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1 # 邊遊邊唱
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2 # 安哥帶你看英國
本人剛好學飛機發動機,對發動機基本的原理還算比較清楚,就斗膽賣弄一番。
要回答這問題,我覺得首先得搞清楚燃氣輪機中渦輪的作用。
在燃氣輪機中,渦輪主要的作用是把燃燒室出來的高壓高溫燃氣的焓轉化為機械能的裝置,這點和航空發動機是一樣的。渦輪一般分為多級,所謂的一級就是靜子(導向器)+轉子(動葉)。
而每一渦輪級中,導向器和動葉的作用是不相同的,其中導葉的作用是:使燃氣膨脹並加快燃氣速度+降低燃氣溫度,而動葉的作用是:對外做功+使燃氣膨脹。這個其實就是伯努利方程。
所以每經過一級渦輪級,燃氣的溫度和壓力都會降低很多,(可以用下圖表示),所以燃氣輪機中渦輪進口的溫度肯定是最高的,我不知道燃氣輪機中最高可以達到多少度,最先進的發動機中,渦輪進口溫度一般可以達到2000K,這遠遠超過目前已知的所有材料的耐熱溫度,所以一般的渦輪葉片會採用單晶葉片,並且內部空心,引入冷氣對葉片進行冷卻。而越往後面的渦輪級,其溫度就越低,因此一般也就不會發生熱疲勞機高溫蠕變,所以也就不需要冷卻!
0—1表示一級導葉,1-2表示一級動葉,T0溫度,P0壓力,C0速度。
簡單說一下,一般重型燃氣輪機的透平級數為三級或四級。噴嘴(靜葉)在前,動葉在後,從燃燒室過來的高溫高壓氣體直接噴湧在第一級噴嘴上,而目前先進的燃機燃燒室溫度可達1500-1700攝氏度,透平第一級動靜葉組受如此大的熱衝擊後,基本上像麵條一樣在高速旋轉,因此第一級動靜葉組必須進行冷卻(一般為壓氣機抽氣冷卻)。
然後氣流順流道逐級膨脹做功,焓值(溫度)逐級下降,到了第二級後,一般就只進行動葉的空氣冷卻了。
待氣流到末級透平時,溫度一般已下降至600攝氏度左右,這個溫度對各家燃機巨頭的材料學水平來說,已經不算什麼大問題了,因此沒有必要再增加系統的複雜程度,進行末級透平的空氣冷卻了。不知這麼回答樓主是否滿意?