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微型燃气轮机(为什么说微型燃气轮机才是汽车工业的未来?)

微型燃气轮机(为什么说微型燃气轮机才是汽车工业的未来?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议

本文目录

  • 1、为什么说微型燃气轮机才是汽车工业的未来?
  • 2、微型燃气轮机的现状?
  • 3、燃气轮机与微型燃气轮机区别?
  • 4、为何微型燃气轮机不能在汽车上得到应用?
  • 5、东方电气50mw重型燃气轮机,在世界上属于什么水平?
  • 6、燃气轮机与微型燃气轮机区别?
  • 7、如果改变微型燃气轮机的输出功率,需要进行怎样的调节?
  • 8、勒克莱尔VS豹2A6,孰强孰弱?
  • 9、未来燃油车会不会被新能源车完全取代?如果被取代,大概还要多少年?
  • 正文

    1、为什么说微型燃气轮机才是汽车工业的未来?

    这个问题很高端啊

    头条里可能大部分人都不知道什么是燃气轮机,更不知道乘用车用的微型燃气轮机

    不去解释什么是燃气轮机了,就说说为什么“微型燃气轮机才是汽车工业的未来”

    这主要体现在三个方面

    1、能源的来源更灵活

    目前的汽车要么用汽油,要么用柴油,极个别的会使用天然气等。但燃气轮机不挑食,它不但可以和汽柴油,还可以喝氢、天然气、酒精、煤油,甚至可再生能源

    燃气轮机可以将这些能源通过压缩燃烧,从而产生电力,最后直接用电驱动车辆前进

    想象一下你开着车外出,碰到加油站就加油,碰到加氢站就加氢,碰到充电站就充电,实在不行了直接买酒精也可以加

    这大大扩展了汽车日常使用的能源补充结构,方便了消费者的日常使用习惯

    2、热效率和排放标准更高

    普通内燃机的热效率很低,而目前微型燃气轮机的热效率已经可以轻松突破35%

    更重要的是,普通内燃机做功后热量会随着废气一同排除

    但燃气轮机排气的热量还可以用于其他的用途,例如给电池提供额外的供电,这就是所谓的热电联供(电厂里常见)

    通过热电联供的配合,燃气轮机的综合发电热效率可以达到80%

    同时因为热效率高,所以微型燃气轮机的排放标准可以做到更高

    所以综合来说,微型燃气轮机车改变了能源供给结构,提高了能量利用率

    如果可以解决成本和体积问题,微型燃气轮机完全可以做到普通燃油车1::1的替代,碾压目前一切的新能源车

    补充说明:很多人都把燃气轮机上车当真了,这里说明一下,这仅仅是从技术角度回答楼主的提问,不代表现实中就真的可以用燃气轮机装车,毕竟还有太多例如体积、成本、噪音、油耗等问题需要解决

    这就是个开脑洞的问题,大家别当真

    2、微型燃气轮机的现状?

    目前美国和日本都有多家企业在积极开发制造相应的设备。在美国, 卡普斯顿公司已经制造出65千瓦级微型燃气轮机发电装置,发电效率达到26%,年产量1万台;霍尼威尔公司开发成功了75千瓦级的发电设备,发电效率为28.5%。 日本的多家企业,如东京电力、丰田汽车、三菱重工、出光兴产、东京瓦斯和大阪瓦斯等公司,都在使用美国卡普斯顿公司的技术开发热电并用型系统。为促进该技术的发展,,日本通产省已计划在明年春减小对小型自用发电业的限制。鉴于我国目前的电力发展及其分布不很均衡以及微型燃气轮机的技术特点及其优越性,微型燃气轮机将在我国得到广泛的重视与应用。目前,在中科学技术部“863”项目支持下,由中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位组成的产学研联合体已经完成100KW级微型燃气轮机的样机设计,并通过了验收,预计在不久的将来推出市场。

    3、燃气轮机与微型燃气轮机区别?

    微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机,其单机功率范围为25~300千瓦,基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。据认为,微型燃气轮机发电技术有可能掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮,从而成为21世纪能源技术的主流。

    先进微型燃气轮机具有多台集成扩容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控和诊断等一系列先进技术特征,除了分布式发电外,还可用于备用电站、热电联产、并网发电、尖峰负荷发电等,是提供清洁、可靠、高质量、多用途、小型分布式发电及热电联供的最佳方式,无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。此外,微型燃气轮机在民用交通运输(混合动力汽车)以及军车以及陆海边防方面均具有优势,受到美、俄等军事大国的关注,因此,从国家安全看发展微型燃气轮机也是非常重要的。

    4、为何微型燃气轮机不能在汽车上得到应用?

    可以,为什么不可以,而且已经应用了,主要有两种方式,一种是利用透平输出的额外转矩驱动车轮,另一种是使用透平做功后的燃气喷射推动。其中后一种汽车已经创造地面交通工具的最高速度(已经超过了音速)。但是燃气轮机的一些缺点导致它只能应用于实验而不能被广泛应用,因为普通汽车的发动机运行工况和道路情况有关,而燃气轮机的变工况性能较差,同时因为汽车的体积因素,只能采取简单循环,这将导致燃油效率降低,因而不适应民用汽车,但在火车上还是可以应用的。

    5、东方电气50mw重型燃气轮机,在世界上属于什么水平?

    这个的燃气轮机技术来自乌克兰,是前苏联留下的技术GT25000燃气轮机,乌克兰全套图纸和技术一次性打包售卖,还提供相关科学家来配合,使得我们在二十多年的研发当中成功的国产化这款燃气轮机,成为世界上能完全自己生产燃气轮机的国家。

    这款燃气轮机为我们的航母和055提供了充足的动力,单台总功率为26.7MW,也就是26.7兆瓦的功率,跟美国使用的老版LM2500系列功率接近,美国的这款为28兆瓦,改进后的为35兆瓦的功率,这是我们跟欧美的差距。

    我们东方电气从2009年开始研制重型燃气轮机,2018年获得突破,研发成功了功率在50MW的重型燃气轮机,只是一个巨大的突破,这是我们自主研发的产品,没有欧美核心技术在里面,过去我们生产的100MW到300MW的燃气轮机,核心技术都是欧美的,我们没办法掌控。

    现在我们自主研发突破了限制,在50兆瓦上面获得突破,主要的突破点就是在叶片耐高温上面,这次的燃气轮机为F级,温度为1300度,而外国的已经达到了1700度的H级别,功率在300兆瓦,但是要说明的是,这种燃气轮机可以使用于发电,以后会根据这些经验研发航母使用的燃气轮机,虽然说两种差别巨大,但是在某些关键方面还是有类似的地方,民用上面的突破必定会给军用品做经验的积累。

    我们50兆瓦的突破,看起来和欧美的差距很大,这个其实也是事实,但是这个的重要意义在于,我们从零到有的突破,为未来突破300兆瓦打下基础经验,未来改变可能会获得更大的突破,不管如何虽然说50MW的发电用燃气轮机在世界上并不突出,毕竟世界上已经有超过300MW的燃气轮机,但是重点在于我们自己技术的突破,为以后研发达到世界先进水平的300MW燃气轮机打下基础,这才是最重要的。

    6、燃气轮机与微型燃气轮机区别?

    微型燃气轮机是燃气轮机的一种。

    本质上是瞄准分布式发电和气电共生用途.,也是混和动力车的重点科技之一.,商用中从一千瓦到数十数百千瓦功率都有,采用向心式透平和离心式压气机。

    向心式透平请看图:

    7、如果改变微型燃气轮机的输出功率,需要进行怎样的调节?

      可以通过数字式电能控制器完成微型燃气轮机的输出功率调节。将电力电子技术与高级数字控制相结合实现了多种功能,如调节发电机发电功率、实现多个燃气轮机成组控制、调节不同相之间的功率平衡、允许远程调试和调度、快速削减出力、切换并网运行模式和独立运行模式。数字式电能控制监视器可监视多达200个变量,它可控制发电机转速、燃烧温度、燃料流动速度等变量,所有操作可在一套界面友好的软件系统上进行。

    8、勒克莱尔VS豹2A6,孰强孰弱?

    勒克莱尔主站坦克是法国在上世纪70年代开始研发,并于冷战结束后的1992年开始批量装备法国陆军,借助于研发时间较晚的优势,法国将其定位于更先进的四代主战坦克,并且为其无论是在动力还是火力、信息化、防护能力上可谓是堆足了料。当然也因为法国陆军采购数量少、研发成本有很高的原因,勒克莱尔也成为当今全球范围内最贵的主战坦克。

    而在欧美等国装备的主战坦克中不得不说美国的M1系列和几乎装备了欧洲多国的德国豹2系列主战坦克,特别是豹2系列坦克不光装备了很多国家,而且借助不断升级改进之后,很多国家也将其坦克升级到最新版本的豹2A6版。那么豹2A6和法国号称欧美综合实力最先进的勒克莱尔哪个更强呢?

    首先从火力打击能力来说,勒克莱尔坦克装备了1门法国地面武器工业集团研制的120毫米滑膛炮,身管长52倍径,其发射穿甲弹时炮口初速为1790米/秒,这个数据远远高于德国豹2A5之前装备的RH-120/L44滑膛炮炮口初速,而且法国为勒克莱尔主战坦克研发了体积更小、容弹量高达24发的自动装弹机安装在炮塔尾舱中,另有18发弹存储于驾驶员右侧鼓形弹舱中,这部分弹药需要靠人力补充到尾舱中。勒克莱尔辅助武器为1挺12.7毫米高射机枪和1挺7.62毫米并列机枪。炮塔顶部每侧朝后装有9个发射管,可发射烟雾弹、杀伤人员弹和红外诱饵弹。

    不过德国在豹2A6以后为其换装了身管倍径高达55倍的RH120L55滑膛炮,这款坦克炮升级的可不仅仅是身管倍径,而且连药室容积也从早前的9.8升直接提升到11.2升,意味着豹2A6坦克炮的炮口初速光是从火炮自身来说就要比勒克莱尔更高,那么也就意味着其发射脱穿弹时,借助更高的炮口初速优势其穿甲深度更深,所以在火力打击能力上还是豹2A6更胜一筹。

    其次从动力系统来说,勒克莱尔装备的发动机虽然输出功率也高达1500马力,但是这款发动机并不单单只是一款柴油机,而是整合了超高增压柴油机和小型燃气轮机组合而来的混合动力,就是利用燃气轮机来推动增压涡轮来增强增压器的增压能力。基本特征是涡轮增压器与柴油机并联连接,旁通补燃系统亦并联其中。从压气机输出的空气并不全部进入柴油机,而是通过旁通和补燃形成燃气进入涡轮,这样就使涡轮增压器不受柴油机工况影响而保持在高效率区工作,增压压力可大大高于常规涡轮增压器。这不仅能解决常规涡轮增压柴油机增压压力超过0.35兆帕时低压缩比启动问题,也能改善其扭矩性能和加速性。这种增压系统虽然性能出色,但很多问题随之而来。由于发动机结构复杂、维修保养难度大,整机可靠性比其他欧洲产品逊色。所以光是从阿联酋为什么指定要给采购的勒克莱尔配备豹2A6上面的“欧洲动力包”就能看出哪款发动机性能更优。

    其次从防护能力和信息化水准来说,虽然勒克莱尔研发时间更晚,采用了更多的新技术,但是现阶段的豹2A6研发时间比勒克莱尔还晚一些,而且法国虽然在防护装甲技术上有些许英国挑战者使用的乔巴姆复合防护装甲技术在内,但是德国的豹2A6使用的防护技术也有乔巴姆装甲技术在内,而且借助更多的国外订单优势,豹2A6在信息化水准上也是走在了世界前列,所以在防护技术和信息化上面两款坦克应该是差不多的。

    但是从现阶段豹2A6坦克不仅出口很多国家,而且原先很多装备豹2A4/A5的国家也将其坦克升级到A6版本来看,法国的勒克莱尔出口成绩不佳也是有原因的,当然除了其价格就像法国的奢侈品一样贵的离谱外,还有一个其综合性能或许真的不好有关,因为在勒克莱尔研发成功准备出口海外的时候,瑞典曾经拿德国的豹2A5、法国的勒克莱尔、美国的M1A2、英国的挑战者坦克共同对比测试过,结果勒克莱尔只拿到了第二名的成绩,第一名还是豹2A5,而且后面在已经初步拿下土耳其订单的时候,结果也因为土耳其和德国关系缓和后,土耳其宁愿采购二手改装的豹2也不愿意采购全新的勒克莱尔就能看出其几斤几两。

    总结而言法国的武器虽然在国际市场上因为价格因素表现并不是很好,但是也因为其采用了很多新技术而招引来不少中东土豪的目光。从陆军武器来说,勒克莱尔主战坦克成功的以高达1150万美元/辆的稳定世界最贵主站坦克榜首。虽然一直以来性能先进的动力都不便宜,但是在法国的坦克身上这一条却不那么真的适用。举个很简单的例子来说一下吧,我们知道特别是给其他国家出口武器装备,价格和性能都很重要,勒克莱尔主站坦克法国虽然装备近三十年了,但是却只出口了阿联酋一个国家,出口数量虽然近400辆,但是因为是采用美元结算的,结果后面欧元和美元汇率调整后,法国竟然还亏本了。而且值得注意的是勒克莱尔主站坦克装备的发动机虽然输出功率也高达1500马力,但是阿联酋却指定装备的是德国豹2A6上面装备的“欧洲动力包”。而德国的豹2系列主战坦克迄今为止出口量北约多个国家,并且还以技术出口形式出口到韩国等几个国家,所以不管是从法国唯一一次出口被硬生生换了他国发动机还是从其市场销量来说,勒克莱尔并没有说的那么好。

    9、未来燃油车会不会被新能源车完全取代?如果被取代,大概还要多少年?

    未来燃油车一定会被新能源汽车取代。

    如果按照现在二氧化碳排放量,到2070年地球大陆将有20%的地区不适合人类生存,地表温度常年在40°以上!而汽车尾气是二氧化碳的一个主要源头,因此国家肯定会大力推广新能源汽车,减少二氧化碳的排放,保护我们赖以生存的自然环境!

    现在新能源汽车的瓶颈主要在电池技术,动力电池的类型也主要是三元里电池。三元里电池不稳定,能量密度还不够高。即使是目前NEDC续航最远的车型也只有700公里,普遍车型续航还在300到400公里之间,看似还不错的续航里程在北方的冬天就如同纸老虎,一捅就破。冬天续航直接打五折,实际使用里程只有200左右,完全无法达到使用需求。而且新能源汽车充电时间过长,充满一次电需要一个多小时。

    等多会儿电池技术有了突破性进展后,不论是电动车充电时间缩短到十分钟以内还是电池容量冲一次电能在冬天跑500公里,就是新能源代替燃油车的时候。