PDF《燃气涡轮机之应用与效能提升》

篇名 燃气涡轮机之应用与效能提升 作者 国立东港海事.

轮机科三年甲班.苏文庆 燃气涡轮机应用与效能提升 壹、前言 1935~1945,出现之喷射引擎(Jet engine),由於当时使 用於航空之往复式汽油机,其输出马力达到 3,000~3,500 马 力时,就发现引擎机构复杂,重量增大,此点就是该种引擎 马力增大所受之限制因素.取而代之而起者,为涡轮喷射引 擎(Turbo-jet engine).该引擎舍弃活塞(Piston)之方式, 组合了压缩机(Compressor),燃烧室(Combusion chamber)及 涡轮机(Turbine),使用燃气以旋转运动,获得动力 (Thrust).法国之 Mosserchmidtl 在1939 年,将Hes

3 B(推力500kg),装於喷射飞机(Jet aircraft),成为世界上第一 架成功之创作.

1941 年5月24 日,英国 Witlle 发明 W-1,装有涡轮喷射 引擎之 Globster E28/29,有605km/hr 时速之飞行.当时, W-1 之推力仅仅 385kg,由此启发,其发展势如破竹.静止推 力进展到 1,000kg,2,000kg,甚至 3,000kg.现在,推力程 度已达 4,500~10,000 kg 左右之喷射引擎装置数部.可达 1,000~2,000 km/hr 之平音速,进而超音波之飞行,亦易如反 掌.此为二次大战终了时飞行速度之 2~4 倍.喷射引擎为发 展高速化之最大原动机,该引擎由军用推展到民用,今日航 空原动机几乎已全为喷射引擎之天下. 比喷射引擎进展叫迟者为螺旋桨(Propeller)与燃气涡轮 机之组合型,谓之涡轮螺旋引擎(Turbo-prop en-gine)或(Jet prop),起源於英国.而后移到运输机或民航客机装配, 具有 600~800km/hr 高速,因引擎震动少,为旅客所称赞. 贰、正文

一、燃气涡轮机之发展与背景(注一) 在自然界,乌贼比科学家还要早想到,利用喷射方式来 作自身推进.这是早期利用「反作用」动力原理的例子;

然而,直到近年来我们才有「反作用」原理的实际应用.这种 迟延是由於在工程、燃料、冶金(金属科学)方面的技术发展 程序缓慢所导致的结果. 在西元第一与第三世纪之间,埃及之亚历山大港有一位 发明家Hero曾述及有关第一部「喷射发动机」所考虑的 事宜.许多资料亦证实,他是一位发明家.不论事实如何, 与回转装置相同之装备,在西元前

250 年已经存在.回顾历 史,许多例子显示,其他的科学家运用燃气膨胀的原理作功, 这些例子有 Le-onardo da Vinci 与Giovanni Branca 的发明. 西元

1680 年代的牛顿(Sir Isaac Newton)描述了运动定律. 所有使用喷射推进的装置都基於这些定律.牛顿蒸汽马车是 反作用原理的一个例子. 西元

1791 年第一个使用近代燃气涡轮热力循理原理的设 计专利由一英国人 John Barber 获得,它也被利用来做喷射 推进的一种方法.

1930 年,另一个英国人 Sir Frank Whittle 发明了今日 我们所知道的燃气涡轮机.他的发明,用於喷射机的发动机. whittle 运用他自己的构想,加上 Coley 和Moss 等科学家的 协助,经过几次的失败后,终於使这部燃气涡轮机开始运转, 到目前为止所有燃气涡轮机的早期奋斗者,都是来自欧洲和 东方. 直到

1941 年,美国科学界才开始研究燃气涡轮机,而后 通用电气公司(General Electric)订造了由外国人设计,美 国人制造的飞机发动机后,美国正式进入燃气涡轮机的领域, 当时的发动机与机身,均同时在一年内完成,1942 年10 月终 於使第一架喷射飞机在美国飞行.

1941 年末期,西屋公司(Westinghouse Corporation)开 始从基本的设计,制造全由美国人来完成的燃气涡轮机.工 程师们设计了第一部轴流式(Axial-flovo)压缩机及环状燃烧 室,这两种设计观念,后迭经修改一直沿用至今,仍是大多 数发动机的基本概念. 使用燃气涡轮机来推进船只的观念应追溯至