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微型涡轮机研讨会报告及PPT下载
介绍
一个可能来自于最深思熟虑、最平淡无奇的工程领域:燃气轮机工程。燃气轮机是内燃机，就像驱动汽车的发动机一样，只不过它们使用的是旋转轴或转子，而不是在气缸中“往复”的活塞。使其运行平稳，降低了维护成本，提高了可靠性。虽然燃气轮机在60年前才开始使用，但今天它是人类文明的关键技术之一。作为喷气式发动机，它们为我们提供了大部分的航空运输，而固定式燃气轮机为我们提供了越来越多的电能。部分是因为这个关键的角色，燃气轮机工程师们倾向于每次创新一小步。在一个负债风险和开发成本都可能达到九位数或十位数的领域，任何一种全面的热情都会让人紧张。不过，这并不意味着工程师们不能在自己的时间里做梦。1994年春天，当麻省理工学院涡轮工程师艾伦·爱普斯坦发现自己坐在陪审团面前时，他开始思考怎样才能制造出尽可能小的喷气发动机。他的结论是，理论上，该设备可以缩小很多，也许可以缩小到衣领纽扣的大小。
如果你在涡轮上安装一个微型发电机，本质上就是创建一个小型发电厂，两者的结合就像电池，产生的功率是你在五金店能买到的任何东西的20到50倍。(因为燃烧每克碳氢化合物所产生的能量要比通常用于电池的电化学物质所产生的能量多得多。)根据涡轮所附带的燃料量，一台笔记本电脑一次充电可能可以运行数月;一部手机，半年。考虑到我们的便携式小发明对电池的贪得无厌，微型涡轮机项目突然变得非常有趣。美国陆军非常想要减少他们的“士兵系统”所承载的重量，因此同意开支票。
引擎设计
像燃气涡轮发动机这样复杂的装置有许多热力和结构设计选择。这涉及到制造难度、结构设计、传热、流体力学和电气性能之间的权衡。考虑到其主要目标是证明高功率密度MEMS热机在物理上是可靠的，采用的设计理念是第一台发动机将尽可能简单，以性能换取简单。例如，增加一个热交换器，将涡轮排气中的热量传递给压缩机排出液(一个回收循环)，可以带来许多好处，包括降低油耗和放松涡轮机械的性能要求，但它会带来额外的设计和制造复杂性。因此，基线设计是一个简单的循环燃气轮机发电机。虽然这种发动机是最简单的燃气轮机，但它是一种极其复杂和精密的MEMS设备。为了达到令人满意的设计，需要高度依赖于机械、热流体和电气行为的模拟，以达到所需的组件性能和集成水平。发动机由超音速径向流压气机和由空心轴连接的涡轮组成。气体H2燃料在压缩机出口喷射，并与空气混合，因为它径向向外流到火焰保持器。燃烧室径向向内排放到涡轮，涡轮的排气旋转90度，以退出发动机喷嘴。薄膜电感应起动发电机安装在压缩机叶片上方的罩上，并通过压缩机排出空气进行冷却。 Cooling air is also used to thermally isolate the compressor from the combustion and turbine. The rotor is supported on air bearings. The following sections briefly discuss component design considerations.
微型汽轮机的应用
微型涡轮机适合满足小型用户的能源需求，如学校、公寓、餐馆、办公室和小型企业。微型涡轮与固体氧化物燃料电池相结合，可用于超市、工厂和军事发展中国家。可应用于加热、干燥、冷却、脱盐等多种场合。它们包括太空飞行器、电子设备和无人驾驶飞机。这种微型涡轮机可以在偏远地区使用。这是因为尺寸小。微型涡轮机用于高质量，能量密度能量是需要的。
