先修改下題目
蒸汽輪機(jī)和燃氣輪機(jī)
工作原理
原動(dòng)機(jī)主要分為電動(dòng)機(jī),蒸汽機(jī),內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。
蒸汽輪機(jī)屬于汽輪機(jī),而燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)。一般而言內(nèi)燃機(jī)的熱效率是高于汽輪機(jī)的。
下面的原理都是簡(jiǎn)述。
1.蒸汽輪機(jī)
主要包括鍋爐,汽輪機(jī)和冷凝器三個(gè)部分
簡(jiǎn)單描述一下,
燃料在鍋爐燃燒室中燃燒,把鍋爐中的水變?yōu)橐欢▔毫蜏囟鹊乃羝U羝ㄟ^(guò)管道進(jìn)入汽輪機(jī),膨脹做功推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。汽輪機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推動(dòng)船舶。做功后的蒸汽回到冷凝器被冷卻成水再送回鍋爐進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。如下圖,箭頭方向就是汽水循環(huán)走向。
汽輪機(jī)如下圖,上方那些大葉片就是蒸汽膨脹吹動(dòng)的轉(zhuǎn)子,它們轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸。
民用船舶里L(fēng)NG運(yùn)輸船會(huì)使用蒸汽輪機(jī),隨著LNG使用的發(fā)展,蒸汽輪機(jī)也許有一輪新發(fā)展。
2. 燃?xì)廨啓C(jī)
也是三個(gè)部分,壓氣機(jī),燃燒室和燃?xì)鉁u輪。
最簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)就是走馬燈,元宵節(jié)的時(shí)候可以去觀察下^_^
空氣從空氣入口進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī),高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)把空氣壓縮為高壓空氣后送入燃燒室,燃料在燃燒室燃燒,產(chǎn)生高溫高壓空氣,高溫高壓空氣在渦輪機(jī)中膨脹做功推動(dòng)渦輪做功。
如下圖
航空用燃?xì)廨啓C(jī)剖面圖如下。
優(yōu)缺點(diǎn)(和柴油機(jī)相比)
1.蒸汽輪機(jī)
優(yōu)點(diǎn):
1)單機(jī)功率大
2)蒸汽輪機(jī)是高速旋裝機(jī)械,振動(dòng)和噪聲較小
3)工作平穩(wěn),摩擦部分少,所以可靠性高,壽命長(zhǎng)。
4)反正就是燒了加熱用,燃料要求低,劣質(zhì)的煤和油都能用。
缺點(diǎn):
1)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程長(zhǎng)且復(fù)雜,所以熱效率低,油耗高,經(jīng)濟(jì)型差
2)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速高,且不能直接反轉(zhuǎn),船用時(shí)必須配備大減速比的減速齒輪以及倒車的齒輪箱,這些設(shè)備會(huì)降低傳動(dòng)效率。
3)鍋爐從冷態(tài)到產(chǎn)生蒸汽要比較長(zhǎng)的時(shí)間,機(jī)動(dòng)性較差。
4)裝置設(shè)備多,復(fù)雜,整體的重量和尺度較大。
2.燃?xì)廨啓C(jī)
優(yōu)點(diǎn):
1)非常高的動(dòng)力重量比,也就是同功率下,重量最小,同重量時(shí),功率最高。
2)振動(dòng)和噪聲較小
3)低工作壓力
4)燃燒充分,CO和碳?xì)浠衔锷⑹佟?br>缺點(diǎn):
1)貴,高速高溫的環(huán)境對(duì)于制造材料和工藝的要求非常高。
2)用起來(lái)也貴,油耗高。熱效率比蒸汽輪機(jī)高但是還是遠(yuǎn)低于柴油機(jī)。特別是怠速情況下,油耗非常高。052系列用的GT25000熱效率也就38%,柴油機(jī)隨便都過(guò)50%
3)變功率時(shí)反應(yīng)比柴油機(jī)慢,也就是加速減速反應(yīng)慢。也不能倒車。燃?xì)廨啓C(jī)最好在穩(wěn)定的工況下工作,變速很慢,所以汽車上很難用這東西。
4)壽命短(還是貴)
從20世紀(jì)初到80年代,蒸汽輪機(jī)一直是軍艦的主流配置。
從1980年開(kāi)始,慢慢的蒸汽輪機(jī)被燃?xì)廨啓C(jī)所替代,因?yàn)閷?duì)加速性能和靈活性的要求,現(xiàn)在海軍的主流已經(jīng)是燃?xì)廨啓C(jī)了。英國(guó)海軍1993年退役了最后一艘蒸汽輪機(jī)軍艦,法國(guó)海軍2013年退役了最后一艘。美國(guó)除了核動(dòng)力之外,只有很少數(shù)的蒸汽輪機(jī)船舶了。我們的新船也基本都是燃?xì)廨啓C(jī)了,不過(guò)新航母估計(jì)不是。
英國(guó)的航母使用燃柴混合推進(jìn),4臺(tái)瓦錫蘭柴油機(jī)配2臺(tái)MT30燃?xì)廨啓C(jī)。幾臺(tái)設(shè)備并網(wǎng)發(fā)電,電動(dòng)機(jī)推動(dòng)螺旋槳。兼顧戰(zhàn)斗需要和經(jīng)濟(jì)性。
2000年后研發(fā)新款大功率船用燃?xì)廨啓C(jī)的只有美國(guó)的GE和英國(guó)的RoRo。其他的都是老款了,包括052D用的GT25000,希望我們能弄出自己的新型大功率燃?xì)廨啓C(jī)。





