燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)

1、2-1 燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)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)軸流式與離心式壓氣機(jī) 1-進(jìn)口收斂器；進(jìn)口收斂器； 2-進(jìn)口導(dǎo)流器；進(jìn)口導(dǎo)流器；3-工作葉輪；工作葉輪；4-擴(kuò)壓時(shí)列；擴(kuò)壓時(shí)列；5-出口導(dǎo)流器；出口導(dǎo)流器；6-出口擴(kuò)壓器；出口擴(kuò)壓器；7-轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子；8-氣缸氣缸(或機(jī)匣或機(jī)匣)；9-端軸。端軸。 軸流式壓氣機(jī)的一個(gè)級(jí)只有軸流式壓氣機(jī)的一個(gè)級(jí)只有1.151.35左右左右,實(shí)現(xiàn)高壓比需實(shí)現(xiàn)高壓比需多級(jí)多級(jí)離心式壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)1-進(jìn)口導(dǎo)流器；進(jìn)口導(dǎo)流器；2-工作葉輪；工作葉輪；3-無(wú)葉擴(kuò)壓器；無(wú)葉擴(kuò)壓器；4-有葉擴(kuò)壓器；有葉擴(kuò)壓器

2、；5-排氣管；排氣管；6-連接軸連接軸 主要應(yīng)用在小型、微型燃?xì)廨啓C(jī)。主要應(yīng)用在小型、微型燃?xì)廨啓C(jī)。 一級(jí)離心式壓氣機(jī)就可以達(dá)到一級(jí)離心式壓氣機(jī)就可以達(dá)到4.54.5或更高的壓比或更高的壓比 在壓氣機(jī)特性線的左側(cè)在壓氣機(jī)特性線的左側(cè), ,有一條有一條喘振邊界線喘振邊界線。這表明，壓氣。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)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，那么整臺(tái)壓氣機(jī)就不行工況點(diǎn)進(jìn)入了喘振邊界線左側(cè)的區(qū)域，那么整臺(tái)壓氣機(jī)就不能穩(wěn)定地工作。能穩(wěn)定地工作。 這時(shí)，空氣流量會(huì)忽大忽小，壓力會(huì)時(shí)高時(shí)低，甚至?xí)霈F(xiàn)這時(shí)

3、，空氣流量會(huì)忽大忽小，壓力會(huì)時(shí)高時(shí)低，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流向氣流向壓氣機(jī)進(jìn)口方向倒流壓氣機(jī)進(jìn)口方向倒流的現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)發(fā)生巨大聲響，的現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)發(fā)生巨大聲響，機(jī)組伴隨有強(qiáng)烈振動(dòng)。這種現(xiàn)象通稱為機(jī)組伴隨有強(qiáng)烈振動(dòng)。這種現(xiàn)象通稱為喘振喘振。 幾何入口角幾何入口角ljlj與幾何出口角與幾何出口角2j2j中弧線中弧線在葉型入口邊在葉型入口邊和出口邊的切線與和出口邊的切線與前、后額線前、后額線之間的夾角。之間的夾角。 沖角沖角i i= = 1j1j- - 1 1 圖圖3-17 壓氣機(jī)葉柵中旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的發(fā)生壓氣機(jī)葉柵中旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的發(fā)生 沖角加大沖角加大沖角減小沖角減小 如果某一個(gè)葉片上由于正攻角過(guò)大而發(fā)

4、生了脫流，但相如果某一個(gè)葉片上由于正攻角過(guò)大而發(fā)生了脫流，但相鄰葉片還沒(méi)有發(fā)生，則這一葉片處就會(huì)發(fā)生局部的氣流堵塞，鄰葉片還沒(méi)有發(fā)生，則這一葉片處就會(huì)發(fā)生局部的氣流堵塞，迫使來(lái)流向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)。迫使來(lái)流向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)。 在該葉片前方（相對(duì)于葉片運(yùn)動(dòng)方向而言）來(lái)流攻角會(huì)在該葉片前方（相對(duì)于葉片運(yùn)動(dòng)方向而言）來(lái)流攻角會(huì)變小而抑制了脫流的趨勢(shì)，但其后方的來(lái)流攻角會(huì)進(jìn)一步加變小而抑制了脫流的趨勢(shì)，但其后方的來(lái)流攻角會(huì)進(jìn)一步加大而很快發(fā)生脫流。大而很快發(fā)生脫流。 與此同時(shí)，原來(lái)發(fā)生脫流的葉片卻因其后方葉片的脫流而與此同時(shí)，原來(lái)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

5、傳狀況改善，并退出脫流。這種情況就像脫流區(qū)沿著周向在傳遞一樣。遞一樣。 防喘振措施防喘振措施: :在設(shè)計(jì)壓氣機(jī)時(shí)留在設(shè)計(jì)壓氣機(jī)時(shí)留有較大的有較大的“喘振裕度喘振裕度”，例如可以在設(shè)計(jì)工況時(shí)在前面各，例如可以在設(shè)計(jì)工況時(shí)在前面各級(jí)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)到級(jí)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。旋轉(zhuǎn)脫離的程度。(2)(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。邊界較遠(yuǎn)處，從而留出一定的安全裕量

6、。(3)在軸流式壓氣機(jī)的第一級(jí)，或者前面若干級(jí)中，裝設(shè)在軸流式壓氣機(jī)的第一級(jí)，或者前面若干級(jí)中，裝設(shè)可調(diào)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉可調(diào)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，作為防喘，作為防喘措施。措施。對(duì)于高壓比的壓氣機(jī)有時(shí)前面三級(jí)都裝有可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。對(duì)于高壓比的壓氣機(jī)有時(shí)前面三級(jí)都裝有可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。(4)(4)在壓氣機(jī)通流部分的某一個(gè)或若干個(gè)截面上，在壓氣機(jī)通流部分的某一個(gè)或若干個(gè)截面上，安裝防喘放氣閥安裝防喘放氣閥。 (5) 把一臺(tái)高壓比的壓氣機(jī)，分解成為兩個(gè)壓比較低的串聯(lián)運(yùn)行把一臺(tái)高壓比的壓氣機(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)立變化機(jī)，并分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立變化的透平來(lái)驅(qū)動(dòng)的透平來(lái)驅(qū)動(dòng)

7、. . 2-2 燃?xì)廨啓C(jī)透平燃?xì)廨啓C(jī)透平軸流式軸流式 大型燃?xì)廨啓C(jī)大型燃?xì)廨啓C(jī),流量大流量大.徑流式：徑流式： 離心式和向心式離心式和向心式 用于微燃機(jī)用于微燃機(jī),小功率燃機(jī)小功率燃機(jī).透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻 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。輔相成。圖圖 1 1 燃?xì)獬鯗刂鹉晏岣咔闆r燃?xì)獬鯗刂鹉晏岣咔闆r葉片冷卻形式葉片冷卻形式1 1、對(duì)流冷卻、對(duì)流冷卻 冷卻空氣流經(jīng)葉片內(nèi)部流道后，自葉片的冷卻空氣流經(jīng)葉片內(nèi)部流道后，自葉片的端或出氣邊排出至主燃?xì)饬鞫嘶虺鰵膺吪懦鲋林魅細(xì)饬髦?，空氣靠與葉片內(nèi)部通道壁面的對(duì)流放熱來(lái)冷卻葉片，因而稱為

8、對(duì)流冷卻。中，空氣靠與葉片內(nèi)部通道壁面的對(duì)流放熱來(lái)冷卻葉片，因而稱為對(duì)流冷卻。 圖圖2 2 板料焊接的對(duì)流冷卻靜葉片板料焊接的對(duì)流冷卻靜葉片 圖圖 3 3 板料焊接的對(duì)流冷卻動(dòng)葉片板料焊接的對(duì)流冷卻動(dòng)葉片 圖圖 4 4 冷卻葉片自葉頂排出的動(dòng)葉冷卻葉片自葉頂排出的動(dòng)葉2 2 沖擊冷卻沖擊冷卻 在空心的葉片內(nèi)部加一導(dǎo)管，導(dǎo)管上開(kāi)有許多小孔，冷卻空氣先流入導(dǎo)管，在空心的葉片內(nèi)部加一導(dǎo)管，導(dǎo)管上開(kāi)有許多小孔，冷卻空氣先流入導(dǎo)管，再?gòu)膶?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(kāi)的一排再?gòu)膶?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(kāi)的一排小孔正對(duì)著片進(jìn)氣邊內(nèi)表面，冷卻空氣

9、自小孔流出直接沖擊進(jìn)氣邊內(nèi)表面進(jìn)行冷小孔正對(duì)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。卻，故稱沖擊冷卻。 圖圖 5 5 有沖擊冷卻的靜葉有沖擊冷卻的靜葉3 3、氣膜冷卻、氣膜冷卻 冷卻空氣從空心葉片順著燃?xì)饬鲃?dòng)方向流出，冷卻空氣從空心葉片順著燃?xì)饬鲃?dòng)方向流出，在葉片表面形成在葉片表面形成一層膜，把葉片表面而與燃?xì)飧糸_(kāi)而對(duì)葉片起到保護(hù)作用，同時(shí)一層膜，把葉片表面而與燃?xì)飧糸_(kāi)而對(duì)葉片起到保護(hù)作用，同時(shí)冷卻葉片，為氣膜冷卻。冷卻葉片，為氣膜冷卻。4 4 發(fā)散冷卻發(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)部的冷卻空氣就當(dāng)空心葉片用多孔的透氣材料做成時(shí)，葉片

10、內(nèi)部的冷卻空氣就象象“出汗出汗”那樣自葉片表面流出，為發(fā)散冷卻。那樣自葉片表面流出，為發(fā)散冷卻。圖圖 6 6 發(fā)散冷卻葉片與表面溫度發(fā)散冷卻葉片與表面溫度圖圖 7 7 多排沖擊和氣膜冷卻的綜合冷卻靜葉多排沖擊和氣膜冷卻的綜合冷卻靜葉圖圖 8 8 采用冷卻技術(shù)后，典型的靜葉出口溫度與葉片溫度采用冷卻技術(shù)后，典型的靜葉出口溫度與葉片溫度XglXgl：冷卻空氣系數(shù)：冷卻空氣系數(shù) Xgl=GL/Ga Xgl=GL/Ga 這里這里 GLGL為從壓氣機(jī)抽出用于冷卻燃?xì)馔钙饺~片空氣量為從壓氣機(jī)抽出用于冷卻燃?xì)馔钙饺~片空氣量 GaGa為進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的流量為進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的流量燃?xì)廨啓C(jī)初溫越高燃?xì)廨啓C(jī)

11、初溫越高 所需冷卻空氣流量越大，冷卻空氣系數(shù)越大所需冷卻空氣流量越大，冷卻空氣系數(shù)越大700800900100011001200130014001500051015202530Xgl (%)T3( )圖圖 9 9 燃?xì)廨啓C(jī)初溫與冷卻空氣系數(shù)的關(guān)系燃?xì)廨啓C(jī)初溫與冷卻空氣系數(shù)的關(guān)系未來(lái)冷卻技術(shù)的發(fā)展未來(lái)冷卻技術(shù)的發(fā)展（1）采用綜合冷卻手段提高冷卻效果）采用綜合冷卻手段提高冷卻效果（2）提高工作可靠性）提高工作可靠性（3）蒸汽冷卻）蒸汽冷卻圖圖 10 GE-H10 GE-H型燃?xì)庑腿細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)燃機(jī)透平特性燃機(jī)透平特性四個(gè)特征參數(shù)：四個(gè)特征參數(shù)： 折合流量，折合流量， 膨

12、脹比，膨脹比， 折合轉(zhuǎn)速，效率折合轉(zhuǎn)速，效率知道其中任意兩個(gè)可知其它參數(shù)。知道其中任意兩個(gè)可知其它參數(shù)。圖圖 燃機(jī)透平通用特性曲線的表示方法燃機(jī)透平通用特性曲線的表示方法1 f12 f21212fmmmAcAcqqvvAcqv聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)確定：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。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。燃燒室燃燒室 燃燒的穩(wěn)定性；燃燒的穩(wěn)定性； 燃燒效率；燃燒效率； 火焰筒的有效冷卻；火焰筒的有效冷卻； 燃料噴嘴的合理布置；燃料噴嘴的合理布置； 多種燃料的適應(yīng)性。多種燃料的適應(yīng)性。 燃燒室結(jié)構(gòu)分類燃燒室結(jié)構(gòu)分類1 1 分管燃燒室分管燃燒

13、室2、環(huán)管型燃燒室、環(huán)管型燃燒室3 環(huán)行燃燒室環(huán)行燃燒室4 圓筒形燃燒室圓筒形燃燒室低污染燃燒技術(shù)低污染燃燒技術(shù) 1 1）干式低排放（）干式低排放（DLNDLN，或稱為，或稱為“dry low NOx”DLNdry low NOx”DLN）燃燒室燃燒室 NOxNOx生成溫度生成溫度16501650度度 干式低污染燃燒的基本措施就是干式低污染燃燒的基本措施就是“貧預(yù)混貧預(yù)混”，即以適當(dāng)?shù)倪^(guò)，即以適當(dāng)?shù)倪^(guò)量空氣系數(shù)將空氣與燃料量空氣系數(shù)將空氣與燃料預(yù)先混合均勻后預(yù)先混合均勻后再進(jìn)入燃燒室燃燒，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。這就從根本上改變了傳統(tǒng)的以擴(kuò)散燃燒為主的概

14、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，也是勻的，也是預(yù)先通過(guò)燃料和預(yù)混空氣的配比預(yù)先通過(guò)燃料和預(yù)混空氣的配比加以嚴(yán)格控制的。加以嚴(yán)格控制的。圖圖3-33 DLN燃燒室的一個(gè)火焰筒示意圖燃燒室的一個(gè)火焰筒示意圖 2 2）催化燃燒）催化燃燒 其基本思想是在燃燒室的適當(dāng)部位引入其基本思想是在燃燒室的適當(dāng)部位引入催化燃燒組件（模催化燃燒組件（模塊），塊），催化燃燒的特性是具有催化燃燒的特性是具有“化學(xué)恒溫作用化學(xué)恒溫作用”。這種組件實(shí)。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，際上是由金屬薄片襯底構(gòu)成的蜂窩

15、結(jié)構(gòu)，襯底上涂敷催化劑，可燃混合物通過(guò)時(shí)與催化劑有很大的接觸面積?？扇蓟旌衔锿ㄟ^(guò)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(mén)的功催化劑組件由多個(gè)截面區(qū)域組成，每個(gè)區(qū)域具有專門(mén)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，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，即使燃料即使燃料- -空氣比很高，在空氣比很高，在催化劑組件中進(jìn)行無(wú)焰燃燒時(shí)也可以催化劑組件中進(jìn)行無(wú)焰燃燒時(shí)也可以控制在較低的反應(yīng)溫度，控制在較低的反應(yīng)溫度，從而將從而將NOxNOx的產(chǎn)生控制在極低的水平。的產(chǎn)生控制在極低的水平。 圖圖3-34 3-34 催化（催化（XononXonon）燃燒室示意圖）燃燒室示意圖 GE的的DLN燃燒室燃燒室關(guān)于燃燒室初溫關(guān)于燃燒室初溫T3的定義的定義 由于燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片需冷卻，因而在不同部由于燃?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。位注入冷卻空氣，導(dǎo)致了有不同的溫度。（1 1）燃燒室出口溫度）燃燒室出口溫度T TA A（2 2）燃?xì)廨啓C(jī)透平第一級(jí)噴嘴后的溫度）燃?xì)廨啓C(jī)透平第一級(jí)噴嘴后的溫度T TB B（3 3）以進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)透平的所有空氣流量計(jì)算）以進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)