燃气轮机及其热力循环

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1、燃气轮机装置与运行上海理工大学能源与动力工程学院2012-08第二章燃气轮机及其热力循环2-1概述2-2燃气轮机热力性能指标热力参数（压比、温比）；性能参数（比功和功率、热效率、耗油率和热耗率等）2-3燃气轮机的简单循环2-4燃气轮机热力循环计算2-5提高燃气轮机热力性能的途径2021/9/1631循环分析的目的和一般方法分析动力循环的目的在于，评价该循环在热能对机械能的连续转换及能量有效利用方面的工作性能，并探讨影响该循环特性的主要因素。⑴分析动力循环的一般方法①对实际过程加以抽象和概括，将实际循环简化为理想的可逆循环，分析其热功转换效果及影响因素。②在理想可逆循环基

2、础上再考虑实际循环有哪些不可逆损失，及其产生的原因、大小和改进的办法。对于实际循环，从能量的有效利用考虑，除需要进行热效率分析外，一般还应当进行熵产或可用能损失方面的分析，以便合理评估循环的完善性。2-1概述2021/9/164本课程主要讨论相关热力装置的理论循环，重点在于分析热力循环的能量转换效应，必要时也会涉及一些实际循环的问题。实际的气体动力循环中，在循环的不同阶段工质成份不同，有时是空气，有时是燃气。燃气的热物性与空气相近理论分析中视工质为类同空气的某种定比热容理想气体。⑵对实际气体动力循环所作的理想化处理①②实际装置的工作循环是开式的，每个工作循环后均将废气排

3、弃，更换新的工质。理论分析时抽象成闭式循环燃烧过程视为对工质的加热过程排气过程视为工质的放热过程2-2燃气轮机热力性能指标性能指标——衡量一台动力装置好坏的标准。——有很多，例如经济性、动力性、可靠性、变工况特性以及排放性能等，需用不同的方法来分析。主要用热力学方法分析：反映动力性能好坏的指标，常用比功和功率；反映经济性好坏的指标，常用热效率、耗油率和热耗率等。一、热力参数1、压比*—说明工质在压气机内受压缩的程度。—压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。用滞止压力（总压）表示：决定循环性能的重要参数2、温比*—说明工质被加热的程度。—涡轮前进口燃气温度与压

4、气机进口气流温度的比值用滞止温度（总温）表示：决定循环性质的最重要参数*愈高，性能愈好，但对耐高温材料或冷却技术的要求越高。二、性能参数1、比功和功率比功w—单位质量工质所做的功，kJ/kg；wC—压气机的比功，kJ/kg；wT—涡轮比功，kJ/kg。功率N—单位时间内工质所做的功，kW。燃气轮机的比功—进入压气机内1kg空气完成一个循环后，对外界输出的有效轴功。（1）循环比功wi（又称指示比功、内比功、装置比功）忽略机械损失wi=wT-wCkJ/kg相应的，指示功率、内比功率：Ni=GcwikWwi和Ni：反映机组循环本身动力性能的好坏。进入压气机的空气流量，kg/

5、s。（2）有效比功we考虑机械损失，设机械效率为m，则we=wim=（wT–wC）mkJ/kg相应的，有效功率：Ne=GcwekWwe和Ne：反映整个机组动力性能的好坏。二者关系为：Ne=Nim比功可表征机组的重量和大小。2、热效率—燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。（1）内效率i——内比功与热量的比值（装置热效率）（2）有效效率e——有效比功与热量的比值燃料的低位发热值，kJ/kge=im燃料消耗量，kg/h燃料流量，kg/s3、耗油率和热耗率（1）耗油率ge——产生单位有效功率时的燃料消耗量，kg/（kWh）——耗油率ge与有效效率

6、e成反比关系。燃机效率越高，同功率下所耗燃料量愈少，经济性愈好。（2）热耗率qe——产生单位有效功率所耗的燃料热量，kJ/（kWh）——热耗率qe与有效效率e成反比关系。4、有用功系数——燃气轮机比功wi与涡轮比功wT的比值，即——该系数说明，涡轮发出的功有多少带动负荷。——大时，（1）同功率的机组中，循环比功较大，装置可造得小些；（2）wC/wT比例小，则压气机对机组性能的影响小。——愈大，装置性能愈好。复习稳定流动、稳定流动能量方程式滞止现象、滞止参数复习内容1、什么是稳定流动？其条件是什么？所谓稳定流动，就是热力系统在任何截面上，工质的一切参数都不随时间

7、而变。稳定流动的条件：（1）进出口工质的热力状态不随时间而变；（2）进出口工质的流量相等且不随时间而变；（3）系统与外界交换的一切能量不随时间而变。2、什么是滞止现象？滞止参数？滞止现象：当流动工质受到阻碍而使工质流速降为零时所发生的现象。滞止参数：通过可逆绝热压缩过程使工质流速降为零时所得到的参数。滞止焓或总焓i*滞止温度或总温T*滞止压力或总压p*静参数滞止参数稳定流动能量方程式忽略燃气轮机进出口的位能差引入滞止焓对于燃气轮机中的各热力过程都是适用的。工质吸收的热量焓差动能差位能差理论轴功稳定流动所有工质2-3燃气轮机的简单循环在工质