涡轮发动机

涡轮发动机是一种旋转流体机械，它将流动流体（液体或气体）的内能下降转化为机械旋转能（扭矩乘以速度），并通过其轴输出。

流体流动被叶片叶片周围的无湍流（层流）流动剥夺了其内能（主要由动能、位置能和压力能组成），传递给叶片的叶片。 关于这一点，然后将涡轮发电机设置为旋转，可用功率被传送到耦合机器，例如发电机。

用于发电厂（固定应用）以及飞机发动机（移动应用）的燃气轮机、蒸汽轮机和水力涡轮机是功率xxx的机器。 实现了高达近 600 MW 的燃气轮机输出。

当今xxx的核电站中可用的汽轮机输出功率达到近 1.8 吉瓦（位于芬兰 Olkiluoto 的核电站），汽轮机由多个单独的汽轮机（高压、中压和低压汽轮机）组成，用于大输出。

水力涡轮机 (Francis-涡轮发电机) 可以达到 700 兆瓦以上。

飞机发动机（喷气发动机），俗称涡轮发动机，可实现高达 510 kN 的推力。

莱昂哈德·欧拉 (Leonhard Euler) 在 18 世纪就已经奠定了计算任何类型的涡轮发动机 ntyp 的理论基础。

欧拉方程的基础可以在封闭系统中物质流的角动量守恒中找到：

D = m ⋅ v ⋅ r {displaystyle D=mcdot vcdot r}

子系统内动量的变化（此处：涡轮发动机叶片）会围绕涡轮发动机的中心产生扭矩：

M = d D d t = d c d t ⋅ r ⋅ m

有意义的是，只有部分流体流速可以传递部分扭矩，这在xxx规则的意义上垂直于枢轴点。 此类股票标有索引 u。

通常，多个桨轮（带有它们的活动叶片）连接到一个轴（轮毂）上。 连同外壳中的相关（导向叶片）一起，创建了所谓的叶片级。 叶片具有弯曲的轮廓，类似于飞机机翼。

如果涡轮发动机安装在流通式外壳中，则每个叶轮级前面都有一个导轮。 导流叶片从外壳突出到流动的介质中并赋予其角动量（涡流）。 扩散器中产生的涡流（动能）在后续叶轮中尽可能完全耗散，以便通过轮毂驱动安装有叶轮叶片的轴。 例如，轴的旋转可用于驱动发电机。 最终将水力、蒸汽或空气的机械流动能转化为电能。 惰轮和叶轮合称为一级。 在燃气轮机特别是蒸汽轮机的情况下，多个这样的级串联连接，而水轮机设计为一级。 那里当扩压器静止时，其导向叶片可连接到外壳的内部和外部，从而连接叶轮轴的轴承。

独立式涡轮发电机（例如在风力涡轮机中）通常没有导轮，只有一级。 叶轮对于级别的分类具有决定性作用 - 每个叶轮都是其自身级别的基础。

涡轮发电机n可以直接耦合到将机械旋转能转换为电能的高速发电机。 这些高速、低极发电机也称为涡轮发电机。 涡轮发电机和涡轮发电机的组合称为涡轮发电机组。

当一台涡轮发电机由压缩机和燃气或燃油燃烧系统提供动力时，整个系统称为“燃气轮机”。 例如，燃气轮机用于飞机、船舶或天然气和石油发电厂。

有些风力涡轮机设计为只有一个转子叶片（和一个配重），即所谓的单翼。

Ljungstrom 涡轮机是一种不需要导叶的蒸汽涡轮机。 由内向外呈放射状流动的涡轮发动机由两个互锁的两半组成，它们以相反的方向旋转。 一半的叶轮叶片充当另一半的导叶。

在冲击式和拉瓦尔水轮机中，扩压器减少为一个或多个喷嘴。

涡轮发动机根据不同的驱动介质区分：

• 1。 可压缩流体（热）
  • 燃气轮机
  • 汽轮机
  • 喷气发动机
  • 微型燃气轮机
• 2。 可压缩流体（非热流体）
  • 膨胀涡轮机
• 不可压缩流体（液压涡轮机）
  • 水轮机
  • 风力涡轮机

介质流向

• 轴向设计（例如卡普兰-滚轮发动机）
• 切向设计（例如 Tesla-涡轮发动机、Pelton-涡轮发动机）
• 径向设计（例如 Ljungstrom 涡轮机、混流式涡轮发电机）

• 高压或反应涡轮
• 重要或行动的涡轮