微型燃气轮机(Microturbine)是指单机功率范围为25~500kW之间,转速为每分钟几万到十几万转,以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的新一代小型热力发动机。它将机器中产生热能,并经过热力学的冲程循环把热能转换成机械能,是机组的动力源。它通常由压缩机、涡轮机、燃烧室和回热器组成。其基本原理是由下述四个冲程循环组成(见图2-4):
1)压缩——大气被压缩(A—B)。
2)燃烧——加入燃料到压缩空气中并点燃(B—C)。
3)膨胀——燃烧气体经过喷口膨胀(C—D)。
4)排气——燃烧气体排除到大气中(D—A)。
理论上微型燃气轮机内部的空气(或气体)在压缩和膨胀循环中,与机外环境不产生热交换,即空气(或气体)在绝热状态下工作;同时在理论上也认为在燃烧和排气循环中,是在等压状态下产生热量和排出热量,因此闭合的热力循环中包含两个绝热和两个等压状态。微型燃气轮机四个冲程的热力循环见表2-1。(www.daowen.com)
表2-1 微型燃气轮机四个冲程的热力循环
与往复式内燃机工作不同,燃气轮机的热力学工作过程是连续的。因此,压缩机不断把压缩空气送出,在燃烧室中不断燃烧,微型燃气轮机不断地输出功率。
微型燃气轮机工作原理见图2-5。压缩机连续地从大气中吸入空气并将其压缩;然后进入回热器进行预热;预热后的空气进入燃烧室,与喷入的燃油混合后燃烧,成为高温燃气;随即流入燃气涡轮机中膨胀作功,推动涡轮机叶轮带着压缩机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气作功能力显著提高,因而燃气涡轮机在带动压缩机的同时,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,一般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。
图2-5 微型燃气轮机工作原理
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