燃气轮机原理概述及热力循环

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1、燃气轮机原理（PrinciplesofGasTurbine）任课教师开课院系联系方式联系电话主要教学内容第一章概述第二章燃气轮机热力循环第三章燃气轮机主机及主要部件第四章燃气蒸汽联合循环装置第五章燃气轮机发电机组的调节与控制学习参考书选用教材：《燃气轮机发电动力装置及应用》.林汝谋，金红光主编.北京：中国电力出版社，2004.9[1]、《燃气轮机及其联合循环发电》.姚秀平编著.北京：中国电力出版社，2004.10[2]、《整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）》.焦树建编著.北京：中国电力出版社，1996.12[3]、《燃气-蒸

2、汽联合循环的理论基础》.焦树建主编.北京：清华大学出版社，2003.11焦树建2007.8黄庆宏2005.11第一章概述第一节燃气轮机简介第二节国外燃气轮机的发展和应用概况第三节我国燃气轮机的简况第一节燃气轮机简介一、燃气轮机的定义及组成1、定义：燃气轮机（GasTurbine，GT）是以连续流动的燃气作为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的化学能转变为有用功的内燃式动力机械。2、组成：三大基本机械组成部分+辅助传动装备压气机：Compressor--C燃烧室：CombustionChamber--CC涡轮：Turbine--TGasT

3、urbineEngineBraytonCycleCOMPRESSORAIRCOMBUSTIONCHAMBEREXHAUSTWORKFUELTURBINE典型航空发动机示意图单晶二、燃气轮机的工作原理及过程1、工作原理：压气机从外部吸入空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在受控方式下进行燃烧，生成的高温、高压烟气进入透平（涡轮）膨胀做功，推动动力叶片高速旋转，从而使得转子旋转做功。转子做功的大部分（现时情况下约2/3左右）用于驱动压气机，另约1/3的功被输出用来驱动机械设备，如发电机、泵

4、、压缩机等等。透平出来的烟气温度很高，可再利用（如利用余热锅炉进行余热回收利用）或直接排入大气（如航空发动机）。2、工作过程：布雷登循环（BraytonCycle）吸气压缩燃烧加热膨胀做功排气放热比较：蒸汽轮机：朗肯循环（RankineCycle）柴油机：狄塞尔循环（DiselCycle）朗肯循环：——最简单的蒸汽动力循环，由给水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器四个主要装置组成。1-2过程：等熵膨胀2-3过程：定压（定温）放热3-4过程：等熵压缩程4-1过程：定压吸热狄塞尔循环：——为描述内燃机工质的热力学过程建立的循环。狄塞尔循环由绝热

5、压缩、定压加热、绝热膨胀和定容放热过程组成的气体可逆循环。柴油机按这种模式工作。三、燃气轮机的主要特点优点：1）重量较轻，体积小；2）装置经济性较高；3）启动快，维修方便，运行可靠，自动化程度高，造价低等；4）不用水或少用水；5）可燃用多种燃料，污染排放低等。缺点：1）单机功率较小；2）运行寿命较短（有所延长，可达20年）；3）对燃料种类有较高的要求（液体和气体燃料为主）。第二节国外燃气轮机的发展及应用概况一、发展简史1、雏形：中国南宋高宗时的走马灯；15世纪末，意大利的L.达·芬奇设计出的烟气转动装置。2、1791年，英国J.

6、巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；3、1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。4、1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。5、1920年，德国H.霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机。6、1936年，瑞士制成第一台能量回收装置。它是利用生产中排放的气体在透平中膨胀作功的装置。7、1939年，瑞士制成了效率达18％的4兆瓦发电用燃气轮机(简单循环)；德国生产装有涡轮喷气发动机的第一架飞机试飞。8、1941年，瑞士BBC制造的第一辆燃气轮机车通过了交货试验。9、1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水。10、1

7、950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后燃气轮机的功率不断增大，应用逐渐广泛，与此同时，也出现了燃气轮机与其它热机相结合的复合装置。二、应用概况1、航空领域2、发电用燃气轮机3、工业用燃气轮机4、船用燃气轮机5、机车用燃气轮机（法国、加拿大）6、车辆用燃气轮机坦克的动力装置（军事）；汽车发动机：研制中航空用发电用工业用舰船用火车机车用汽车用军事用三、发展趋势与前景1、不断向高参数、高性能、大型化方向发展；2、重视系统集成与总能系统广泛应用；3、积极采用新技术、新材料、新工艺；四大集成技术：高温合金冷却技术气动热力设计燃烧技术4、

8、燃料能源多元化和燃煤联合循环商业化；5、积极开拓新型热力循环与总能系统。第一代：时间：20世纪40年代-80年代初期；性能参数：燃气初温1000℃、压比4～10、单机功率100MW、简单循环效率30%。第二代：时间：20世纪80年代-90年代末期；