置；5060年代，出現(xiàn)了以自由活塞發(fā)氣機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)

4、組成的自由活塞燃?xì)廨啓C(jī)裝置，但由于笨重和系統(tǒng)較復(fù)雜，到70年代就停止了生產(chǎn)。此外，還發(fā)展了柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合裝置；另有一類利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統(tǒng)，可有效地節(jié)約能源，已用于多種工業(yè)生產(chǎn)中。 思考題：1、歷史上透平它的雛形是哪國(guó)？2、燃?xì)廨啓C(jī)只用于工業(yè)生產(chǎn)？第二節(jié)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的認(rèn)識(shí)Turbine透平燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)馔钙降冉M成。燃?xì)廨啓C(jī)有重型和輕型兩類：燃?xì)廨啓C(jī)又分為重型（三氣）、和輕型（四氣）重型的零件較為厚重，大修周期長(zhǎng)，壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。重型燃?xì)廨啓C(jī)為工業(yè)型燃機(jī)，其優(yōu)勢(shì)為運(yùn)行可靠、排煙溫度高、聯(lián)合循環(huán)組合效率高，主要用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)。輕型的結(jié)

5、構(gòu)緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機(jī)的結(jié)構(gòu)為最緊湊、最輕，但壽命較短。輕型燃?xì)廨啓C(jī)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)型，其優(yōu)勢(shì)在于裝機(jī)快、體積小、啟動(dòng)快、簡(jiǎn)單循環(huán)效率高，主要用于電力調(diào)峰、船舶動(dòng)力。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程：壓氣機(jī)(即壓縮機(jī))連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀鞴Γ苿?dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高，因而燃?xì)馔钙皆趲?dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開(kāi)。 燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程是最簡(jiǎn)單的，稱為簡(jiǎn)

6、單循環(huán)；此外，還有回?zé)嵫h(huán)和復(fù)雜循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)來(lái)自大氣，最后又排至大氣，是開(kāi)式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)與其他熱機(jī)相結(jié)合的稱為復(fù)合循環(huán)裝置。 對(duì)于一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設(shè)備，包括：起動(dòng)裝置、燃料系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進(jìn)氣和排氣消聲器等。 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組能在無(wú)外界電源的情況下迅速起動(dòng)，機(jī)動(dòng)性好，在電網(wǎng)中用它帶動(dòng)尖峰負(fù)荷和作為緊急備用，能較好地保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以應(yīng)用廣泛。在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動(dòng)電站中，燃?xì)廨啓C(jī)因其輕小，應(yīng)用也很廣泛。此外，還有不少利用燃?xì)廨啓C(jī)的便攜電源，

7、功率最小的在10千瓦以下。 燃?xì)廨啓C(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是提高效率、采用高溫陶瓷材料、利用核能和發(fā)展燃煤技術(shù)。提高效率的關(guān)鍵是提高燃?xì)獬鯗?，即改進(jìn)透平葉片的冷卻技術(shù)，研制能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比，研制級(jí)數(shù)更少而壓縮比更高的壓氣機(jī)。再次是提高各個(gè)部件的效率。 高溫陶瓷材料能在1360以上的高溫下工作，用它來(lái)做透平葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時(shí)，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃?xì)獬鯗?，從而較大地提高燃?xì)廨啓C(jī)效率。適于燃?xì)廨啓C(jī)的高溫陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。 按閉式循環(huán)工作的裝置能利用核能，它用高溫氣冷反應(yīng)堆作為加熱器，反應(yīng)堆的冷卻劑(氦或氮等)同時(shí)作為壓氣機(jī)和透平的工質(zhì)。思考題：

8、1、燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)？1、燃?xì)廨啓C(jī)靠自己能否啟動(dòng)？2、簡(jiǎn)述燃?xì)廨啓C(jī)有重型和輕型優(yōu)缺點(diǎn)？第三節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)和其它發(fā)動(dòng)機(jī)的比較燃?xì)廨啓C(jī)是內(nèi)燃式的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，它綜合內(nèi)燃機(jī)（其中也包括柴油機(jī)）和蒸汽輪機(jī)雙方的優(yōu)點(diǎn)且避免雙方的缺點(diǎn)，所以他是一種新型的動(dòng)力機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)是內(nèi)燃式的動(dòng)力機(jī)械，但它是往復(fù)式的，所以運(yùn)行時(shí)振動(dòng)很大。盡管內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)的熱效率較高，但單機(jī)功率小，且極難實(shí)現(xiàn)大型化。運(yùn)行時(shí)價(jià)格昂貴的潤(rùn)滑油的消耗量較大，維修費(fèi)用又較高且維修后的出力總比新機(jī)低，單位功率的金屬消耗也較大，所以只能應(yīng)用于對(duì)功率要求較小的汽車及中小型船舶等運(yùn)輸工具上。蒸汽輪機(jī)是外燃的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。運(yùn)行平穩(wěn)且振動(dòng)較小，也可以容易

9、地大型化。但由于是外燃式的，運(yùn)行時(shí)必須配備體積龐大的冷卻器、鍋爐本體及煤處理設(shè)備等附屬設(shè)備，所以占地面積很大且排煙造成的污染很嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)鍋爐給水和冷卻水的消耗量很大，單位功率金屬的消耗量也很大。燃?xì)廨啓C(jī)是內(nèi)燃的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，運(yùn)行平穩(wěn)且振動(dòng)較小，也不需要體積龐大的冷凝器，鍋爐本體及煤處理等附屬設(shè)備，占地較小，水的消耗量也較小，并且排氣造成的污染也輕，也能容易實(shí)現(xiàn)大型化，單位功率的金屬消耗量是三種動(dòng)力設(shè)備中最小的。所以發(fā)展極其迅速，應(yīng)用的場(chǎng)合也越來(lái)越廣。燃?xì)廨啓C(jī)的主要缺點(diǎn)是效率不夠高，在部分負(fù)荷下效率下降快，空載時(shí)的燃料消耗量高。燃?xì)廨啓C(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)燃?xì)廨啓C(jī)與其它動(dòng)力機(jī)械，如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)相比

10、，有一系列的主要優(yōu)點(diǎn)：1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2、 重量輕、體積小3、 單機(jī)功率大4、 水、滑油和廠用電量少5、 維護(hù)簡(jiǎn)單6、 燃料適應(yīng)性強(qiáng)、公害少7、 啟動(dòng)快、自動(dòng)化程度高燃?xì)廨啓C(jī)也存在一些缺點(diǎn)，主要有：1、 熱效率低2、 運(yùn)行工況窄3、 制造成本高4、 運(yùn)行維護(hù)水平要求高思考題：1、燃?xì)廨啓C(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)？第二章第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)的基本概念一、基本概念：燃?xì)廨啓C(jī)是種新興動(dòng)力機(jī)械，它是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)的內(nèi)燃式旋轉(zhuǎn)熱力機(jī)械。它是由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部分；以及相應(yīng)的輔助等組成的整套動(dòng)力裝置。二、燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)歸納內(nèi)容如下：1、以燃?xì)鉃楣べ|(zhì)燃?xì)廨啓C(jī)的作功介質(zhì)為燃?xì)?，即燃料與空氣中的氧相化合、燃燒后的燃

11、燒產(chǎn)物。燃?xì)廨啓C(jī)的標(biāo)準(zhǔn)燃料為碳?xì)浠衔顲8H16，與空氣中的氧化物進(jìn)行燃燒，燃燒的化學(xué)反應(yīng)如下：C8H16+12O28CO2+8H2O尚有多余的空氣共同構(gòu)成燃?xì)?，進(jìn)行作功。從本質(zhì)上講，燃?xì)廨啓C(jī)是燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的回轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。2、具有三大分部燃?xì)廨啓C(jī)具有壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部分組成的動(dòng)力裝置，稱為燃?xì)廨啓C(jī)裝置。三大部分各有自己的功用，缺一不可。壓氣機(jī)是由透平驅(qū)動(dòng)的氣體壓縮機(jī)，將透平輸給它的機(jī)械功轉(zhuǎn)化氣體的勢(shì)能與動(dòng)能。一般開(kāi)式循環(huán)由大氣吸入空氣，經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后壓力升高，勢(shì)能提高，給工質(zhì)在透平中膨脹作功提供有利條件。氣體在壓氣機(jī)中的流動(dòng)過(guò)程，與化工壓縮機(jī)一樣，壓縮后氣體壓力與焓值均有

12、所增加。燃燒室為燃料與空氣化合并進(jìn)行燃燒的設(shè)備，類似鍋爐。氣體在燃燒室內(nèi)為燃燒過(guò)程，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，溫度提高，熱焓上升，為氣體在透平中膨脹作功提供熱能條件。燃燒室內(nèi)燃燒過(guò)程為等壓燃燒，壓力基本保持不變。透平為動(dòng)力機(jī)械，燃?xì)庠谕钙街信蛎涀鞴?，將工質(zhì)的熱能、勢(shì)能及動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，由透平軸輸出帶動(dòng)負(fù)荷和驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)。氣體在透平中的過(guò)程為膨脹過(guò)程。壓力、溫度（焓值）降低，與汽輪機(jī)內(nèi)流動(dòng)過(guò)程相似。一般循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)作功后的氣體排向大氣。3、續(xù)流回轉(zhuǎn)式機(jī)械氣體工質(zhì)在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)連續(xù)流動(dòng)，連續(xù)作功。這點(diǎn)與一般內(nèi)燃機(jī)不同，內(nèi)燃機(jī)有兩沖程、四沖程等，每次循環(huán)只有一個(gè)沖程作功。而燃?xì)廨啓C(jī)為續(xù)流式，不間斷的連

13、續(xù)作功，因此功率輸出連續(xù)、均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。燃?xì)廨啓C(jī)為回轉(zhuǎn)是動(dòng)力機(jī)械，與往復(fù)式的內(nèi)燃機(jī)和蒸汽機(jī)不同，沒(méi)有往復(fù)式機(jī)構(gòu)，因此部件簡(jiǎn)單，對(duì)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)式機(jī)械如:發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)和透平式壓縮機(jī)等非常方便。4、內(nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械從廣義上講燃?xì)廨啓C(jī)也是內(nèi)燃機(jī)機(jī)械，因?yàn)槿剂系娜紵窃谌細(xì)廨啓C(jī)裝置的內(nèi)部（燃燒室）進(jìn)行，這與汽輪機(jī)動(dòng)力裝置不同，因?yàn)樗娜紵窃谄啓C(jī)的外部（鍋爐）進(jìn)行，它屬于外燃機(jī)。當(dāng)然燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，與柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)不同。內(nèi)燃機(jī)也屬內(nèi)燃式，但為往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。三、燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)過(guò)程燃?xì)廨啓C(jī)與其它熱力機(jī)械一樣，為完成工質(zhì)作功必須經(jīng)過(guò)熱力循環(huán)。汽輪機(jī)的熱力循環(huán)稱為“朗肯循環(huán)”；柴油機(jī)為“狄賽爾循環(huán)”；而

14、燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)稱為“焦耳循環(huán)”。燃?xì)廨啓C(jī)的理想循環(huán)過(guò)程由下述四個(gè)過(guò)程：等熵壓縮（壓氣機(jī)）；等壓燃燒（燃燒室）；等熵膨脹（透平）；等壓放熱（排向大氣）。燃?xì)廨啓C(jī)的理想循環(huán)可用PV(壓力比容)圖和TS（溫度熵）圖表示。12：壓氣機(jī)內(nèi)等熵壓縮。氣體壓力增加，比容減小，溫度增加；壓氣機(jī)吸收壓縮功W轉(zhuǎn)化為氣體的勢(shì)能。一般人口壓氣機(jī)T1為環(huán)境溫度，為大氣壓；壓氣機(jī)出口壓力5-18左右，取決于升壓比P/P1。出口溫度取決于升壓比，一般燃?xì)廨啓C(jī)120-300范圍內(nèi)。2-3：燃燒室內(nèi)等壓燃燒。燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的熱能，溫度升高，比容加大；燃燒中燃料對(duì)工質(zhì)的加熱量為B。燃料經(jīng)噴油嘴噴射、霧化與壓氣機(jī)的空氣

15、混合，經(jīng)點(diǎn)燃后進(jìn)行連續(xù)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)馑腿胪钙脚蛎涀鞴?。溫度T3為燃燒室出口溫度，即透平入口溫度，為循環(huán)的最高溫。燃燒室內(nèi)的燃燒過(guò)程為等壓過(guò)程，即。3-4：透平內(nèi)等熵膨脹。氣體熱焓降低；壓力、溫度降低；速度增加；氣體熱能，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，即透平功WT輸出，用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)和負(fù)荷機(jī)。透平發(fā)出功率的2/3左右用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，消耗于空氣的壓縮功，剩余的功率通過(guò)輸出軸驅(qū)動(dòng)外負(fù)荷。透平出口氣體壓力降為大氣壓。4-1：為等壓放熱過(guò)程，氣體從透平出口排放向大氣。在大氣壓下氣體溫度由T4降為大氣溫度T1，排氣放熱量為。排氣放熱過(guò)程為等壓放熱。第二節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)燃?xì)廨啓C(jī)和任何一種熱力機(jī)械一樣，依靠

16、工質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列熱力過(guò)程，形成一個(gè)循環(huán)，才能連續(xù)對(duì)外作功。燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)由壓縮、燃燒、膨脹和放熱四個(gè)過(guò)程組成。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)不同的特點(diǎn)，可分類如下。1、 根據(jù)熱力過(guò)程復(fù)雜程度分類： 簡(jiǎn)單循環(huán)。工質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中只有一次壓縮、燃燒、膨脹和放熱四個(gè)過(guò)程。 復(fù)雜循環(huán)。工質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中不只有一次壓縮、燃燒、膨脹和放熱過(guò)程的熱力循環(huán)叫復(fù)雜循環(huán)。覺(jué)的復(fù)雜循環(huán)如下。1） 回?zé)嵫h(huán)。將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣熱量回收，加熱燃燒室前的空氣，以節(jié)省燃料，提高熱效率。2） 間冷循環(huán)。壓縮過(guò)程分多次進(jìn)行，各壓縮過(guò)程中間對(duì)氣體進(jìn)行冷卻，以減少壓縮功。3） 再熱循環(huán)。多次加熱、膨脹，以達(dá)到增加膨脹功的目的。4） 再熱、間冷

17、、回?zé)嵫h(huán)。再熱、間冷和回?zé)嵫h(huán)三者之間相互結(jié)合，組成各種熱力循環(huán)，以達(dá)到提高輸出功率和熱效率的目的。2、 根據(jù)工質(zhì)循環(huán)過(guò)程分類： 理想循環(huán)。在燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮、燃燒、膨脹和放熱四大過(guò)程中，不考慮各種損失，均當(dāng)作理想過(guò)程。 實(shí)際循環(huán)。在理想循環(huán)的基礎(chǔ)上，考慮各過(guò)程中的損失，得出更符合實(shí)際情況的結(jié)果。（二）、燃?xì)廨啓C(jī)的熱動(dòng)基礎(chǔ)理論因我廠裝置所用燃?xì)廨啓C(jī)的熱力過(guò)程為實(shí)際簡(jiǎn)單循環(huán)，在此就僅對(duì)實(shí)際簡(jiǎn)單循環(huán)作討論。1、 壓氣機(jī)實(shí)際耗功Wc Wc= kJ/kg式中 cp空氣的比定壓熱容，J/(kg·K)； T1壓氣機(jī)進(jìn)口絕對(duì)溫度，K； T2壓氣機(jī)出口絕對(duì)溫度，K； K空氣的絕熱指數(shù)； 壓氣機(jī)升壓比

18、； c壓氣機(jī)效率。2、 燃燒室實(shí)際加熱量qBqB= kJ/kg式中 cpB燃?xì)獗榷▔簾崛?，J/(kg·K)； T3透平進(jìn)口燃?xì)饨^對(duì)溫度，K； B燃燒室效率。3、 透平膨脹功WTWT= kJ/kg式中 f燃料空氣比； K燃?xì)饨^熱指數(shù)； T透平降壓比 -相對(duì)漏氣量； T透平效率4、 裝置輸出功WnWn= kJ/kg式中 m機(jī)械效率； cpB燃?xì)獾谋榷▔簾崛荩琂/(kg·K)；由上式可以看出各實(shí)際循環(huán)參數(shù)對(duì)裝置輸出功的影響如下。 升壓比對(duì)輸出功Wn的影響在燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際循環(huán)中，在一定的溫度下，存在一個(gè)最大輸出功壓比W。當(dāng)?shù)扔赪時(shí)，輸出功最大；在小于W時(shí)，隨著壓比的增加，輸出功也增加

19、；當(dāng)大于W時(shí)，隨著壓比增加，輸出功反而減小。這主要是因?yàn)楫?dāng)升壓比增大時(shí)，透平功WT和壓氣機(jī)耗功Wc都有所增加；在小于W時(shí)，透平功比壓氣機(jī)耗功增加得多，所以隨著升壓比的增加，輸出功也增加；在大于W時(shí)，壓氣機(jī)耗功比透平功增加得多，所以隨著升壓比的增加，輸出功減小。 壓氣機(jī)進(jìn)口溫度T1、透平入口燃?xì)鉁囟萒3對(duì)裝置輸出功Wn的影響在其他條件一定時(shí)，壓氣機(jī)進(jìn)口溫度T1減小，則裝置輸出功增大。因此，在冬季運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)比在夏季時(shí)輸出功大。在其他條件一定時(shí)，透平入口溫度T3增大，則裝置輸出功也增大，所以，在燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)制造中，最重要的發(fā)展方向就是提高透平入口溫度，但它又受到葉片材料的限制，現(xiàn)在世界各國(guó)都在

20、研制新的葉片材料和盡可能提高葉片冷卻技術(shù)，使透平葉片可以隨更高溫度。 壓氣機(jī)效率c、透平效率T和機(jī)械效率m對(duì)裝置輸出功Wn的影響壓氣機(jī)效率c和透平效率T代表壓氣機(jī)和透平的完善程度，機(jī)械效率m代表整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的機(jī)械損失，很明顯，壓氣機(jī)和透平越完善，整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的機(jī)械損失越小，即c、T和m越大，則裝置輸出功就越大。 5、 裝置總輸出功率PP= kW6、 實(shí)際循環(huán)效率實(shí)際循環(huán)效率即裝置輸出功Wn和燃燒室實(shí)際加熱量qB的比值。假定，又因進(jìn)行簡(jiǎn)化后式中 透平入口溫度T3和壓氣機(jī)進(jìn)口溫度T1的比值。 由上式可以看出各循環(huán)參數(shù)對(duì)實(shí)際循環(huán)效率的影響。 升壓比對(duì)實(shí)際循環(huán)效率的影響在一定的溫比下，存在一個(gè)最佳效率

21、升壓比，當(dāng)升壓比等于最佳壓比時(shí)，循環(huán)效率最大，當(dāng)升壓比小于最佳效率壓比時(shí)，隨著升壓比的增加，循環(huán)效率反而減小。應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)際循環(huán)中的最佳效率壓比和最大輸出功壓比W在數(shù)值上是不一樣的，最佳效率壓比比最大輸出功壓比大，這對(duì)實(shí)際的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行有很大意義，如指導(dǎo)思想追求的是經(jīng)濟(jì)性，壓比的選擇應(yīng)接近最佳效率壓比；如指導(dǎo)思想追求的是最大輸出功，則壓比的選擇應(yīng)接近最大輸出功壓比。 壓氣機(jī)入口溫度T1和管平入口溫度T3對(duì)實(shí)際循環(huán)效率的影響當(dāng)其他條件一定時(shí)，壓氣機(jī)入口溫度下降或透平入口溫度增加循環(huán)效率也增加。壓氣機(jī)入口溫度主要取決于環(huán)境大氣條件，所以在冬天燃?xì)廨啓C(jī)效率較高，并且在透平溫度一定時(shí)，壓氣機(jī)入口

22、溫度對(duì)循環(huán)效率的影響隨壓比的增大而增大。應(yīng)當(dāng)指出，壓氣機(jī)入口溫度比透平入口溫度對(duì)循環(huán)效率的影響更大，壓氣機(jī)入口溫度下降3與透平入口溫度提高24對(duì)循環(huán)效率的影響量相當(dāng)。第三章第一節(jié)介紹燃?xì)廨啓C(jī)三大基本參數(shù)：壓力、溫度、和比容這三個(gè)是描述工質(zhì)狀態(tài)的物理量通稱為工質(zhì)狀態(tài)。比容單位質(zhì)量物質(zhì)所占的容積。機(jī)組工藝系統(tǒng)包括機(jī)器結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、工藝氣系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)等組成。燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理：空氣通過(guò)軸流壓氣機(jī)增壓，提高空氣壓力后排入燃燒室與燃料氣在燃燒室混合燃燒，由燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，提高燃燒所產(chǎn)生燃?xì)獾臏囟刃纬伞案邷馗邏骸钡娜細(xì)?，后進(jìn)入透平，高溫、高壓的燃?xì)庠谕钙嚼锱蛎洠瑢⑷細(xì)獾責(zé)崮芎蛪毫δ芟绒D(zhuǎn)變?nèi)細(xì)飧?/p>

23、速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，隨后再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成機(jī)械功（吹動(dòng)一、二段工作渦輪旋轉(zhuǎn)）的設(shè)備。 大約2/3的機(jī)械功用來(lái)拖動(dòng)壓氣機(jī)，以提高空氣的壓力，維持燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行，另外所剩的約1/3的機(jī)械功對(duì)外輸出，以驅(qū)動(dòng)其他的機(jī)械或驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。為提高燃機(jī)的效率，在煙道排放中加裝交換器，把燃機(jī)的余熱回收。燃?xì)廨啓C(jī)功能：把流動(dòng)燃?xì)庵械臒崮苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能。燃?xì)廨啓C(jī)組成：燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三部分組成。進(jìn)氣室（空氣過(guò)濾器、補(bǔ)氣活門、消音器、防冰分配器）、軸流壓氣機(jī)、燃燒室、噴咀（一、二段(固定噴嘴/可調(diào)噴嘴)）、一、二段工作蝸輪(高壓渦輪/低壓渦輪)、排氣室（導(dǎo)向器、軟連接器、消音器）、啟動(dòng)電機(jī)、油泵等組成。方框圖噴嘴

24、壓縮機(jī)加熱器空 氣動(dòng)力透平燃燒室低壓透平壓氣機(jī)噴嘴燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C(jī)的壓縮比，是影響燃?xì)廨啓C(jī)效率的兩個(gè)主要因素：提高燃?xì)獬鯗?，并相?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C(jī)效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達(dá)到31；工業(yè)和船用燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗刈罡哌_(dá)1200左右，航空燃?xì)廨啓C(jī)的超過(guò)1350。 燃燒室和透平不僅工作溫度高，而且還承受燃?xì)廨啓C(jī)在起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃?xì)廨啓C(jī)壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制造，同時(shí)還須用空氣冷卻來(lái)降低工作溫度。概念：P1*/T1* -進(jìn)氣壓力溫度P*2/T

25、*2 壓氣機(jī)出口壓力溫度 P*3/T*3 燃燒室出口一段噴嘴入口前的壓力溫度 P*4/T*4燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力透平后排氣壓力溫度主要燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)：燃?xì)廨啓C(jī)的主機(jī)部分是由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部件構(gòu)成，現(xiàn)分別介紹如下壓氣機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成：進(jìn)氣室：（空氣過(guò)濾器、補(bǔ)氣活門、消音器、防冰分配器、壓氣機(jī)及各類指示和控制儀表組）空氣經(jīng)進(jìn)氣過(guò)濾器室（三種方式：重力旋轉(zhuǎn)式、石棉網(wǎng)、正方形精過(guò)濾器）濾去空氣中的灰塵等固體顆粒進(jìn)入進(jìn)氣道，現(xiàn)在有兩種：一種是粗過(guò)濾128個(gè)圓柱形過(guò)濾器組成、另一種是正方形精過(guò)濾器組成。經(jīng)進(jìn)氣消音器（噪音源）降低進(jìn)氣噪聲后，進(jìn)口收斂器。補(bǔ)氣活門是一種防護(hù)措施防冰分配器用于冬季、或溫差較大的情

26、況下，確保機(jī)組正常運(yùn)行。指示和控制儀表組確保機(jī)組正常運(yùn)行。一壓氣機(jī):是燃?xì)廨啓C(jī)的主要組成部件之一，它是由固定在基礎(chǔ)上不動(dòng)的氣缸和在氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部件組成，起作用是為燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行提供高壓的空氣，可見(jiàn)它是一個(gè)耗功的部件。由透平為壓氣機(jī)提供對(duì)空氣進(jìn)行壓縮增壓所需的能量。離心式和軸流式之分。離心式的氣流是徑向流動(dòng)的，特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓比較大，在總壓比一定的條件下，所需壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)較小;另外流量較小且效率低，僅能用在小型的燃?xì)廨啓C(jī)上。軸流式壓氣機(jī)是葉片機(jī)械，氣流在其中軸向流動(dòng)，特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓比小，在總壓比一定的條件下，所需壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)較多，另外，流量比相同直徑的離心式的大，效率也高，并且可以大型化、所以

27、大型燃?xì)廨啓C(jī)無(wú)一例外地采用軸流式壓氣機(jī)?？諝饨?jīng)進(jìn)口收斂器加速和進(jìn)氣導(dǎo)向葉片改變進(jìn)氣方向，進(jìn)入壓氣機(jī)的第一級(jí)，通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片輸入能量使氣流加速，隨后進(jìn)入安裝在氣缸上的擴(kuò)壓式通道的靜葉片，氣流在靜葉片里降低速度而提高壓力，氣流再依次通過(guò)后面的諸級(jí)，重復(fù)第一級(jí)里的過(guò)程，由最后一級(jí)排出的氣流再經(jīng)過(guò)出口導(dǎo)向葉片改變方向后，進(jìn)入排氣擴(kuò)壓器進(jìn)一步降速增壓，最后進(jìn)入燃燒室?？諝庠鰤褐饕窃陟o葉片里實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)葉片主要是向氣流提供能量，增加氣流的速度，在某些壓氣機(jī)里，氣流在動(dòng)葉片里加速的同時(shí)壓力也略有增加。為提高壓氣機(jī)的排氣壓力，由若干個(gè)級(jí)組成的多級(jí)壓氣機(jī)：MS1002D由15級(jí)組成。為提高壓氣機(jī)運(yùn)行的

28、安全性，壓氣機(jī)第一級(jí)之前或二、三級(jí)的靜止葉片，進(jìn)口導(dǎo)向葉片設(shè)計(jì)成可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（四氣）。通過(guò)改變其安裝角來(lái)確保壓氣機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和部分負(fù)荷下較高的效率，（熱效率）為保證機(jī)組在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的安全性，防止壓氣機(jī)喘振通常采取如下措施：在多級(jí)壓氣機(jī)里除設(shè)計(jì)有進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉之外；壓氣機(jī)的某中間級(jí)后設(shè)有防喘放氣閥；燃燒室放氣。三氣MS1002D采用10級(jí)放氣，機(jī)組在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)防喘放氣閥打開(kāi)，在正常運(yùn)行時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。軸流式壓氣機(jī)的耗功量是很大，所以降低耗功有以下幾種方法：1、 降低進(jìn)氣的溫度，特別是夏季高溫中運(yùn)行機(jī)組。2、 采用中間冷卻循環(huán)。3、 采用雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。4、 采用噴水冷卻

29、技術(shù)，在較高的空氣溫度下水汽化降溫。5、 保持空氣過(guò)濾器的完好，及時(shí)清洗壓氣機(jī)確保其清潔。壓氣機(jī)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）系統(tǒng)：在機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中，通過(guò)改變進(jìn)口導(dǎo)葉安裝角的開(kāi)度，從而防止壓氣機(jī)的喘振；此外還可以在聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行中，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度，以滿足其他熱力設(shè)備的溫度要求和總體熱效率。IGV的控制方式：在啟動(dòng)和停機(jī)中，IGV處于340的最小開(kāi)度位置，以防壓氣機(jī)喘振；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的95時(shí)IGV從340打開(kāi)到570的開(kāi)度，直到（空載）機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的100，IGV一直維持在570的開(kāi)度上。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)載的33左右時(shí)（排氣溫度約為371），在排氣溫度保持不

30、變的情況下，IGV由570打開(kāi)到最大開(kāi)度840，直到達(dá)到額定負(fù)荷二、燃燒室它的作用是通過(guò)加入燃料進(jìn)行燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，此熱能把進(jìn)入燃燒室的高壓空氣加熱成高溫高壓的燃?xì)?。在燃燒室中，燃料與空氣混合后燃燒把儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能以熱能的形式釋放出來(lái)，使空氣的能量水平提高過(guò)程終了，空氣與燃料經(jīng)燃燒反應(yīng)成為燃?xì)?，燃?xì)鉁囟壬撸热菰黾?，但壓力基本保持不變（?shí)際上由于存在流動(dòng)阻力損失，壓力會(huì)略有下降）。以燃?xì)鉃楣べ|(zhì)燃燒室位于壓氣機(jī)和渦輪之間, ，與來(lái)自壓氣機(jī)的高壓空氣混合，形成可燃混氣并進(jìn)行充分有效的燃燒。燃燒后的燃?xì)鉁囟群芨?，使燃?xì)獾目傡蚀蟠笤黾?，從而提高了燃?xì)庾鞴Φ哪芰?。具有高溫、高壓?/p>

31、燃?xì)馔苿?dòng)渦輪后，并進(jìn)一步在尾噴管中膨脹加速，產(chǎn)生推力。有些發(fā)動(dòng)機(jī)在加力燃燒室中補(bǔ)充供入燃油，利用渦輪后燃?xì)庵惺Ｓ嗟难鯕庠僖淮芜M(jìn)行燃燒提高渦輪后燃?xì)獾目傡?，以增大燃?xì)鈴奈矅姽芰鞒龅乃俣龋瑥亩M(jìn)一步增大推力。它的作用是通過(guò)加入燃料進(jìn)行燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，此熱能把進(jìn)入燃燒室的高壓空氣加熱成高溫高壓的燃?xì)?。燃燒原理基礎(chǔ) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)是化學(xué)的一個(gè)組成部分，它定量地研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率及其影響因素，并用反應(yīng)機(jī)理來(lái)解釋由實(shí)驗(yàn)得出（經(jīng)驗(yàn)性）的動(dòng)力學(xué)定律。其內(nèi)容包括對(duì)反應(yīng)速率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及發(fā)展一些新理論兩個(gè)方面，并用理論解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)示進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)有可能得到的結(jié)果。 根據(jù)反應(yīng)物的物理狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)可

32、分為四類： (1)  氣相反應(yīng)，(2) 液相反應(yīng)， (3)  固相反應(yīng)， (4)  非均相反應(yīng)(它發(fā)生在物態(tài)不同的兩種物質(zhì)的界面上，如氣固界面上)。過(guò)去主要研究了頭兩種類型的化學(xué)反應(yīng)。氣固界面上的化學(xué)反應(yīng)也引起了一定的注意，但對(duì)固相反應(yīng)的研究比較少。 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率，化學(xué)反應(yīng)可以分為爆炸反應(yīng)和非爆炸反應(yīng)兩類。研究爆炸化學(xué)反應(yīng)不僅要確定在什么條件下化學(xué)反應(yīng)的速率可以非?？?，同時(shí)分析它的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。 a.     化學(xué)熱力學(xué)研究一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系的初始狀態(tài)和終了狀態(tài)。 b.  

33、;   化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究體系從一個(gè)狀態(tài)變到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷的過(guò)程和該過(guò)程所需要的時(shí)間，或反應(yīng)速率。 c.     阿累尼烏斯定律是預(yù)言反應(yīng)速率的理論，即溫度與反應(yīng)速率常數(shù)關(guān)系的定律。 d.     反應(yīng)歷程是根據(jù)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度、溫度和其它因素之間的關(guān)系提出來(lái)的一種理論模式，用以解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 燃燒是一種劇烈的化學(xué)反應(yīng)，為了從本質(zhì)上解釋清楚燃燒現(xiàn)象，弄清影響燃燒速率的因素，必須掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本原理。燃燒室的作用：把壓氣機(jī)增壓后的空氣，經(jīng)過(guò)噴油燃燒提高溫度，然后流向渦輪膨脹作功。（主燃燒室燒

34、完總進(jìn)氣量的大約1/31/4）燃燒室功用： 把燃油的化學(xué)能釋放出來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁箽怏w的總焓增大，從而提高了燃?xì)庾鞴Φ哪芰Γ哂懈邷?、高壓的燃?xì)庠趪娮臁u輪中膨脹作功的能力。（燒油釋放能量做功） 能量：一部分用于推動(dòng)透平帶動(dòng)壓氣機(jī)對(duì)進(jìn)口氣流進(jìn)行壓縮。燃?xì)廨啓C(jī)用多級(jí)渦輪充分吸收能量，然后以軸功率輸出，帶動(dòng)其它機(jī)件(如發(fā)電機(jī))作功。（動(dòng)量守恒，作用力與反作用力）還有一部分能量跟隨燃?xì)庖詿崮艿男问脚欧诺酱髿?。（散失?燃燒室是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換鏈（較為清晰的表示了燃燒室內(nèi)的能量流動(dòng)過(guò)程及功用）如下： 可見(jiàn)，燃燒室是動(dòng)力機(jī)械的能量發(fā)源地，是發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要部件之一。在燃燒室中，燃料與空氣混合后燃燒把儲(chǔ)存

35、在燃料中的化學(xué)能以熱能的形式釋放出來(lái)，使空氣的能量水平提高過(guò)程終了，空氣與燃料經(jīng)燃燒反應(yīng)成為燃?xì)?，燃?xì)鉁囟壬?，比容增加，但壓力基本保持不變（?shí)際上由于存在流動(dòng)阻力損失，壓力會(huì)略有下降）。燃燒室的組成：進(jìn)氣噴嘴、點(diǎn)火器、火焰檢測(cè)器、火焰內(nèi)膽、轉(zhuǎn)向器（收集器）、蝸殼等組成。燃燒室就是一個(gè)加熱器為高壓空氣的加熱提供熱能。布置：有與壓氣機(jī)同緯同心。噴油嘴：用來(lái)供油，使燃油噴射霧化，一般設(shè)在火焰頭部的中心部位。 直射式，離心式，蒸發(fā)管，甩油盤、氣動(dòng)霧化（當(dāng)前應(yīng)用的一些類型）旋流器：(或稱擾流器、渦流器) 裝在火焰筒頭部中間，用多個(gè)以一定角度安裝的葉片組成，使進(jìn)氣旋轉(zhuǎn)，形成回流區(qū)，保證火焰穩(wěn)定。 渦流器

36、裝在火焰筒的前端，其功用有二： (一)使高溫燃?xì)庠诨鹧嫱差^部產(chǎn)生低速的回流區(qū)以穩(wěn)定火焰， 使空氣與燃油很好摻合，以提高燃燒效率。點(diǎn)火器：供啟動(dòng)點(diǎn)火用，有的直接用電嘴（英美），有的用一個(gè)小型的預(yù)燃室。（俄）（一次點(diǎn)火（高能），小型的預(yù)燃室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重）其中：三氣裝有一個(gè)可伸縮的電火花塞；聯(lián)焰管將有點(diǎn)火 器的火焰筒先點(diǎn)燃，再經(jīng)聯(lián)焰管點(diǎn)著其它火焰筒。（管徑，淬熄距離檢測(cè)器：配置一個(gè)紫外線火焰探測(cè)器 數(shù)量：1個(gè)火焰筒：燃燒在其內(nèi)部進(jìn)行，在殼體上開(kāi)有多排大小不同形狀各異的孔，用以通過(guò)不同用途的空氣，保證燃燒充分、摻混均勻并使壁面得到冷卻。（發(fā)展趨勢(shì)：?jiǎn)温?lián)環(huán)短環(huán)）擴(kuò)壓器： 由燃燒室內(nèi)外殼和火焰筒頭部構(gòu)

37、成的一個(gè)擴(kuò)壓通道。用它來(lái)降低速度，提高壓力，保證燃燒的順利進(jìn)行和減少壓力損失。轉(zhuǎn)向器：經(jīng)過(guò)渡段引入到透平并膨脹作功，將其所含的熱能和壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械功。這些機(jī)械功一部分用來(lái)帶動(dòng)壓氣機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，以提供維持機(jī)組所需的高壓空氣；另一部分則對(duì)外輸出，用來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或直接驅(qū)動(dòng)其他動(dòng)力機(jī)械。燃燒室結(jié)構(gòu)形式： （液體燃料） 燃燒室的結(jié)構(gòu)和型式 從布置形式有:單管、雙管、多管、環(huán)管、環(huán)形從氣流通過(guò)燃燒室的流程有：直流、回流、角流、旋流式燃燒過(guò)程（霧化蒸發(fā)擴(kuò)散混合燃燒摻冷）霧 化 噴嘴預(yù)旋轉(zhuǎn) 霧化空氣沖擊高壓燃料絮流擾動(dòng)強(qiáng)度噴出很細(xì)很細(xì)的油霧 霧化細(xì)度：燃有性質(zhì)（粘度） 表面張力（細(xì)）噴射壓力 壓 差（細(xì)

38、）空氣壓力 壓 差（細(xì)） 蒸 發(fā)液體燃料的燃燒是燃油蒸氣和空氣的混合燃燒或邊蒸發(fā)邊擴(kuò)散燃燒。蒸發(fā)過(guò)程的快慢：油溫、進(jìn)口氣流溫度、燃燒區(qū)氣溫、氣流絮流程度、油氣相對(duì)流速、油霧細(xì)度和均勻度等因素有關(guān)。 擴(kuò)散混合 擴(kuò)散油氣空氣一定濃度（1：51：25）方能燃燒。 燃 燒 燃料和空氣適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散混合并達(dá)到發(fā)火點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始點(diǎn)火。 由于氣流流速很高達(dá)2530M/S（相當(dāng)于12級(jí)大風(fēng)），采用穩(wěn)流器。 摻 冷 燃燒產(chǎn)物溫度很高（火焰溫度達(dá)18002000），且不均勻，采用二次空氣進(jìn)行摻冷。 直接參與燃燒，一次空氣，保證完全燃燒壓氣機(jī)出口進(jìn)入燃燒室的空氣只起摻和高溫燃?xì)?，二次空氣，使火焰筒壁溫降?00以下，出口溫

39、度降至1075逆流分管式、立式圓筒形（三氣廠）、臥式圓筒形、環(huán)形燃燒室（四氣）和二次燃燒的燃燒室。冷卻：鱗片狀 燃燒：上部孔 補(bǔ)燃：大孔燃燒室工作條件及組織燃燒特點(diǎn) 1. 進(jìn)口氣流速度很大 2. 燃燒室容積很小。（容熱強(qiáng)度大） 3. 工作溫度高（2500K） 4. 出口氣流溫度T*3受到渦輪葉片的熱強(qiáng)度的限制，不能過(guò)高 1、進(jìn)口氣流速度很大 這樣的高速氣體在燃燒室內(nèi)流動(dòng)還會(huì)造成很大的總壓損失。因此必須采取措施降速，即使降速后的速度也還相當(dāng)高不采取措施仍不能保證火焰穩(wěn)定。 危害：（1）點(diǎn)火困難、燃燒難以穩(wěn)定 （2）燃油停留時(shí)間短，對(duì)燃燒不利 （3）總壓損失，高速氣流會(huì)造成很大的總壓損失 措施：擴(kuò)

40、壓器、火焰穩(wěn)定裝置（旋流器） 2、燃燒室容積很?。ㄈ轃釓?qiáng)度大）要在短時(shí)間內(nèi)發(fā)出大量的熱能，要燃燒相當(dāng)多的燃料，而且要求燃燒完全。這就要求組織好迅速而熾烈的燃燒，從目前發(fā)展來(lái)看，燃燒室長(zhǎng)度還在縮短；體積也在減?。欢覠M程度接近100，這就更增加了因難。 如何組織好迅速而熾烈的燃燒：燃燒室結(jié)構(gòu)，有火焰筒（二股氣流）3、工作溫度高（2500K）溫度過(guò)高會(huì)使葉片失穩(wěn)變形以至熔化或斷裂造成事故。(燃燒室常常有掉塊、斑紋、皺曲等缺陷）。這種缺陷可能由于火焰筒的局部過(guò)熱而引起，造成這種局部過(guò)熱的原因可能是由于噴咀加工不良，噴咀與火焰筒不同心，或者由于噴咀表面積碳等引起噴霧畸變。如果發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的工

41、作后，火焰筒出現(xiàn)裂紋、掉塊，這是一種正常的現(xiàn)象。這種裂紋常常首先出現(xiàn)在幾何上不連續(xù)處，例如冷卻壞帶、進(jìn)氣孔邊緣?，F(xiàn)在已清楚，這種裂紋是由于火焰筒在工作溫度下出現(xiàn)低周次疲勞引起的。而皺曲則是由于在較高的溫度以及較高的溫度梯度聯(lián)合作用下形成的。為了保證火焰筒有較長(zhǎng)的壽命，必須使火焰筒壁溫及壁溫梯度降至某個(gè)允許值以下。   對(duì)現(xiàn)在常用的鎳基合金，要使火焰筒的壁溫大體在850900。這樣必須采取措施來(lái)使熱量從火焰筒壁散走，或者隔絕(減少)熱投向火焰筒壁的傳遞。這兩種途徑都是燃燒室冷卻的有效措施。教通常的方法有： (1)沿火焰筒內(nèi)表面形成一道冷卻空氣膜； (2)在火焰筒內(nèi)表面涂隔熱涂層； (3

42、)在火焰筒外表面加強(qiáng)散熱。 大量燃油在容積較小的燃燒室內(nèi)劇烈燃燒，工作溫度很高,必須采取冷卻措施： （1）降低高溫燃?xì)鈱?duì)壁面的傳熱（采用氣膜冷卻，比較流行有效）火焰筒有散熱片 （2）加強(qiáng)二股氣流散熱： a.增大火焰筒壁的散熱面積（散熱片，高溫下通常采用高溫耐熱合金，引起熱應(yīng)力，容易掉塊） b. 增加二股氣流流速（7080米/秒）燃燒室的冷卻傳熱基本過(guò)程可作如下描述：火焰筒內(nèi)有熱氣通過(guò)，火焰筒與燃燒室機(jī)匣之間有空氣流過(guò)。在熱氣這一邊，由輻射換熱和對(duì)流換熱使熱量在熱氣和火焰筒壁面之間交換?；鹧嫱才c環(huán)形通道中的空氣之間存在對(duì)流換熱，由火焰筒外表面向燃燒室機(jī)匣的輻射換熱。在穩(wěn)態(tài)情況下，可以寫(xiě)出如下基本

43、方程:   氣膜冷卻原理：總壓、靜壓 氣膜冷卻形式：縮腰小孔氣膜冷卻 波形板氣膜冷卻 冷卻環(huán)氣膜冷卻 縫隙氣膜冷卻出口氣流溫度受到渦輪葉片的熱強(qiáng)度的限制，不能過(guò)高。出口溫度為什么受限制：后面是渦輪葉片 怎樣降低出口溫度：供氣量的分配，燃燒室結(jié)構(gòu) 提高供油也即提高渦輪前溫度，溫度高能提高做功能力 T*3 排氣速度 推力 葉片失穩(wěn)變形，熔斷 T*3： 1200K1400K左右，(無(wú)冷卻) 1600K(葉片有冷卻) 目前可達(dá)2000K 1kg航空煤油 14.7kg空氣（實(shí)際4466kg空氣） 由于渦輪葉片耐溫的限制，燃燒室內(nèi)供油也必然受到限制。所允許供的油僅能燒去空氣中氧的l4。

44、但是在這樣貧油的均勻混氣請(qǐng)況下，火焰又不能傳播，燃燒不能進(jìn)行。于是出現(xiàn)了一個(gè)矛盾，即若達(dá)到燒著的程度，渦輪葉片受不了。若限制在渦輪葉片受得了的程度而減少供油，又燒不著。這是早期研究組織火焰筒燃燒時(shí)所面臨的準(zhǔn)題。 矛盾是這樣解決的，即先在火焰筒頭部按接近恰當(dāng)?shù)挠涂諝獗壤?油和空氣中的氧基本上都用光)，進(jìn)行充分的燃燒，這時(shí)頭部氣流溫度接近2500K，很快用其余的空氣將這團(tuán)高溫氣流摻合，把溫度降下來(lái)，以達(dá)到渦輪葉片接受得了的程度。這樣用先燃燒后降溫的辦法巧妙地解決了這個(gè)問(wèn)題。后來(lái)人們習(xí)慣地稱頭部用于燃燒的氣流為一股氣流(約占2535)，后面用于摻混降溫的氣流為二股氣流。 （5）進(jìn)口參數(shù)變化大。由于發(fā)

45、動(dòng)機(jī)的工況隨環(huán)境、負(fù)載的變化而變化，必然給燃燒室?guī)?lái)變化寬廣的工作范圍，從而使按某一個(gè)狀態(tài)設(shè)計(jì)的燃燒室，在其它狀態(tài)下工作困難發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化：發(fā)動(dòng)機(jī)因工作需要，轉(zhuǎn)速也在一定的范圍內(nèi)變化。這會(huì)直接影響燃燒室進(jìn)氣量等參數(shù)，也會(huì)使燃燒室過(guò)貧或過(guò)富，這將會(huì)對(duì)組織燃燒帶來(lái)困難 因此一個(gè)好的燃燒室必須在這些參數(shù)變化范圍寬廣的狀況下保持正常工作，至少不能熄火，以便保證發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出推力燃燒室工作過(guò)程簡(jiǎn)述燃燒室的類型主燃燒室的共同特點(diǎn)燃燒室工作過(guò)程簡(jiǎn)述在發(fā)動(dòng)機(jī)最大工作狀態(tài)時(shí)壓氣機(jī)出口處的流度，亦即燃燒室進(jìn)口流速約為133米秒（一般為100160米秒），氣流經(jīng)擴(kuò)壓器到火焰筒進(jìn)口處，流速降為43米秒左右，這時(shí)，一部

46、分氣流約占總氣量的7%左右(一般為5%12%)經(jīng)過(guò)火焰筒頭部的擾流器進(jìn)入火焰筒。其余部分的氣流則自火焰筒壁外經(jīng)小孔，縫或大孔進(jìn)入火焰筒。這部分氣流又可區(qū)分為二股氣流，自火焰筒前都的孔進(jìn)入的為第二股流、約占總氣量的35%左右(一般為2535%)。自火焰筒后部的孔進(jìn)入的為第三股流。 氣流經(jīng)葉片式擾流器進(jìn)入火焰筒后，在火焰筒頭部作高速旋轉(zhuǎn)，它與經(jīng)過(guò)火焰筒壁上的孔進(jìn)入的第二股流相攪混，在中心處形成倒流，這倒流的部分稱為回流區(qū)，如圖，回流區(qū)的作用是穩(wěn)定火焰，所以帶有擾流器的火焰筒頭部分又稱為火焰穩(wěn)定裝置。 燃油自噴油嘴噴出后形成一個(gè)錐面，在氣流中碎裂成油霧，它與第一股流和第二股流摻合，燃燒、其最高溫度可

47、達(dá)2000以上，燒后的高溫燃?xì)庠倥c第三股流摻合。這時(shí)，由于在火焰筒的前部燃油已基本燒完。所以到后部就把高溫燃?xì)獾臏囟冉档偷綔u輪前需要的溫度，在出口處燃?xì)獾钠骄鶞囟仍谧畲蠊ぷ鳡顟B(tài)時(shí)為 1140K。 火焰筒前部的區(qū)域稱為“主燃區(qū)”，其后部區(qū)域稱為“摻混區(qū)”。 為了使火焰筒壁面溫度降低，在火焰筒壁上做成許多段冷卻氣膜縫、在第二股流與第三股流中有一部分空氣通過(guò)冷卻氣膜縫進(jìn)入火焰筒，貼著筒壁流動(dòng)，起著隔開(kāi)高溫燃?xì)?、冷卻筒壁的作用。（火焰筒分段焊接，總壓進(jìn)氣，靜壓進(jìn)氣）燃燒室主要分為三大類：?jiǎn)喂苋紵衣?lián)管燃燒室環(huán)管燃燒室 單管燃燒室（又叫分管燃燒室）分管燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1）每一個(gè)管式火焰筒的外圍都包

48、有一個(gè)單獨(dú)的外殼，構(gòu)成一個(gè)分管（單獨(dú)的燃燒室），沿發(fā)動(dòng)機(jī)四周均勻地安裝有616個(gè)這樣的分管，從壓氣機(jī)出口把氣流分成均量的若干份進(jìn)入各燃燒室， （2）各分管之間用傳焰管聯(lián)通，傳播火焰和均衡壓力，已燃燒完的高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)鈱?dǎo)管組成環(huán)形通道與渦輪導(dǎo)向器聯(lián)接。 分管燃燒室的主要優(yōu)點(diǎn)： (1)調(diào)試用氣量少，裝拆維護(hù)方便（試驗(yàn)和修正比較容易，不需要龐大的試驗(yàn)設(shè)備，維護(hù)、檢查和更換也比較方便，不需要分解整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)；） (2)單個(gè)噴嘴容易與氣流配合達(dá)到要求。 (3)單獨(dú)的小燃燒室本身強(qiáng)度和剛性好。 分管燃燒室的缺點(diǎn)： （1）環(huán)形截面積的利用率低(僅70一80)（因而燃燒室內(nèi)氣流平均速度大，這對(duì)于穩(wěn)定燃燒是不利

49、的） （2）總壓損失也較大（氣流分離，摩擦損失大） （3）起動(dòng)性能差（在高空依靠傳焰管傳遞起動(dòng)火焰） （4）火焰筒表面積與燃燒室容積之比大，因而火焰筒壁面氣膜冷卻所需空氣量較多；（壓氣機(jī)壓縮的空氣中，用于冷卻的空氣相對(duì)較多，用于燃燒的空氣相對(duì)較少） （5）燃燒室出口溫度場(chǎng)分布不均勻； （6）燃燒室較重。 這些缺點(diǎn)使得分管燃燒室已不再使用。但是，后來(lái)所使用的其他型式的燃燒室、特別是環(huán)管燃燒室，就是在分管燃燒室大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 聯(lián)管燃燒室環(huán)管燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：將若干個(gè)(6一14個(gè))管式火焰筒，沿圓周均勻安裝在內(nèi)、外殼體間的同一個(gè)環(huán)腔內(nèi)（既它的火焰筒是獨(dú)立的，第二股氣流在進(jìn)入火焰筒前

50、是相通的），相鄰火焰筒燃燒區(qū)之間用傳焰管聯(lián)通。 環(huán)管燃燒室的優(yōu)點(diǎn)： (1)迎風(fēng)面積較小。（結(jié)構(gòu)較為緊湊，致使發(fā)動(dòng)機(jī)直徑較?。?(2)用含有13個(gè)火焰筒的試件就可以作試驗(yàn)，無(wú)需很大的氣源。 (3)供油與供氣匹配較好。 (4)外殼是承力件，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)度和剛性。（改善發(fā)動(dòng)機(jī)整體剛性） (1)氣動(dòng)布局較差，擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)較困難。（整體燃燒室外殼，單獨(dú)火焰筒頭部） (2)有聯(lián)火焰管，點(diǎn)火性能雖然較差，但比單管燃燒室好些。環(huán)管燃燒室環(huán)形燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在燃燒室內(nèi)、外殼體之間的環(huán)腔內(nèi)，安裝了一個(gè)由共同的火焰筒內(nèi)、外壁構(gòu)成的環(huán)形燃燒區(qū)和摻混區(qū)，既由四個(gè)同心圓筒組成，最內(nèi)和最外的兩個(gè)圓筒為燃燒室的內(nèi)外殼

51、體，中間兩個(gè)筒即構(gòu)成為火焰筒。環(huán)型燃燒室不僅第二股氣流是相通的，第一股氣流及火焰筒的氣流也是相通的。其結(jié)構(gòu)甚為緊湊，燃燒室迎風(fēng)面積最小，容積利用率最高。近年來(lái)在新型發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛的采用。 環(huán)形燃燒室的優(yōu)點(diǎn)： (1)能夠與壓氣機(jī)配合獲得最佳的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，壓力損失最小。 (2)空間利用率最高，迎風(fēng)面積最小。 (3)可能得到均勻的出口周向溫度場(chǎng)。 (4)無(wú)需聯(lián)焰管，點(diǎn)火時(shí)容易傳焰。 環(huán)形燃燒室的缺點(diǎn)： (1)調(diào)試時(shí)需要大型氣溫。 (2)由于采用單個(gè)的燃油噴嘴，燃油空氣配合不夠好。（和結(jié)構(gòu)不匹配） (3)火餡筒剛性差。（燃油在一個(gè)大環(huán)形火焰筒中燃燒，溫度很高，剛性差） (4)裝拆維修因難。（是環(huán)形整體

52、） a帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室 為了便于在火焰筒頭部組織燃燒，把環(huán)形火焰筒頭部作成若干個(gè)類似環(huán)管燃燒室火焰筒的頭部結(jié)構(gòu)，在這些單獨(dú)的頭部后面再轉(zhuǎn)接成環(huán)形的摻混區(qū)。這種形式的燃燒室又稱為混合式燃燒室。 b. 全環(huán)形燃燒室 全環(huán)形燃燒室的火焰筒由內(nèi)、外壁和環(huán)形頭部構(gòu)成。 c. 折流式環(huán)形燃燒室 折流式環(huán)形燃燒室的火焰筒由內(nèi)、外壁組成。 對(duì)小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)因其流量小，轉(zhuǎn)速高，可以采用離心式壓氣機(jī)和燃油從發(fā)動(dòng)機(jī)軸內(nèi)腔經(jīng)甩油盤離心甩出的供油方式。為了充分利用空間尺寸，縮短轉(zhuǎn)子支點(diǎn)的距離，所以常采用折流式環(huán)形燃燒室。 d. 回流式環(huán)形燃燒室 回流式環(huán)形燃燒室的火焰筒由內(nèi)、外壁和環(huán)形圓頂組成。 這種燃燒室也

53、用在帶有離心式壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。從壓氣機(jī)出來(lái)的氣體，在組織燃燒和與燃?xì)鈸胶系倪^(guò)程中要經(jīng)過(guò)兩次折轉(zhuǎn)再流入渦輪部件。燃燒室的燃油是由在環(huán)形圓頂部的吸明提供。主燃燒室的共同特點(diǎn)（1）燃燒室內(nèi)通道面積比其他部件如壓氣機(jī)的及渦輪的要大得多，它的外徑也是最大的，這表示在燃燒室內(nèi)必須降低流速。一般燃燒室內(nèi)的平均流速為2536米秒。 （2）有火焰筒，其作用是只使一部分氣流參加燃燒，而迫使其余氣流在它燒完之后才與之摻合，即分成主燃區(qū)和摻混區(qū)。 （3）供油的方法雖然不同，大多數(shù)是噴嘴嘴的，也有用甩油盤的，以及蒸發(fā)式的。其結(jié)果都是使油形成油霧，便于迅速蒸發(fā)或直接使之蒸發(fā)。并且噴油與氣流相配合，盡量使它們摻和

54、。（供油裝置使燃油霧化、蒸發(fā)、摻混） （4）都有火焰穩(wěn)定裝置，有的是葉片擾流器(統(tǒng)稱渦流器)有的是象碗、罩等形狀的穩(wěn)定器，有的只是在火焰筒頭部開(kāi)“搓板孔”等，其目的都是造成一定的氣流結(jié)構(gòu)以便火焰穩(wěn)定。使火焰縮短。 （5）在火焰筒內(nèi)壁有一層冷卻氣膜。早期的在筒壁上打小孔或指甲縫形成氣膜。后期的把火焰筒分成幾段每二段之間留一縫隙以形成氣膜。 對(duì)燃燒室的性能要求燃燒室作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部件，必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到預(yù)期目的而提出的要求這些要求是，點(diǎn)火可靠、燃燒穩(wěn)定、燃燒完全、出口溫度場(chǎng)符合要求、壓力損失小、尺寸重量小、排氣污染小、壽命長(zhǎng)等八個(gè)方面。 1. 點(diǎn)火可靠 2. 燃燒穩(wěn)定 3. 燃燒完全 4. 出

55、口溫度場(chǎng)附和要求 5. 壓力損失小 6. 尺寸小重量輕 7. 排氣污染小 8. 壽命長(zhǎng) 1、點(diǎn)火可靠（1點(diǎn)火特性線，影響點(diǎn)火的因素有多個(gè)，因此必須固定其他因素，看混氣濃度對(duì)點(diǎn)火的影響 在一定的進(jìn)口氣流參數(shù)(壓力、溫度和流速)下，燃燒室能夠?qū)崿F(xiàn)可靠點(diǎn)火的富油極限及貧油極限的范圍大小來(lái)表示點(diǎn)火性能的好壞，在燃燒室中，用油氣比或余氣系數(shù)來(lái)表示燃油空氣混合氣貧油或富油的程度。顯然，這一范圍越寬，表示點(diǎn)火性能越好。燃燒室的點(diǎn)火性能一股用點(diǎn)火特性線來(lái)描述。點(diǎn)火特性線是在一定的進(jìn)氣條件(p*2，T*2,c2)下，順利實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的混氣濃度(一般用余氣系數(shù) 或油氣比f(wàn)表示)范圍所形成的點(diǎn)火包線。 （2如何使點(diǎn)火可靠：多個(gè)電嘴，高能電嘴，預(yù)燃室點(diǎn)火2、燃燒穩(wěn)定燃燒室的穩(wěn)定工作對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 （1）要求燃燒室在點(diǎn)燃以后，必須在規(guī)定范圍內(nèi)都能穩(wěn)定燃燒，不被吹熄。（通常燃燒室工作時(shí)，進(jìn)口氣流的壓力、溫度較高，一般是能夠穩(wěn)定燃燒的。） （2）何時(shí)出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定，有什么后果 （主燃燒室）在某些情況下，火焰有被吹熄的危險(xiǎn)。例如： a