摘 要

微型燃气轮机（Micro turbine）的定义就是输出功率小于一百千瓦的燃气轮机，市场是设计的主流微型燃气轮机的输出功率范围一般都在25kw-300kw。该设备的发展和研发使分布式发电的技术的经济效率大大提高。

根据毕设的要求以及合同书内的相关规定，本文重点对于0.2kw微型燃气轮机的设计总体方案进行了较为详细的分析，本文可为固体氧化物燃料电池—微型燃气轮机联合循环系统的设计提供设计依据。

首先，本文阐述了微型燃气轮机总体的设计方案，具体包括有：总体的性能参数（例如0.2kw输出功率）设计方案和各部分的总体结构设计方案，在总体结构设计方案中，本文会详细的介绍微型燃气轮机设计与计算，计算的主要依据，循环和流程，燃气轮机的设计参数，设计工况和各个部分最后的设计结果，第三章将会详细的介绍各个部件的选择和设计，例如回热器的选择，透平的设计，压气机的选择，转子的设计等等。

关键词：机械；微型燃气轮机；设计方案；部件设计；发电技术。

Abstract

The micro gas turbine (micro Turbine) refers to the power of the hundred watts and the following gas turbines, whose power range is 25kw-300k, which is the world's most mature technology and the most economical distributed generation equipment.

Based on the above requirements, this paper focuses on a detailed analysis of the overall design of the 0.2kw micro gas turbine. This paper provides the design basis for the design of the combined cycle system of solid oxide fuel cell-micro gas turbine, and makes full use of the existing design foundation。

First of all, this paper describes the overall design of micro-gas turbines, which specifically includes: Overall performance parameters (such as 0.2kw output power) design and the overall structure of the design, in the overall structure design, this article will be detailed introduction of micro-gas turbine design and calculation, the main basis for calculation, cycle and process, gas turbine design parameters, design conditions and the final design results of each part, the third chapter will be detailed introduction of the selection and design of the components, such as the selection of the regenerator, turbine design, compressor selection, rotor design and so on.

Key words： Machinery；Micro Gas Turbine；Project Design；Components Analysis；Power Generation Technology.

目录

第一章 绪论 1

1.1 微型燃气轮机技术的背景 1

1.2本文所要展开的工作 2

第二章 0.2kw微型燃气轮机总体设计方案 3

2.1设计的主要依据 3

2.2 微型燃气轮机的循环和流程 3

2.3 微型燃气轮机的设计参数及主要性能指标 3

2.4 微型燃气轮机的总体设计方案 4

第三章 转子和轴承部件的设计 5

3.1转子轴设计的分类 5

3.2 轴承的分类 6

3.3 轴承和转子的设计方案 7

第四章 压气机部件的设计 9

4.1压气机的工作原理和选型 9

4.2压气机叶轮的选型 12

4.3 压气机叶轮的设计和参数 13

4.4 压气机流通部分形状的选择 14

4.5 压气机扩压器的设计 15

第五章 燃烧器部件的设计 16

5.1选型与概述 16

5.2 流路的方案选择 17

5.3 喷嘴的设计 18

第六章 微型燃气轮机透平部件设计 21

6.1 微型燃气轮机透平的工作原理 21

6.2 微型燃气轮机透平的选型与比较 21

第七章 全文的总结和未来的展望 25

7.1微型燃气轮机的发展趋势 25

7.2总结 25

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1 微型燃气轮机技术的背景

近些年来，学术界和工业界许多有名的新能源和电气教授都认为，分布式发电与综合电力系统相结合的能源形势能够有效的节约用电成本，节能减排，同时可以提高电力系统的运行可靠性，这些显著的优势都使新型分布式发电成为了发电技术的新焦点。而这种新的发电方式的技术发展方向的核心就是发电功率在25kw—100kw之间微型燃气轮机的设计和研发。所以微型燃气轮机的研发和设计成为了新世纪发电技术的关键所在^[1]。

上世纪末，随着第三次工业革命的发展，世界的能源形势变得紧张和，具有高效低污染的燃气轮机技术受到极大重视，特别是在美、欧、日等发达国家得到迅猛发展^[15]。

目前已有多种产品进入市场，Honeywell公司的75kW的Parallon75，Capaton公司的30kW和60kW产品C30，Elliott公司的45kW的TA45和80kW的TA80，Ingersoll Rand公司有从30~250kW的多种产品^[1]。

微型燃气轮机冷热电联合热循环效率可达70%~90%^[10];

功率范围为数十至数百千瓦；

在美国能源部1992年开始的Ceramic Stationary Gas Turbine Development Program(CSGT)计划中实现了已陶瓷部件代替现有的金属高温部件^[9]。

在微型燃气轮机产品研发的同时，以微型燃气轮机为核心的发电机机组也有重大发展。