動力工程是研究工程領(lǐng)域中的能源轉(zhuǎn)換、傳輸和利用的理論和技術(shù)，提高能源利用率，減少一次能源消耗和污染物質(zhì)排放，推動國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用工程技術(shù)領(lǐng)域。它與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)，既有悠久的歷史，又屬于21世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展中的能源、信息、材料三大前沿領(lǐng)域之一。動力工程相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域有：工程熱物理、熱能工程(包括電廠熱能動力、冶金熱能工程、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)等學(xué)科)、動力機械及工程(包括內(nèi)燃機、汽輪機、鍋爐與換熱設(shè)備等學(xué)科)、流體機械及工程、化工過程機械、制冷與低溫技術(shù)、以及電子技術(shù)、計算機技術(shù)、材料科學(xué)和控制技術(shù)等。

日前，中科院工熱所與江蘇海洋大學(xué)簽訂合作協(xié)議，推動“動力工程及工程熱物理”、“環(huán)境科學(xué)與工程”等學(xué)科建設(shè)和高層次人才培養(yǎng)質(zhì)量提升，共建共享高效低碳燃?xì)廨啓C試驗平臺，共同實施燃?xì)廨啓C試驗相關(guān)的重大科技計劃，加快推進高效低碳燃?xì)廨啓C試驗裝置建設(shè)。

為保障項目順利實施，省科技廳專項支持中科院工熱所與中科院力學(xué)研究所、東南大學(xué)、中國計量科學(xué)研究院、合肥通用機械研究院等高校院所，圍繞循環(huán)試驗平臺中的高效新型循環(huán)試驗臺、公用系統(tǒng)中的燃料與工質(zhì)分系統(tǒng)等亟需解決的課題進行聯(lián)合攻關(guān)。

連云港市專門出臺了《高效低碳燃?xì)廨啓C試驗裝置國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目建設(shè)扶持政策》，在運行保障、科研經(jīng)費、人才特區(qū)、設(shè)施配套等方面給予支持，加速推進項目建設(shè)。目前，總額達(dá)26.68億元(江蘇連云港部分18.81億元)，項目投資概算已獲國家批復(fù)，項目全面開工建設(shè)，燃燒室試驗平臺年底將具備試驗條件。據(jù)悉，原計劃2021年實施的高效循環(huán)實驗平臺將提前到今年啟動建設(shè)，力爭早日建成，早出成效。

燃燒室是燃料或推進劑在其中燃燒生成高溫燃?xì)獾难b置，是一種用耐高溫合金材料制作的燃燒設(shè)備?；钊竭_(dá)上止點后其頂部與汽缸蓋之間的空間，燃料即在此室燃燒。它是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、火箭發(fā)動機的重要部件。由擴壓器、燃燒室殼體、火焰筒、燃料噴嘴、點火裝置構(gòu)成。分為單管燃燒室、聯(lián)管燃燒室、環(huán)形燃燒室。燃燒室不能在高溫、大負(fù)荷、變工況、具有腐蝕性的環(huán)境、燃燒在高速氣流及貧油混合氣情況下進行工作。

燃燒室是一種用耐高溫合金材料制作的燃燒設(shè)備?；钊竭_(dá)上止點后其頂部與汽缸蓋之間的空間，燃料即在此室燃燒。當(dāng)活塞位于上止點時，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。在汽油機氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習(xí)慣上稱這些凹坑為燃燒室。在燃燒物理學(xué)中有四種守恒方程，即總質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒及組分守恒方程

在整臺燃?xì)廨啓C中，燃燒室位于壓氣機與渦輪之間。燃?xì)廨啓C運行時，燃燒室在寬廣的工況范圍內(nèi)工作。在燃?xì)廨啓C工作情況的過程中，燃燒室進口的空氣流量、溫度、壓力、速度以及燃油消耗量都會發(fā)生變化，這些變化反過來又會影響整臺燃?xì)廨啓C的性能。所以，弄清燃燒室的變工情況特性，對整臺燃?xì)廨啓C的變工況運行有積極地意義。

高效低碳燃?xì)廨啓C試驗裝置項目

繼上海光源、國家蛋白質(zhì)設(shè)施等在上海落戶的又一國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，項目可行性研究報告已于2018年11月27日獲國家發(fā)改委批復(fù)。建設(shè)地點位于江蘇省連云港市和上海市浦東新區(qū)。其中，上海部分建設(shè)內(nèi)容包括壓氣機試驗平臺、冷卻/封嚴(yán)試驗臺、低碳超臨界二氧化碳循環(huán)試驗臺以及相應(yīng)的公用系統(tǒng)和配套工程。項目投資估算超6.5億元，建設(shè)周期為4年，已列入2019年上海市重大工程。

高效低碳燃?xì)廨啓C試驗裝置的實施和運行將為我國天然氣高效利用、煤炭能源高效清潔低碳利用及聯(lián)產(chǎn)，可再生能源利用、第四代核能、儲能、工藝應(yīng)用、工業(yè)節(jié)能中的燃?xì)廨啓C乃至航空發(fā)動機和艦船用燃?xì)廨啓C的技術(shù)研發(fā)提供世界先進水平的試驗平臺，提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)自主化水平。

燃?xì)廨啓C工作原理

壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)鉁u輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)鉁u輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃?xì)廨啓C的輸出機械功。燃?xì)廨啓C由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。

燃?xì)廨啓C的工作過程是Z簡單的，稱為簡單循環(huán);此外，還有回?zé)嵫h(huán)和復(fù)雜循環(huán)。燃?xì)廨啓C的工質(zhì)來自大氣，又排至大氣，是開式循環(huán);此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃?xì)廨啓C與其他熱機相結(jié)合的稱為復(fù)合循環(huán)裝置。

燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C的壓縮比，是影響燃?xì)廨啓C效率的兩個主要因素。提高燃?xì)獬鯗?，并相?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C效率顯著提高。

燃?xì)廨啓C的類型

燃?xì)廨啓C有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重，大修周期長，壽命可達(dá)10萬小時以上。輕型的結(jié)構(gòu)緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機的結(jié)構(gòu)為Z緊湊、Z輕，但壽命較短。對于一臺燃?xì)廨啓C來說，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設(shè)備，包括：起動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。與活塞式內(nèi)燃機和蒸汽動力裝置相比較，燃?xì)廨啓C的主要優(yōu)點是小而輕。單位功率的質(zhì)量，重型燃?xì)廨啓C一般為2～5千克/千瓦，而航機一般低于0.2千克/千瓦。燃?xì)廨啓C占地面積小，當(dāng)用于車、船等運輸機械時，既可節(jié)省空間，也可裝備功率更大的燃?xì)廨啓C以提高車、船速度。燃?xì)廨啓C的主要缺點是效率不夠高，在部分負(fù)荷下效率下降快，空載時的燃料消耗量高。

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