发动机如何提高燃烧效率(涡轮发动机燃烧室的作用)

导语：「行业洞察」如何提高燃机燃烧效率？涡轮进气冷却系统解析

冷却涡轮进气是提高燃烧效率（从而提高涡轮性能）的最直接和最具成本效益的方法之一。原因很简单：较冷的空气比较热的空气密度大。燃气轮机结合燃料和空气来产生热量。高密度的冷却进气意味着有更多的资源用于燃烧反应。

由于涡轮依赖于燃气轮机周围的环境空气，在闷热的气候下（或在气候更多变的炎热夏季）运行的涡轮效率会降低。这与燃烧温度无关，而是与反应所需的成分有关。热的、低密度的空气要求进气系统和压缩机在进气上消耗更多的能量，以达到燃烧所需的空气量。这也减少了涡轮可以燃烧的总燃料。

用进气冷却（IAC）系统冷却过的空气有助于涡轮保持良好的空气燃料比。空气的高密度增加了质量流率，为燃烧提供了更多的燃料，并使得压缩机和进气系统做更少的工作，所有这些都提高了性能效率。

进气式冷却系统的两种主要类型

如果您的涡轮在没有充足的冷环境空气的地区运行，您可以用两种主要的IAC方式来冷却进气：蒸发冷却器或机械冷却器。

1.蒸发式冷却

这种方法包括在进气口上喷水，通过蒸发来冷却空气，这与你的身体用汗水来冷却自己的方式不一样。当入口空气通过蒸发式冷却器时，释放到空气中的水分蒸发，并带走一些热能。

下游除雾器可以捕获杂散的水滴，确保它们不会进入压缩机。排水器也是必要的，以解决在这个过程中在相关表面收集的水滴。干燥、干旱的气候是蒸发冷却的理想环境，因为空气会有更多的能力来吸收水蒸气，而潮湿的气候会限制蒸发，因此限制了冷却潜力。

2.机械制冷

冷水机往往靠电力运行，并且不太依赖环境空气的质量来获得最佳效果。这是因为冷却器以冷凝的形式主动从空气中去除水蒸气，这是冷却过程的副产品。机械冷却是通过将入口空气通过冷却线圈来完成的。来自入口空气的热能转移到线圈中，并从那里进入线圈的冷却剂。如果冷却使空气温度下降到凝结点以下，一些冷却就会因凝结过程而损失，必须有保护措施以防止IAC系统冻结。

涡轮进气口冷却带来的燃烧效率提升

研究表明，密度大、温度低的空气可以提高燃烧效率和发电量。在IAC的两种主要风格之间，蒸发式冷却的影响更为有限。

例如，研究表明，在起始环境空气温度为37℃的情况下，吸收式制冷机可以实现25.47%的功率和33.66%的效率的提高，从而使平均电价节省约13%。相比之下，在同样的情况下，蒸发式冷却器将提供 5.56%的功率和1.55%的效率，并节省3%的平均电价。

这是因为冷却器和雾化器可以将进口空气温度降低到湿球温度的1-2度之内，但不能再进一步。另一方面，冷却器和机械制冷可以将入口空气冷却到露点以下，从而进一步提高燃烧效率。

然而，结冰应该始终是强冷风机的一个问题。当气流在压缩机入口处加速时产生的冰片可能是灾难性的。高速的冰片可以引起强烈的振动，并对燃气轮机叶片造成严重损害。由于这个原因，OEM对低于45F-50F范围的冷却有严格的规定。

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