蒸汽轮机、燃气轮机和内燃机怎么选？

蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机都是通过燃烧等方式，将化学能源（煤、油、气等）转换为机械动力，带动负载。因此，发动机按工作流程可以粗略的分成燃烧系统和动力系统两个部分。如果先燃烧化学能源，后通过介质推动产生动力，这种发动机可以称为“外燃机”；而燃烧时直接产生动力，这种发动机可以称为“内燃机”。

外燃机一般做的是旋转运动，即通过介质推动涡轮叶片高速旋转外燃机，包括蒸汽轮机和燃气轮机。蒸汽轮机和燃气轮机主要区别就在于“汽”和“气”，即推动涡轮叶片高速旋转的介质不同：蒸汽轮机的介质是高压蒸汽（水），燃气轮机的介质是压缩气体（气）。

内燃机大致可分为柴油发动机和汽油发动机两种，是燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，一般做的是往复运动，即直接推动活塞（吸气→压缩→动力→排气）做往复运动。

同样是先燃烧化学能源，蒸汽轮机是用于产生高温高压的蒸汽，而燃气轮机直接压缩空气。显然，蒸汽轮机体积更大，而燃气轮机启动更快。

与这两种外燃机不同，内燃机是汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发直接产生动力，所以内燃机先天是一种更小型的动力装置。

大致可以得出体积大小：蒸汽轮机＞燃气轮机＞内燃机。

体积大小的不同直接决定了应用场景的不同。

蒸汽轮机中的蒸汽流量是连续的、高速的，单位面积能通过的流量大，所以能发出很大的功率。可以用于更大规模的场景。而大功率蒸汽轮机采用较高的蒸汽压力和温度，因此热效率也更高，它的单位成本也更低，综合来算更省钱。

因此，蒸汽轮机优先应用于规模很大、地点固定、连续运转、对成本很敏感的行业，最典型的就是火力发电。也应用于功率要求很高，但对启停时间不敏感的移动设施，比如航空母舰这种超级船舶。

燃气轮机直接输出旋转运动，单位功率又大，启停速度又快，所以应用于发动机要求很高的地方，代表性的是喷气式飞机和高性能舰船等。

而内燃机由于体积小、功率低，利用范围很是遍及，地面上各类运输车辆、矿山、建筑及工程等机械，就是因为国家部分政策所以造就了很多地方用自备电源发电，水上运输可作内河及海上船舶的主机和辅机。在军事方面，如坦克、装甲车、步兵战车、重兵器牵引车和各类水面舰艇等方面都大量利用内燃机。内燃机也广泛应用于各种应急场所，比如备用发电机等分布式能源系统。

同时，内燃机和外燃机相比较，具有很多优点：

①内燃机的热能利用率高。增压柴油机的最高热效率可达46%。而蒸气机仅有11~16%。

②功率范围广，适应性能好，最小的内燃机功率不到0.73千瓦，最大的内燃机功率可达34000千瓦。

⑤结构紧凑，重量轻，体积小，燃料和水的消耗量也少。

④使用操作方便，起动快。在正常情况下，一般的柴油机和汽油机能够在3~5秒的时问内起动，并能在短时间内谜到全负荷运转，而且操作比。简单安全。在石油工业中，石油勘探工作都在野外，流动性大，对于动力设备的选择和要求是:其有足够大的功率、结构紧凑、重量轻、便于搬运和安装、燃料和水的消耗少。因此内燃机在石油勘探工作中得到广泛的应用。

内燃机不光可以烧燃油，还可以烧氢、氨、甲醇等燃料。内燃机是一个能量装换装备，用零碳燃料燃烧，那么内燃机就是零碳的。因此内燃机的节能、降碳以及碳中和是交通运输领域实现“双碳”目标的核心。以轻、量、小、节能主打的内燃机技术，则成为国家经济发展的活力之源，直接决定工业水平、制造行业竞争力以及涉及国计民生。

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