分流回热发动机

柳暗花明

想请大家帮忙看看，这个想法是否成立。

柳暗花明

          分流回热燃气轮机简介

        在介绍分流回热燃气轮机之前，先介绍一下回热燃气轮机。回热燃气轮机有很多优点：1.结构简单、重量轻、体积小，2.维修简便，3.冷起动性能好，4.负荷反应快，5.扭矩特性好，6.多种燃料性能好，7. 尾气污染排放低、排烟少、振动小、噪声低，
        美国M1坦克使用的AGT-1500发动机就是一种回热燃气轮机，为方便了解，此处将它的原理图画出（图1）：

        根据其燃油消耗率(标定)306g/千瓦•h计算的效率为25.59%(柴油燃烧值取4.601×107J/kg)，资料中AGT-1500随着负荷降低，效率降低较大。因为这个原因，限制了回热燃气轮机的使用范围，哪怕它有很多优点。
        回热燃气轮机在低负荷时的效率低的原因是由其结构决定的。内燃机的效率在其工作范围内与工作压强、温度成正比，回热燃气轮机当然也是如此。低负荷时，回热燃气轮机的工作温度降低，工作压强也随之降低，在这双重作用下，工作效率就降得更低。如果能做到工作压强降低而工作温度升高，那么效率就可以保持在一个较高的水平。问题是回热燃气轮机在每一个压缩气压都对应一个轮前温度和效率，很难调整。

        本文所述的分流回热燃气轮机主要解决低负荷时的效率降低的问题。其特点是在高压涡轮后或低压压气机后引出一根分流管，将一部分气体直接送到动力涡轮，减少了通过高、低压涡轮的气量；在燃烧温度不变的情况下，使压气机的获得的功率减少，气体的压强也减小了。换一个角度说，在气体的压强不变的情况下，燃烧温度升高了，因此提高了分流回热燃气轮机的效率。图2为后分流回热燃气轮机

        空气进入低压压气机压缩后，进入高压压气机压缩，然后进入换热管，与换热器内的高温废气换热。经换热升温的空气进入燃烧室燃烧，生成高温燃气进入高压涡轮。
        高温燃气驱动高压涡轮做功后，分成两路，一路小部分高温燃气经分流管、节流阀进入动力涡轮；另一路大部分高温燃气进入低压涡轮，驱动低压涡轮做功后，再进入动力涡轮。
        从低压涡轮及分流管过来的高温燃气驱动动力涡轮做功后，生成的废气进入换热器。废气在换热器内与换热管内的压缩空气换热后，温度进一步降低，然后排出。
        经计算，在满足换热器温度不超过864 K的条件下，后分流回热燃气轮机在工作压强为8.0 atm、工作温度为1327 K、分流系数为0.09时的效率为29.48%；在工作压强为3.0 atm、工作温度为1080 K、分流系数为0.24时的效率为26.96%。这个数值不算很高，与汽油机差不多，但在低负荷时效率较高。
        图3为前分流回热燃气轮机。

        在低压压气机后引出一根回流管至换热器，然后与低压涡轮连接。
        经计算，在满足换热器温度不超过864 K的条件下，前分流回热燃气轮机在工作压强为8.0 atm、工作温度为1466 K、分流系数为0.38时的效率为31.64%；在工作压强为3.0 atm、工作温度为1119 K、分流系数为0.2时的效率为29.56%。
        具体计算过程另文示出，以上的计算结果并不精确，只能用来判断趋势，因为高压涡轮、低压涡轮的功率分配比率不好确定，而且不断在变，其它的变量又太多了。计算结果提示，采用分流措施，可以使回热燃气轮机在低负荷时的效率下降不至于太多，且总体效率略有提升。

        与后分流回热燃气轮机相比，前分流回热燃气轮机的结构较复杂，效率略高。前分流结构可以降低喘振、壅塞的可能性。
        前、后分流回热燃气轮机都有一个问题，就是分流气体在进入涡轮时存在混流损耗。
        针对这个问题，将分流回热燃气轮机做了一些改进，其特点是：低压压气机与高压涡轮连接，高压压气机与低压涡轮连接；增加一个动力涡轮，专门用来吸收分流气体的功率；两个动力涡轮输出端合并，然后与换热器连接。（见图4，反置双轮前分流回热燃气轮机）

        反置双轮前分流回热燃气轮机的结构更复杂，高、低压压气机反置结构可以降低喘振、壅塞的可能性，双动力涡轮结构可以提高效率。

        本文对换热器的结构也做了改进的设想，图5、图6为换热器的结构。

        这个换热器的结构特点是换热管内装有螺旋翅片，受热膨胀后，可以和换热管内壁贴紧。气体在换热管内螺旋前进，靠近换热管内壁的气体压强增大，密度增加，换热效果较好。螺旋翅片加工、安装也较方便。

        根据资料，德国KBB公司的ST系列涡轮增压器的压比高达5.5，各型号的涡轮增压器匹配发动机后的效率可高达63%–70%；现代涡轴发动机的排气装置能做到使95％ 以上的燃气可用膨胀功通过自由祸轮转变为轴功率。这些技术是可以应用到分流回热燃气轮机上的。如果分流回热燃气轮机的压缩效率、膨胀效率能提高到0.85，换热器的工作温度上限能再提高100K至964K，则其效率能达到40%左右，这就可能可以替代柴油机了。
        分流回热燃气轮机并不是效率非常高的发动机，但由于采用分流技术，使其避免了回热燃气轮机低负荷时效率低的缺点。相反，分流回热燃气轮机在低负荷时效率较高，成为它的优点，同时保留了回热燃气轮机的一些优点，使其成为一种综合性能较好的发动机。另外其排放低的优点对解决目前大气污染也有一定意义。这使得分流回热燃气轮机有可能部分替代汽油机、柴油机。
        有关分流回热燃气轮机的原理在现有的资料、专利库中并未查到。但是从结构原理上讲，采用分流结构确实可以提高回热燃气轮机的效率。也许AGT-1500燃气轮机加一根分流管就能解决低负荷时效率低的问题。
        分流回热燃气轮机可能是一个有前途的项目，希望有关专业人士能够关注分流回热燃气轮机。

柳暗花明

怎么了？真的行不通？

denghaijun

内螺旋翅片不好安装，有带内翅片的管销售。这论坛里面懂燃气轮机的不多，楼主发错地方了。

柳暗花明

谢谢！
内螺旋翅片拉长后直径减小，就可以装进去了，不过这只是锦上添花，关键还是效率要能够提高。

柳暗花明

现有的汽、柴油机为了提高效率，采取了很多新技术，如缸内直喷、分层燃烧、高压共轨、便压缩比、均质压燃等等，这些可能都不如分流回热燃气轮机直接有效。分流回热燃气轮机可能是一种很有前途的发动机。

，真世界

可以使用93号汽油吗

柳暗花明

汽油、柴油、煤油、酒精、煤气，甚至香水都可以。

carboom

虽然没怎么看明白具体怎么回事，回头慢慢看。顶一个

lizimu001

慢慢看，慢慢学——

柳暗花明

谢谢顶帖，大家可以交流。