涡轮机作为微型燃气轮机发电系统的做功元件，是整个系统的核心部件。微型燃气轮机上经常使用的涡轮机有向心涡轮机和轴流涡轮机。

1.向心涡轮机与轴流式涡轮机的比较

单级向心涡轮机与单级轴流式涡轮机相比，具有以下优点：

1）设计得当时，级的余速损失和叶轮中的流动损失都比较小，因此有可能获得较高的轮周效率。在体积流量较小的情况下这点表现更为明显。

2）由于向心涡轮机可以允许较高的轮周速度，所以一级中能转化较大的焓降。

3）向心涡轮机对于它的动叶的气动性能要求较低。即使叶片的几何形状制造不太精确，叶片表面的粗糙度较大，涡轮机的效率也不会受到太大的影响。使得在制造其叶轮时有可能采用比较简单、高效率的工艺。

4）叶轮外轮廓与壳体间的间隙对向心涡轮机的效率影响小。根据实验数据表明，在向心涡轮机级中，当此间隙变化1％，效率变化为0.7％～1.0％；而在轴流涡轮机中，相应的效率变化为2％～2.5％。

5）重量较轻，结构简单可靠，叶片数目少，大大降低了制造成本。(www.daowen.com)

6）可以利用可调的导向叶片来实现流量调节和涡轮机的反向运行，使向心涡轮机具有较宽的运行范围。

当然，向心涡轮机也存在一些缺点：径向外壳尺寸较大、工作转速很高，特别是在流量小、焓降大的情况下，将降低轴承的可靠性和提高减速装置的传动比；大功率与多级的向心涡轮机较难实现；叶轮全部与燃气接触，受热面积大，转子内温度梯度大，热应力大。

单级向心涡轮机的优点与缺点相比，优点是主要的。向心涡轮机特别适用于小流量、高压比的情况。

2.向心涡轮机的工作原理

图3-21 向心涡轮机的速度三角形

当向心涡轮机工作时，总温为T₀、总压为p₀的工质，以一定的速度c₀进入向心涡轮机；气体进入向心涡轮机后，首先在导向装置中膨胀加速。在导向装置的出口，气体的速度增大到c₁，压力和温度则分别降到p₁和T₁；然后，气流以w的相对速度流入高速旋转的叶轮，叶轮入口处的轮周速度为u₁；气体在叶轮内继续做功，在叶轮的出口处气体的压力降到p₂，温度为T₂；最后，工质通过出口扩压器或排气管排入大气，或输往后继的工艺管道中。气体在叶轮进出口的流动情况，可以用如图3-21所示的速度三角形表示。叶轮入口角β_1b和气流角β₁的差值，称为叶轮入口冲角i_j，即i_j＝β_1b－β₁。