燃气轮机基础知识

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燃气轮机简介

燃气轮机简介
❖ 地面燃机旳分类: 1. 重型、轻型和微型; 2. 简朴循环和复合循环; 3. 单轴和多轴; 4. 工业用和舰船用;
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数:
效率:42.9% ,联合循环效率高达58%;(油耗率、热耗) 功率: 最大334MW; 涡轮前温度、压比; 寿命:50000~100000小时; 停机检验时间:4000~8000小时; 单位功率旳重量:重型旳一般不小于2~5kg/kW,轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利,他设计 旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专 利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年,法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机,而且进行了试验,但是成果却是失败 了。装置除了带动本身旋转外,几乎不能对外输出 功。 ❖ 同步,其他旳人也尝试制造燃气轮机,但是几乎都 失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个:
部件旳效率偏低(主要是压气机,当初旳压气机效率只有 60%左右)。
材料旳限制(没有耐热钢和冷却技术,涡轮前温度只有 740K左右,在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳 影响最大)。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代,因为空气动力学旳发展应用在 压气机设计领域,使得压气旳效率和压比均得到了 提升;同步冶金技术旳发展出现了耐热钢,能够承 受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成 功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景

燃气轮机介绍

燃气轮机介绍

西门子 燃气轮机

GE 燃气轮机

三菱燃气轮机

2、燃气轮机结构组成
❖ 2.1轴流式压气机
❖ 压气机负责从周围大气中吸入空气,增压 后供给燃烧室,分轴流式压气机与离心式压 气机(应用较少),这里介绍轴流式压气机。
❖ 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成, 工作原理如同电风扇的叶片,叶片旋转时拨 动空气,流动产生风;压气机的叶轮旋转把空 气推进气缸压缩。
❖ 理论上进入燃烧室的空气压力越高越好,实际上综合各 种因素,,压比较多为 12 至 20。燃气轮机的压气机由本身 的涡轮机带动,燃气轮机启动时,先使用外动力带动压气 机旋转,把空气压入燃烧室。燃气轮机点火后进入运转状 态,则转变至由涡轮带动压气机旋转压气。
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 电站燃气轮机循环主要性能指标:
压比:压气机出口的气体压力P2*与进口的气体压力P1* 之比值,反映工质被压缩的程度。 温比:循环最高温度t3*(燃气初温:第一级喷嘴后缘 平面处的燃气的平均滞止温度)与最低温度t1*之比值。 比功:是指相应于进入燃气轮机的每lkg空气,在燃气 轮机中完成一个循环后所能对外输出的功。 单机功,率:燃气轮发电机组的输出电功率PGTG,为主要的 性能指标。 热效率:当工质完成一循环时,把外界加给工质的热量 转化成为机械功或电功的百分数。
❖ 燃气轮机定义:燃气轮机是将燃料(石油、天然 气)的能量转化为某种形式的有用功,例如机械 功或者高速喷气式动力装置的推力。
❖ 最简单的燃气轮机包括三部分:压气机、燃烧室、 涡轮。
❖压气机——压缩空气(消耗功) ❖燃, 烧室——燃料与空气燃烧(化学能转化为热能) ❖涡 轮——燃气膨胀做功,一部分功用来带动压

燃气轮机基础知识.

燃气轮机基础知识.

燃气轮机转子
燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮叶片与压气机叶片 上,如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢,简单说涡轮叶片工作直径 大于压气机出口处的叶片工作直径,涡轮叶片的面积也大于压气机出 口处的叶片面积,这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压 气机所需的力矩,当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气 动力学设计才能保证两者高效运行。燃气轮机在设计时就要保证涡轮 机输出的功率要大于压气机所需的功率,才能使燃气轮机在带动压气 机的同时还能向外输出功率。
轴流式压气机
压气机负责从周围大气中吸入空气,增压后供给燃烧室,从工作原 理上讲,主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原 理与离心式鼓风机(或离心式风筒)相同,用得较少,这里介绍轴流 式压气机。 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成,工作原理如同电 风扇的叶片,电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风;压气机的叶 轮旋转把空气推进气缸压缩。 为了生成高压空气,压气机在主轴轴向 装有多级叶轮,若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子,下 图一个13级压气机的转子,转子上的叶片与主轴一同旋转,称为动叶。 光有动叶还不能有效的压气,简单说,空气经过动叶后运动方向不单 是轴向前进,还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效 率大大降低。倘若这样一级级下去,压气机内的空气变成跟着转子旋 转的气团,根本无法正常压气。在每级动叶后每插入一级静止的叶片 (静叶),可改善这种状况。
六燃气轮机的油系统
燃气轮机润滑油系统是任何一台燃气轮机必备的一个重要的辅助 系统。它的作用是在机组启动、正常运行以及停机过程中,向正在运 行的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备,供应数 量充足的、温度和压力合适的、干净的润滑油,以确保机组安全可靠 地运行,防止发生轴承烧毁、转子轴颈过热弯曲、高速齿轮法兰变形 等事故。此外,部份润滑油可能从系统分流出来,成为液压油系统的 油源,或经过滤后作为控制油系统的用油。整个润滑油系统的组成应 包括下列一些设备:

燃气轮机基础知识普跟文档

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——缺点
结构复杂,各种损失大,实际 应用的比功和效率没有理论上 那么高;操作复杂,实际上没 采用过,仅有个别试验机组。
五、复杂循环

t3提高速率目前接近 25 ℃ /年,MS9001FA已达1288 ℃。
第二种技术:先进的冷却技术的发展。

新冷却技术,如内冷、薄膜冷却、发散冷却等,冷却效果提
高且冷却空气量大幅度下降。

目前发展的蒸汽冷却技术以及耐高温陶瓷材料的应用,使燃气
初温大幅度提高 (可达1427 ℃ ) ,可进一步节约冷却空气量。
1-2’ 低压压气机中压缩过程; 2’-1’ 中冷器中的冷却过程; 1’-2高压压气机中压缩过程。 T-S图上机组的循环比功增大
对于多级间冷循环,如何分配压比最佳?
在相同的压气机效率C*和进气温度T1*的前提下, 最佳压比分配规律:
1
* c1


* c2




* cn
n

* C


* C
n
这些措施,无论对燃气轮机装置的实际循环,还是 理想循环,都是有效的。
一、回热循环
在简单循环三大件基础上增加一个热交换器(即 回热器),利用涡轮的排气来加热进入燃烧室的空 气,这样的循环称为回热循环。
分析实际循环,注意到燃气轮机排 气温度通常总是高于压气机出口温 度。循环加热和放热过程的温度变 化范围有交叉。 利用这个温度交叉,增设回热器, 进行内部回热,可达到提高循环平 均吸热温度和降低循环平均放热温 度的目的,从而提高循环的热效率。
回热器是一个庞然大物,使整个机组变得 笨重、成本增加、运行启动复杂。
目前,只在大型基本负荷的燃气轮机机组 中采用。

燃气轮机手册

燃气轮机手册

燃气轮机手册燃气轮机是一种热力机械,将燃料的化学能转化为机械能。

下面是一份简要的燃气轮机手册,介绍燃气轮机的基本原理、类型、应用和维护。

一、燃气轮机基本原理燃气轮机的工作原理是基于热力学循环,通常采用布雷顿循环。

在布雷顿循环中,气体在高温高压条件下膨胀,产生动力,然后通过冷却在低压低温条件下收缩,形成一个闭合的循环。

燃气轮机的四个主要部分是:燃烧室、喷嘴、涡轮和压缩机。

1. 燃烧室:燃烧室是将燃料和空气混合并燃烧的地方。

燃料可以是天然气、石油气、煤炭气等多种形式。

2. 喷嘴:喷嘴是将高温高压的气体排放到涡轮的地方。

喷嘴的设计对燃气轮机的性能至关重要。

3. 涡轮:涡轮是燃气轮机的核心部分,利用高温高压气体的能量驱动。

涡轮的叶片设计要承受高速气流的冲击,因此需要高温合金等先进材料。

4. 压缩机:压缩机是将空气压缩并送入燃烧室的地方。

压缩机的工作效率直接影响到燃气轮机的性能。

二、燃气轮机类型1. 轴流式燃气轮机:轴流式燃气轮机的气体流动方向与轴线平行,具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点。

2. 径流式燃气轮机:径流式燃气轮机的气体流动方向与轴线呈径向,具有效率高、抗振性能好等优点。

3. 反动式燃气轮机:反动式燃气轮机在涡轮后方设有反作用轮,可以提高输出功率和效率。

三、燃气轮机应用燃气轮机广泛应用于电力、石油、化工、航空、航天等领域。

在电力领域,燃气轮机主要用于应急发电、调峰发电和热电联产等。

在航空航天领域,燃气轮机是飞机和火箭的动力装置。

四、燃气轮机维护1. 定期检查:定期对燃气轮机进行检查,确保各部件工作正常,及时发现并排除故障。

2. 清洁保养:保持燃气轮机清洁,避免灰尘和污物进入机内,影响性能和寿命。

3. 燃料系统维护:定期检查燃料系统,确保燃料供应稳定,防止泄漏。

4. 冷却系统维护:保持冷却系统畅通,避免过热损坏。

5. 润滑系统维护:定期更换润滑油,保证各部件润滑良好。

燃气轮机是一种高效、环保的热力机械,具有广泛的应用前景。

华科 燃气轮机知识点

华科 燃气轮机知识点

第一章燃气轮机及其热力循环一概况燃气轮机是靠内部燃料燃烧释放出的热量直接加热空气,并通过行成的燃气将热能转换成机械功的一种热力机械,同样是内燃机。

主要由叶轮式空气压缩机、燃气发生器(燃烧室)和燃气涡轮三个基本部分组成,还有燃料、润滑、冷却、启动、调节和安全等辅助系统三、两种内燃机优缺点比较及它们的复合形式1,功率大、重量轻、体积小是燃气轮机的优势燃气轮机气体流通率高,单位时间内可以燃烧更多的燃料,发出更大的功率。

2,燃气轮机与活塞式内燃机热效率的比较相对而言,燃气轮机的热效率较低,主要原因:(1)压缩方式不同,叶轮式压气机效率较低,(2)能量转换方式不同(3)最高燃气温度不同:燃烧温度,瞬间温度,叶片材料耐热能力3.两种内燃机复合形式的典型-废气涡轮增压内燃机把活塞式内燃机与燃气轮机结合,扬长补短,组合成性能更为优越的热力发动机。

复合式内燃机-废气涡轮增压柴油机;相对而言,燃气轮机实际是涡轮增压柴油机的一部分而已。

增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。

它通过采用专门的压气机,预先对进入气缸的气体进行压缩,提高进入气缸的气体密度,增大进气量,更好地满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。

发动机的增压方法主要有三类:机械增压、废气涡轮增压和复合增压。

四、燃气轮机的现状与趋势1,燃气轮机的现状与水平(1)机组功率和效率(2)环保性能(3)可靠性(4)应用现状航空领域,主要有涡轮喷气、涡轮风扇,涡轮螺浆、涡轮轴发动机,其中涡轮风扇发动机推进效率高、油耗率低,应用最广泛。

航机的发展领先于地面燃气轮机,它的先进技术常移植到地面燃气轮机设计中。

电站发电用途,在一些工业发达国家,燃气轮机和联合循环发电之和超过了蒸汽轮机,成为电力工业的主力军。

舰用燃气轮机被广泛应用,2. 燃气轮机的发展趋势(1)进一步提高性能;提高燃气初温,采用涡轮机叶片冷却技术,研制高温材料叶片;燃气初温达到1700度的涡轮机研制工作已在进行,同时要兼顾可靠性和使用寿命。

燃气轮机课程

燃气轮机课程

燃气轮机课程燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生的高温高压气体来驱动轴承转动的动力设备,广泛应用于电力、航空航天、石化等领域。

燃气轮机课程旨在介绍燃气轮机的工作原理、结构特点、性能参数以及应用领域等相关知识,为学习者提供深入了解燃气轮机的机会。

一、燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理与内燃机类似,都是通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后利用气体的膨胀驱动轴承旋转。

燃气轮机的燃烧室中燃料与空气混合并燃烧,产生的高温高压气体通过涡轮机械装置驱动轴承转动,最后将功率输出。

相比于内燃机,燃气轮机具有结构简单、运行稳定、效率高等优点。

二、燃气轮机的结构特点燃气轮机由压气机、燃烧室、涡轮机和传动装置等部分组成。

压气机负责将空气压缩,提高进气压力;燃烧室将燃料与压缩空气混合并燃烧产生高温高压气体;涡轮机利用高温高压气体的膨胀驱动轴承旋转;传动装置将轴承的旋转运动转化为有用的功率输出。

燃气轮机的结构紧凑,体积小,适合应用于空间有限的场合。

三、燃气轮机的性能参数燃气轮机的性能参数主要包括功率、热效率、压比和转速等。

功率是燃气轮机输出的机械功率,通常以千瓦或兆瓦为单位。

热效率是燃气轮机将燃料中的化学能转化为机械能的比例,是衡量燃气轮机能源利用程度的重要指标。

压比是指压缩机出口气体的压力与进口气体的压力之比,是燃气轮机性能的重要指标之一。

转速是指轴承旋转的速度,通常以转/分钟为单位。

四、燃气轮机的应用领域燃气轮机在电力、航空航天、石化等领域有广泛的应用。

在电力领域,燃气轮机常用于燃气发电站,通过燃气轮机驱动发电机发电,具有快速启动、高效率、低排放等优点。

在航空航天领域,燃气轮机被用作飞机的动力装置,具有推力大、重量轻、响应灵敏等特点。

在石化领域,燃气轮机被广泛应用于炼油、化工等工艺过程中,提供动力支持。

总结:燃气轮机课程是了解燃气轮机工作原理、结构特点、性能参数和应用领域的重要途径。

通过学习燃气轮机课程,可以深入了解燃气轮机的工作原理,理解其结构特点和性能参数,掌握燃气轮机在电力、航空航天、石化等领域的应用。

燃气轮机基础知识

燃气轮机基础知识

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图九 复杂循环
燃气轮机基础知识
<三>燃气-蒸汽联合循环 燃气循环和蒸汽循环联合在一起的循环
即燃气-蒸汽联合循环。 燃气机组效率:
图十 燃气-蒸汽联合循环
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图十一 联合循环T-S图
燃气轮机基础知识
3rew
演讲完毕,谢谢听讲!
再见,see you again
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火电站 → 燃气电站 → 水电、风电、核电 4. 我们工作领域将会逐渐转化
我们必须跟上时代,不断学习新知识进入新的领域。
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燃气轮机基础知识
二、燃气机组概况
〈一〉组成:
1. 压气机:多级轴流式压气机
2. 燃烧室:多管或筒式
3. 燃气透平:高温、燃气气轮机
4. 拖动负载:发电机、螺旋浆、泵等
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图五 燃气轮机特性曲线
燃气轮机基础知识
3. 燃烧室及其特性 过程:等压燃烧过程
GK → 压气机流量,即进入燃烧室空 气流量
Gn → 燃料流量 GT → 燃气流量,进入透平流量 在等压下(P2≈P3),燃烧后燃料热转化
为燃气温度升高。
热平衡方程:
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燃气轮机基础知识
4. 循环效率η:
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2020/11/21
燃气轮机基础知识
燃气轮机基础知识
一、燃气机组与我们的工作 1. 能源趋势
煤 → 火力发电 油气 → 燃气轮机电厂(联合循环) 原子能 → 核电站 水力、风力、太阳能 → 水电站、风力电站、太阳能电站 2. 电站发展趋势 1)火电站 → 超临界(高效、环保)、大容量(60~100万行瓦级) 2) 燃气 →蒸汽联合循环电站是方向(高效、环保) 3) 大力发展可再生能源电站 3. 电站控制趋势
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轴流式
环管形燃烧室
燃气轮机的燃烧室将燃料的化学能转变为热能,将压气 机压入的高压空气加热到高温以便到涡轮膨胀做功,燃料 为液体燃料(例如汽油)或气体燃料(例如天然气)。燃 烧室外壳前面是通往压气机的空气入口,后面是通往涡轮 的高温气体出口。 燃烧室内有燃烧器,对于液体燃料, 燃烧器把进入的燃料雾化从喷嘴喷出;对于气体燃料,燃 烧器把进入的气体燃料扩散预混从喷嘴喷出,与压气机来 的空气充分混合后燃烧,产生高温高压气体从过渡段出口 喷出。在燃烧室内有火焰筒,燃烧器喷出的火焰在火焰筒 内燃烧,火焰筒前段是主燃区,保证火焰正常燃烧;中段 是补燃区,在火焰筒壁上有许多进气孔,让空气进入补燃, 保证完全燃烧;后段是通向涡轮叶片的燃气导管,也称为 过渡段。在燃烧室内的白色箭头线就是气流在燃烧室的流 向。
燃气轮机基础知识
一、燃气轮机的简单工作过程
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成,燃气轮机的工作过 程是,压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气 进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,随即流入燃气涡轮 中膨胀作功,推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的 作功能力显著提高,因而燃气涡轮在带动压气机的同时,尚有余功作为燃气 轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时,需用起动机带着旋转,待加速 到能独立运行后,起动机才脱开。
燃烧室结构示意图
轴流式涡轮
涡轮也称透平。涡轮也分轴流式涡轮与径向式两类,燃 气轮机大多数采用轴流式涡轮, 简单说轴流式涡轮的工 作原理就像风吹风车旋转一样,是靠燃气流对涡轮上的叶 片作用使其旋转的,由于气流主方向与涡轮轴平行,故称 之为轴流式涡轮。 涡轮主要由涡轮叶片、涡轮盘(叶 盘)、涡轮轴构成,涡轮上的叶片称为动叶,也就是带动 涡轮轴旋转的叶片。涡轮机一般有一至四个涡轮,大多数 燃气轮机的几个涡轮共一个转轴,一同组成涡轮转子。 在涡轮每级动叶的前方还安装一组静止的叶片(静叶), 静叶是燃气的导向器,起着喷嘴的作用,使气流以最佳方 向喷向动叶。一组静叶加一组动叶为一级涡轮。
燃气轮机的工作过程是最简单的,称为简单循环;此外,还有回热循环 和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气,最后又排至大气,是开式循环;此 外,还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称 为复合循环装置。
燃气轮机转子
燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮片与压气机叶片 上,如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢,简单说涡轮叶片工作直径 大于压气机出口处的叶片工作直径,涡轮叶片的面积也大于压气机出 口处的叶片面积,这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压 气机所需的力矩,当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气 动力学设计才能保证两者高效运行。燃气轮机在设计时就要保证涡轮 机输出的功率要大于压气机所需的功率,才能使燃气轮机在带动压气 机的同时还能向外输出功率。
空气从进气口进入燃气轮机,高速旋转的压气机把空气压缩为高压 空气,其流向见黄色箭头线;高压空气进入燃烧室,燃料与空气混合在 燃烧室燃烧,产生高温高压燃气;高温高压燃气膨胀推动涡轮旋转做功; 做功后的气体从排气口排出,其流向见红色箭头线。
二、影响燃气轮机效率的两个主要因素
燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气轮机效率的两个主要因素。 提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气轮机效率显著提高。70年 代末,压缩比最高达到31;工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达 1200℃左右,航空燃气轮机的超过1350℃。
燃烧室气流方向
环管形燃烧室
目前燃气轮机的燃烧室主要有四种类型:圆筒 形燃烧室、分管形燃烧室、环管形燃烧室、环形 燃烧室,后两种用得较多,下面介绍环管形燃烧 室。 环管形燃烧室只有一个整体的燃烧室,环绕 在燃气轮机的腰部,在燃烧室内有若干个火焰筒 (包括过渡段)。下图是由12个火焰筒组成的燃 烧室剖面图,12个火焰筒共用的空间就是燃烧室 的空间,也就是燃烧段气缸内环绕主轴的空间。 火焰筒绕燃气轮机主轴一周排列,过渡段出口对 向涡轮叶片。
离心式压缩机
三、燃气轮机的主要辅助部分
对于一台燃气轮机来说,除了主要部件外还必须有完善 的调节保安系统,(油系统—润滑油、控制油、液压油。超温、 气体泄露报警装置,轴瓦的振动位移以及温度,超速保护等) 此外还需要配备良好的附属系统和设备,包括:起动装置、燃 料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
轴流式压气机
压气机负责从周围大气中吸入空气,增压后供给燃烧室,从工作原 理上讲,主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原 理与离心式鼓风机(或离心式风筒)相同,用得较少,这里介绍轴流 式压气机。 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成,工作原理如同电 风扇的叶片,电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风;压气机的叶 轮旋转把空气推进气缸压缩。 为了生成高压空气,压气机在主轴轴向 装有多级叶轮,若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子,下 图一个13级压气机的转子,转子上的叶片与主轴一同旋转,称为动叶。 光有动叶还不能有效的压气,简单说,空气经过动叶后运动方向不单 是轴向前进,还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效 率大大降低。倘若这样一级级下去,压气机内的空气变成跟着转子旋 转的气团,根本无法正常压气。在每级动叶后每插入一级静止的叶片 (静叶),可改善这种状况。
燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气涡轮等组成。压气机有轴流式和离心 式两种,轴流式压气机效率较高,适用于大流量的场合。在小流量时, 轴流式压气机因后面几级叶片很短,效率低于离心式。功率为数兆瓦的 燃气轮机中,有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级,因而在达到 较高效率的同时又缩短了轴向长度。
燃烧室和涡轮不仅工作温度高,而且还承受燃气轮机在起动和停机时, 因温度剧烈变化引起的热冲击,工作条件恶劣,故它们是决定燃气轮机 寿命的关键部件。为确保有足够的寿命,这两大部件中工作条件最差的 零件如火焰筒和叶片等,须用镍基和钴基合金等高温材料制造,同时还 须用空气冷却来降低工作温度。
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