渦輪噴氣訓練器

GT100

安裝在手推車上的移動設備,可以對單軸燃氣渦輪噴氣發動機的工作原理進行詳細實驗,並測試其性能。

主要功能與特色

這是一款獨立式、配備完整儀表的教學用單軸燃氣渦輪發動機,以煤油為動力,可針對單軸燃氣渦輪的原理與性能進行全面的實務研究。

 

構造與運作原理

裝置採用鋼製框架,內建氣體發生器、燃燒室、油箱與燃料箱、泵浦、輔助元件及防護罩。儀表控制面板具有模擬圖,清晰標示了各項顯示器、控制鈕與警示燈。

  • 進氣與燃燒:空氣進入氣箱後經過壓縮機,再進入燃燒室。泵浦將燃料從油箱抽出,透過特殊噴嘴噴入燃燒室。

  • 點火與動力:高能火星塞點燃油氣混合物,氣流流向徑向流渦輪,隨後通過可變截面推進噴嘴。燃燒室設計優異,可在多種工況下確保完全燃燒、低壓力損失及良好的火焰穩定性。

  • 速度控制:控制面板上的燃料流量控制閥可調節轉速,其設計能降低超速風險。系統配有含過濾器與水冷冷卻的潤滑系統。

 

安全與自動化

本裝置具備半自動啟動功能,並設有完善的連鎖保護。啟動與關機由邏輯系統控制,若使用者操作錯誤,系統會自動關閉渦輪以保護設備與人員安全。

 

數據監測與分析

  • 數位顯示:顯示軸轉速、各點壓力、溫度及燃料流量。

  • 類比顯示:顯示油量、燃料壓力、機油溫度、油壓及運行時數。

  • 數據擷取系統:本設備可連接至您的電腦,隨附專用且易於使用的數據擷取軟體,讓學生能即時顯示、繪製圖表並分析所有相關變數。

附贈一本詳細教科書,內容涵蓋燃氣渦輪的理論與應用。

 

學習成果

讓學生深入探討布雷頓循環 (Brayton Cycle) 的實際應用與性能分析:

  • 推力產生與變量關係:研究轉速變化及推進噴嘴截面積對推力生成的影響。

  • 組件效率分析:計算壓縮機、燃燒室與渦輪的等熵效率 (Isentropic)、多變效率 (Polytropic) 及機械效率。

  • 壓比與無因次特性:測量渦輪與壓縮機的壓比,並分析發動機的無因次特性曲線。

  • 燃燒室性能:評估燃燒室在不同工況下的壓力損失與燃燒效率。

  • 熱力學循環綜合分析

    • 比油耗 (SFC):單位推力所消耗的燃料量。

    • 熱效率與空氣標準循環:比較實際循環與理論理想循環的差異。

    • 工作比與熱平衡:分析能量在系統各階段的分配與損失。

 

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