間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)

冷卻器和排氣回?zé)崞鹘M成的機(jī)器間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)01簡(jiǎn)介發(fā)展歷程優(yōu)點(diǎn)工作過(guò)程設(shè)計(jì)要求目錄03050204基本信息間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)是在簡(jiǎn)單循環(huán)的基礎(chǔ)上，增加壓縮空氣中間冷卻器和排氣回?zé)崞鹘M成的復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，由于加入了中間冷卻和回?zé)徇^(guò)程，使得其效率較簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)得到提升。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介將間冷循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)結(jié)合在一起就構(gòu)成了間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)。間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)是在簡(jiǎn)單循環(huán)的基礎(chǔ)上，在高、低壓氣機(jī)之間增加1個(gè)間冷器，在排氣出口增加1個(gè)回?zé)崞?。采用間冷器，降低了空氣進(jìn)入高壓壓氣機(jī)時(shí)的溫度，高壓壓氣機(jī)的壓縮耗功因此減少，整個(gè)機(jī)組的比功率得到提高；高壓壓氣機(jī)的出口溫度也相應(yīng)降低，這樣，回?zé)崞鲀蓚?cè)空氣和燃?xì)獾臏囟炔钤龃螅責(zé)崞餍室驳玫教岣?。采用間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)不僅能夠較大幅度提高燃?xì)廨啓C(jī)在額定工況下的效率、功率等總體性能，而且使機(jī)組在大部分功率工況下的經(jīng)濟(jì)性得到顯著改善。此外，采用緊湊而高效的回?zé)崞魇谷細(xì)廨啓C(jī)具有較低的排氣噪聲和紅外特征。工作過(guò)程工作過(guò)程間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)工作循環(huán)進(jìn)口空氣經(jīng)低壓壓氣機(jī)壓縮后(壓縮比約為總壓縮比的30%)，通過(guò)中冷器進(jìn)入高壓壓氣機(jī)。中冷器降低了空氣進(jìn)入高壓壓氣機(jī)時(shí)的溫度,高壓壓氣機(jī)的壓縮耗功因此減少，整個(gè)機(jī)組的比功率得到提高。同時(shí),由于中冷器的使用，高壓壓氣機(jī)的出口溫度也相應(yīng)降低，這樣，增加了回?zé)崞鲀蓚?cè)空氣和燃?xì)獾臏囟炔睿責(zé)崞骰責(zé)嵝室虼艘驳玫教岣?。從高壓壓氣機(jī)出來(lái)的壓縮空氣先通過(guò)回?zé)崞鳎談?dòng)力渦輪排氣中的熱量，這樣可相應(yīng)的減少為達(dá)到某一渦輪前進(jìn)口溫度而需要在燃燒室加入的熱量，降低燃油消耗率，這一效果在部分工況時(shí)特別顯著。發(fā)展歷程發(fā)展歷程早在1946年，Rolls2Royce公司就與英國(guó)海軍簽訂了生產(chǎn)艦用中冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)RM60的合同，并與次年開(kāi)始研制，要求機(jī)器在整個(gè)功率范圍內(nèi)有低的耗油率(尤其是部分負(fù)荷)。RM60設(shè)計(jì)功率4400kW，壽命1000h，燃?xì)獬鯗?27℃，增壓比18，這在當(dāng)初都是比較高的。1954年在“灰鵝”號(hào)炮艇上進(jìn)行航行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明RM60雖然達(dá)到了良好的部分負(fù)荷性能，卻使發(fā)動(dòng)機(jī)的購(gòu)置成本大大提高，且體積龐大，換熱器方面也存在問(wèn)題，像燃?xì)鈧?cè)煙灰沉積使回?zé)崞餍氏陆?，中冷器凝出的水滴?duì)壓氣機(jī)葉片產(chǎn)生侵蝕等等。另一方面，由于簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)在結(jié)構(gòu)和布置的緊湊性方面有顯著的優(yōu)點(diǎn)，加之當(dāng)時(shí)人們對(duì)巡航-加速相結(jié)合方案的強(qiáng)烈興趣，ICR技術(shù)未能獲得進(jìn)一步的發(fā)展。從那以后，艦用燃?xì)廨啓C(jī)均采用簡(jiǎn)單循環(huán)，第二代燃?xì)廨啓C(jī)也發(fā)展起來(lái)，其工作參數(shù)(燃?xì)獬鯗?，增壓?及各項(xiàng)性能指標(biāo)比第一代均有很大提高。然而，繼續(xù)提高燃?xì)廨啓C(jī)的工作參數(shù)遇到了更大的困難，且無(wú)論工作參數(shù)多高，其低負(fù)荷時(shí)燃耗率的惡化趨勢(shì)也不會(huì)發(fā)生本質(zhì)的變化，這是簡(jiǎn)單循環(huán)難以克服的缺點(diǎn)。因此，從八十年代開(kāi)始，美國(guó)轉(zhuǎn)向了對(duì)中冷回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的研究，此時(shí)，由于燃?xì)廨啓C(jī)和熱交換器方面的技術(shù)進(jìn)展，使中冷回?zé)嵫h(huán)在達(dá)到最高的循環(huán)效率、優(yōu)良的變工況性能的同時(shí)仍能使裝置結(jié)構(gòu)緊湊，特別適于艦用。1985年10月美國(guó)海軍同時(shí)與美國(guó)GE和英國(guó)Rolls2Royce公司(聯(lián)合Allison、Garrett公司)簽訂了兩個(gè)研制中冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)的合同。同時(shí)，德國(guó)的MTU公司慕尼黑分部也在論證研制ICR燃?xì)廨啓C(jī)。設(shè)計(jì)要求回?zé)崞髦虚g冷卻器設(shè)計(jì)要求中間冷卻器中冷器的使用可以明顯提高燃?xì)廨啓C(jī)的比功率，同時(shí)對(duì)部分工況時(shí)的效率改善也有幫助。設(shè)計(jì)中冷器時(shí)要注意限制空氣壓降，研究表明，如果空氣壓降過(guò)大，壓力損失以及由此帶來(lái)的氣體溫度升高會(huì)極大的抵消中冷器的中冷效果。此外，還要考慮其結(jié)構(gòu)和布置，應(yīng)盡量和母型機(jī)配合，降低流通損失、減小尺寸。需要注意的是，如果只單獨(dú)使用中冷器，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率將會(huì)降低，因?yàn)橹欣淦鲝难h(huán)中帶走了熱量，只有和回?zé)崞饕黄鹗褂茫拍茉谔岣弑裙Φ耐瑫r(shí)又提高循環(huán)效率?；?zé)崞骱?jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒產(chǎn)生的熱能中有近70%隨排氣而損失，用回?zé)崞骰厥諒U氣中熱能使循環(huán)具有更好的熱效率。燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞鞑幌裰欣淦髂菢有枰獓?yán)格限定壓降的范圍，保持較高的回?zé)嵝适瞧渲饕O(shè)計(jì)目標(biāo)。燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞鲗儆跉?氣熱交換器，氣體的換熱系數(shù)比較小，為達(dá)到一定的換熱效率，回?zé)崞鞯捏w積有可能變得很龐大。因此，回?zé)崞鞯倪x型是一個(gè)重要問(wèn)題，管殼式回?zé)崞鞯某叽绱?，旋轉(zhuǎn)式回?zé)崞鞯拿芊庑圆睿瑑H適于低壓應(yīng)用場(chǎng)合。一次表面式回?zé)崞鞯某叽珉m比板翅式回?zé)崞鞲。€是建議采用板翅式，主要是由于板翅式回?zé)崞鞯膹?qiáng)度、耐久性更好和易于建造大尺寸的回?zé)崞?。?yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)間冷回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是在簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)上增加了壓縮空