那么和传统的往复式内燃机相比,燃气轮机采用了完全不同的循环形式,本体结构也完全不同,所以两者的优劣势差异非常显著。燃气轮机的优势可以分为以下几点:
1、与往复式发动机相比,燃气轮机的功率重量比非常高,可以理解为更小的自重能爆发更强的动力。
2、比相同额定功率的大多数往复式发动机的尺寸更小。
3、主轴平稳旋转时所产生的振动远小于往复式发动机。
4、与往复式发动机相比,运动部件更少,因此维护成本更低,使用寿命内的可靠性/可用性更高。
5、更高的可靠性,特别是在需要持续高功率输出的应用中。
6、废热几乎全部在废气中消散。这会产生高温废气流,非常适用于联合循环中的沸水或热电联产。
7、一般而言,峰值燃烧压力低于往复式发动机。
8、润滑油成本和消耗量低。
9、可以使用多种燃料。
10、由于会吸收过量空气、并且完全燃烧,CO和HC等有毒元素排放量非常低。
而缺点也显而易见,由于需要使用特殊材料制造燃烧室等零部件,所以核心发动机成本可能很高。其次怠速时的效率低于往复式发动机,这是因为在燃烧过程中,车用燃气轮机的燃烧过程是连续不间断进行的,燃料在燃烧室中持续燃烧。在怠速时,由于负载较低,燃气轮机的燃烧过程可能不充分,导致燃料的利用率降低,从而降低了效率。
同时,车用燃气轮机中的压气机需要消耗一定的功率来压缩进气空气,以提供足够的气体压力供燃烧室使用。在怠速时,压气机的负载较低,相对来说效率也会降低。并且其机械摩擦损失更大,车用燃气轮机中的旋转部件(如涡轮、轴承等)会产生一定的机械摩擦损失,在怠速时,由于转速较低,摩擦损失相对较大,从而降低了效率。
卡友可以简单理解为,往复式发动机在怠速时的效率相对较高。往复式发动机的燃烧过程是间歇性的,每个气缸在每个往复运动周期内都会进行燃烧。这样可以确保燃料在燃烧室中得到充分利用,提高了效率,此外,往复式发动机在怠速时可以更好地控制燃料供给和点火时机,以提高燃烧效率。
1963年正在克莱斯勒工厂装车的燃气轮机
需要注意的是,车用燃气轮机在高负载和高转速条件下通常具有更高的效率和功率输出。因此,车用燃气轮机在高速公路等需要高功率输出的情况下,相对于往复式发动机具有更好的性能。不过在60年代时,燃气轮机的技术还没有现阶段发达,所以当年燃气轮机的燃油及经济性确实没有往复式发动机理想。
燃气轮机对比往复式发动机
而且它比往复式发动机启动时间更长,车用燃气轮机是一种连续旋转的发动机,其工作原理涉及压气机、燃烧室和涡轮。在启动过程中,需要通过外部的启动设备(如电动机或辅助动力装置)提供足够的转动力矩来旋转整个燃气轮机,使其达到启动速度,这需要一定的时间和能量来实现。
此外,车用燃气轮机在启动过程中还需要完成一系列复杂的操作,卡友可以脑补飞行员的起飞操作,例如燃料供应和点火系统的启动、压气机和涡轮的同步等,这些步骤需要时间来确保燃气轮机能够正常启动并达到稳定运行状态。最后则是运行噪音,燃气轮机特有的呜铭声很难抑制,工程师能做的只有强化车内隔音,或者在发动机仓中作更好的隔音。
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