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燃气轮机工作原理

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  • 2025-10-16
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涡轮式动力系统的工作原理:

一、空气压缩

在涡轮式动力系统中,首先通过压气机将外界的空气吸入,经过一系列的压缩步骤,空气逐渐被压缩,其压力和温度在此过程中显著提升。这一阶段的目的是为后续的燃烧过程提供高能量状态的工质。压气机的构造通常包含多级叶轮,而这些叶轮的驱动能耗占据了涡轮输出功的很大一部分,大约在50%-70%。

二、燃烧释能

压缩空气进入燃烧室后,与喷入的燃料(如天然气、柴油等)进行混合,并在那里发生剧烈的燃烧反应。在这一阶段,燃料的化学能被转化为高温燃气的内能,燃气温度可高达1000℃以上,同时压力也会进一步升高。

三、膨胀做功

高温高压的燃气冲击涡轮叶片,推动涡轮进行高速旋转。这一过程中,热能被转化为机械能。值得注意的是,涡轮与压气机是同轴连接的,涡轮输出的功中约有2/3用于驱动压气机,以维持整个循环的运行,而剩余的1/3则作为有效的输出功率。

四、循环与输出

废气通过排气系统排出后,新的空气继续补充进来,从而形成一个连续的热力循环。这个系统通过机械能驱动发电机、螺旋桨等负载,或者通过减速装置来满足不同的转速需求。

从热力学的角度来看,这个系统实现了从化学能到内能,再到机械能的转化过程。其工作原理与走马灯的热气流驱动原理有着相似之处,都是依赖于流体的膨胀来做功。这种转化过程使得涡轮式动力系统能够高效、连续地为我们提供动力。

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