開式燃氣輪機和閉式燃氣輪機的區別

一種將天然氣或其他燃料氣體的能量轉換為機械旋轉能量的內燃機稱為燃氣輪機。簡單來說，燃氣輪機是一種由燃料氣體燃燒產生的熱氣體膨脹驅動的渦輪機。

燃氣輪機主要分為兩種型別，即：

  • 開式燃氣輪機

  • 閉式燃氣輪機

本文透過考慮基本定義、工作流體、熱輸入方式、效率、成本等引數，全面瞭解開式燃氣輪機和閉式燃氣輪機的區別。

什麼是開式燃氣輪機？

一種燃氣輪機，其中液體燃料燃燒產生的熱氣體用來旋轉渦輪機，剩餘的熱量排放到大氣中，稱為開式燃氣輪機。開式迴圈燃氣輪機的示意圖如圖 1 所示。

開式燃氣輪機的主要部件包括：壓縮機、燃燒室和渦輪機組。在開式燃氣輪機中，壓縮機從大氣中吸入新鮮空氣並壓縮它，然後將壓縮空氣與燃料混合並噴射到燃燒室。在燃燒室中，燃料燃燒使壓縮空氣的溫度升高。這些高壓熱氣體透過渦輪葉片使渦輪旋轉。

最後，在旋轉渦輪機後，氣體排放到大氣中，壓縮機吸入新鮮大氣重複該過程。

什麼是閉式燃氣輪機？

閉式燃氣輪機是一種空氣在渦輪機內連續迴圈的燃氣輪機。因此，在閉式迴圈燃氣輪機的情況下，燃料氣體形成一個封閉的熱力學系統，其中廢氣不會排放到大氣中，而是由冷卻室冷卻並返回壓縮機。

閉式燃氣輪機由壓縮機、加熱室、燃氣輪機和冷卻室組成。這種型別的燃氣輪機基於布雷頓迴圈工作。其中工作流體反覆使用，不會離開渦輪系統。

在閉式燃氣輪機中，氣體或空氣由壓縮機壓縮，然後流入加熱室。在加熱室中，壓縮空氣或氣體在透過渦輪葉片之前，藉助外部熱源提供的熱量進行加熱。當這些熱壓縮氣體流過渦輪葉片時，它們膨脹並旋轉渦輪，最後進入冷卻室，在那裡它們被冷卻，氣體再次進入壓縮機以重複迴圈。

開式迴圈和閉式迴圈燃氣輪機的區別

開式燃氣輪機和閉式燃氣輪機的主要區別列在下表中：

區別依據 開式燃氣輪機 閉式燃氣輪機
定義 工作流體（熱氣體）在旋轉渦輪機後排放到大氣中的燃氣輪機型別稱為開式燃氣輪機。 閉式燃氣輪機是指工作流體（熱氣體）反覆迴圈而不會排放到大氣中的燃氣輪機。
壓縮空氣的加熱 在開式燃氣輪機中，壓縮空氣在燃燒室中加熱。 在閉式燃氣輪機中，壓縮空氣透過外部熱源提供的熱量在加熱室中加熱。
氣體量 開式燃氣輪機涉及燃燒產物和壓縮熱空氣的混合。因此，氣體量在整個迴圈中並不保持不變。 在閉式燃氣輪機中，熱量由外部熱源提供。因此，氣體量在整個迴圈中保持不變。
排出的氣體 在開式燃氣輪機中，旋轉渦輪機後的氣體排放到大氣中。 在閉式燃氣輪機中，透過渦輪機後的氣體不會排放到大氣中，而是進入冷卻室。
工作流體的迴圈 在開式燃氣輪機的情況下，工作流體不斷被新鮮流體取代。 閉式燃氣輪機涉及工作流體的連續迴圈。
工作流體 大氣空氣用作開式燃氣輪機中的工作流體。 在閉式燃氣輪機中，可以使用任何具有良好熱力學特性的流體，例如空氣、氦氣、二氧化碳、氮氣等。
熱效率 開式燃氣輪機的熱效率低於閉式燃氣輪機。 閉式燃氣輪機的熱效率更高。
工作流體的損失 由於迴圈是開放的，因此工作流體存在損失。 閉式燃氣輪機中沒有工作流體的損失。
電廠質量 使用開式燃氣輪機時，電廠的質量或每千瓦的質量更小。 在閉式燃氣輪機的情況下，電廠的質量更大。
渦輪葉片的壽命 渦輪葉片由於直接接觸燃燒產物而更容易損壞。因此，葉片的壽命較短。 在閉式燃氣輪機中，渦輪葉片的壽命更長，因為它們不會直接接觸燃燒產物。
部分負荷效率 開式燃氣輪機的部分負荷效率較低。 閉式燃氣輪機的部分負荷效率較高。
工作壓力 開式燃氣輪機在低壓下執行。 閉式燃氣輪機在較高壓力下執行。
維護成本 開式燃氣輪機的維護成本較低。 閉式燃氣輪機的維護成本相對較高。
控制 在開式渦輪機中，很容易控制負載或發電量。 在閉式燃氣輪機的情況下，難以控制負載和發電量。
構造與成本 開式迴圈燃氣輪機的結構簡單，成本低。 閉式迴圈燃氣輪機結構複雜，成本高。
適用性 開式燃氣輪機最適合於渦輪機排放到大氣中的移動車輛。 閉式燃氣輪機適用於固定式應用，例如燃氣輪機電廠。

結論

開式和閉式燃氣輪機之間最顯著的區別在於，在開式燃氣輪機中，排放物排放到大氣中；而在閉式燃氣輪機中，廢氣被冷卻並再次供應給壓縮機以重複迴圈。

更新時間： 2022 年 8 月 3 日

19K+ 次檢視

開啟您的 職業生涯

透過完成課程獲得認證

開始
廣告
© . All rights reserved.