燃气轮机发展历程:从北宋走马灯到现代商用化的挑战与突破
燃气轮机以空气作为工作介质,通过液体或气体燃料的燃烧,能够使空气被加温并且增压,进而带动压气机和涡轮高速旋转,把燃料的化学能转化为有用功,它是一种内燃式热力发动机,具备效率高、低污染、可靠性高以及便于维护等优点。然而,因为燃气轮机对空气动力学以及高温材料有着较高的要求,所以要将其商用化,确实不是一件简单的事情。下面,小编就带您来看看燃气轮机的发展历程吧!一、萌芽阶段
公元 960 年到 1279 年期间,在我国的北宋时期出现了走马灯。它的原理为,借助蜡烛燃烧时所产生的热气,去推动顶部的叶轮进行旋转。
走马灯
1791 年,英国人约翰·巴贝尔首次使用“燃气轮机”这一名词。他提出了燃气轮机具体的设计方案,还申请登记了第一个燃气轮机设计专利。
巴贝尔的设计
二、工业试用阶段
19 世纪,有很多人提出了各式各样的燃气轮机设计方案,并且还进行了相关试验。其中一位著名的代表人物是德国的斯托尔兹(F.)。他制造了燃气轮机技术装置。然而,很遗憾的是,这个装置一直都没有能够脱离外界动力的帮助,最终导致试验宣告失败。
1905 年,法国人勒梅尔(L.)和阿芒戈(R.)成功制造出了一台燃气轮机,其型式与现代的相同。这台燃气轮机是世界上第一台能够输出有效功率的。然而,由于它的输出效率仅为 3%至 4%,所以不具备实用价值。
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1939 年,瑞士的 BBC 公司制造出了一台用于发电的燃气轮机并且投入到商业应用当中。在这同一年,德国工厂所设计的第一台燃气涡轮喷气发动机完成了地面试车,之后还装机进行了试飞并且获得了成功。后来,人们将这一年认定为燃气涡轮发动机取得成功的年份,这也标志着燃气轮机发展到了成熟阶段,进入了能够实际应用的阶段。
瑞士BBC公司制造的
世界上第一台发电用燃气轮机机组示意图
三、广泛应用阶段
在各领域的应用得以迅速发展
上世纪 80 年代起,燃气轮机在发达国家开始在动力能源等领域广泛应用。
同时,通用公司的驱动和发电用中小型燃气轮机产品体系,索拉公司的驱动和发电用中小型燃气轮机产品体系,罗罗公司的驱动和发电用中小型燃气轮机产品体系,也代表了国际燃气轮机制造业的最高水平。
中国航发在国内研发制造的轻型燃气轮机,在舰船动力领域得到了广泛应用。
我国航空发动机行业在军民融合发展期间,先以航空发动机研制为基础,设计并生产了重、轻、微系列的燃气轮机。接着构建起了一条完整的燃机产业链,涵盖了型号研制、工程服务、市场开拓以及投融资项目等方面。国产燃机在船舶、石化、能源、通讯、电力、交通等行业都发挥了巨大的作用。
车载式燃气轮机应急发电机组
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R0110重型燃气轮机
四、未来发展趋势
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燃气轮机技术日益完善,其热力参数得以不断优化,燃气轮机的空气流量在增大,功率在提升,总压比在提高,效率也在增加。
02
燃气轮机燃烧室技术取得进步,采用了干式低排放等燃烧技术,使得燃气轮机污染排放物明显降低。
03
燃气轮机引用了先进材料、涂层、冷却技术以及模块化设计方法,这些技术的应用极大提高了燃气轮机的可靠性和可维修性,使其可靠性和可维修性不断提高。
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