基于车用废气涡轮增压器的微型燃气动力发电方案设计摘要：以目前广泛使用的车用柴油机废气涡轮增压器为讨论对象，提出了基于车用涡轮增压器的微型燃气动力发电方案。通过燃气动力发电过程热力计算，验证了燃气动力发电方案的可行性，在此基础上对系统进行了结构设计，为样机的研制提供了参考。关键词：动力机械工程涡轮增压器微型燃气轮机燃气发电随着世界能源危机和环境污染的日益加剧，人们对动力设备的技术革新已开始从追求单一设备的高效率和低能耗向注重能源梯级、高效综合利用及环境保护等方向转变[1]。微型燃气轮机是新近进展起来的一类小型热力发动机，与其它往复式小型发电装置相比，微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。微型燃气轮机尺寸小、重量轻，工作时振动小，运行平稳，安装方便。辅助系统结构简单，无需用水冷却，因此运行维护费用大大低于柴油机[2]。由于运动部件和摩擦部件少，燃气初温较低，故机组工作寿命长。车用废气涡轮增压器利用了发动机废气中的能量，提高了发动机的经济性，被人们广泛地。目前车用废气涡轮增压器组件已经能够大批量生产，相关组件的成本低廉。其转子部分结构和运行参数与微型燃气轮机发电装置十分相似，因此利用车用废气涡轮增压器组件实现燃气动力发电过程，可以改善目前往复式发电装置存在的不足，具有很好的应用前景。本文根据燃气轮机发电的工作原理，以目前广泛使用的车用废气涡轮增压器为讨论对象，建立了系统工作过程的热力学模型，基于 MATLAB 程序讨论了燃气动力发电的可行性，并对系统的主要部件进行了选型讨论。1 微型燃气动力发电系统总体设计1.1 系统组成及工作原理系统由车用涡轮废气涡轮增压器、燃烧室、高速电机、电控单元和储能单元组成。工作时，由电控单元输出相应信号控制储能单元释放能量驱动电动机工作，带动压气机和涡轮旋转，向燃烧室提供空气。由燃烧室喷油器喷入的燃料与空气混合，高温燃气驱动涡轮转动，带动压气机和发电机做功，由机械能转化的电能储存在储能单元中，最后供负载使用。1.2 系统主要部件选型及结构设计1.2.1 车用废气涡轮增压器的选型系统在进行发电时，涡轮增压器组件在高转速、高压比的条件下运转。随着转速的提高，压气机叶轮受到很高的离心力作用，减小叶轮直径可以改善叶轮的受力情况。随着叶轮直径的减小，如何保持较高的效率和宽广的流量范围成为突出的矛盾，这需要选择合适的压气机叶轮叶型[3～4]。目前在车用涡轮增压器中大量使用效率...
