燃气轮机教学课件5-热力循环计算.ppt

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1、2-6燃气轮机热力循环计算一、概述十分重要：燃气轮机设计工况参数的计算和选择，为各个部件的设计或选用提供依据。在给定的条件下，选定T3*和来进行计算：诸如大气温度和压力、各部件的效率、各处压力损失、冷却漏损的空气流量、所用燃料等均已知。通常的循环计算，是在给定的T3*下，选一系列的来计算，以便最后选定值。举例：简单循环单轴燃气轮机的计算先计算压气机压缩过程，算得wc和T2*；接着进行燃烧室计算，得到和f；再计算透平膨胀过程，得到wT和T4*，最后可得到机组we和e。一系列，得到一系列we和e，供选定值参考。循环计算一

2、般采用逐点计算法，计算顺序一般按工质流经部件的先后次序来进行。压比确定通常，简单循环wmax和max值相差较大，选取时往往希望接近max值，以提高机组效率。但压比的选取受到压气机的限制而不能任意。在选定压比时，还必须注意压气机喘振问题，应使设计点与喘振工况保持一定距离。通常用喘振裕度S来衡量。下标“s”表示喘振工况，下标“0”表示设计点，在同一等转速线n上。一般要求S≥12％～15％。对于运行时，压气机转速变化的燃气轮机，喘振裕度取得大些，例如20％左右。原因：部分负荷下的喘振裕度往往变小，为了使变工况下的运行点也有一定

3、的喘振裕度。定义：流量相差较大喘振工况So流量相差很小世界上现有燃气轮机的压气机，单台压比多数在10～18之间，个别达到18～25，最高30或35。当t3*=1000～1200℃时，相应max=20~30以上。因此，燃气轮机的压比一般会低于max。具体数值与选用的母型压气机密切有关。①发电机接线端输出的功率和效率。部分燃气轮机的性能①舰船用，燃用轻柴油。对于回热循环的燃气轮机回热后max大大降低，一般在现有单台压气机的压比范围内，可使循环压比选得与max相近。至于加装回热器时，压比是确定的，无选择余地。确定了循环压比

4、后，计算出we：（1）根据所要达到的燃气轮机功率来确定空气流量，（2）根据给定的空气流量来计算燃气轮机的功率。在循环计算中，有关压力损失和工质流量差别的处理、把wT转换到每kg空气的方法、we和e计算等按前面所述进行。关于工质热力性质的处理。对于燃用液体燃料的，一般用吴仲华燃气热力性质表。用计算机来计算时，采用拟合的多项式。粗略计算时取定值。须知道选定的轴系方案，即机组转动轴的数目，压气机、透平与负荷的连接传动方式，这对热力循环计算有直接的影响。二、简单循环的计算必须结合轴系方案进行。单轴、分轴和三轴等应用最多。计算前：首先要知道

5、燃气轮机在给定ta和pa条件下需输出的功率、可能用途和有关要求等。参数的选取：各部件效率、压力损失等选定切合实际的t3*值，给定一系列压比进行循环计算。计算过程：顺序计算通过计算可得到we-和e-曲线。参考该曲线，再根据实际可能选用的压气机，确定压比。按选定的压比再进行一次循环计算，得到we和e，再算q、qf、n等。这时计算校核设计点的喘振裕度S（≥12％～15％），若不满足要求适当调整。例如：降低压比的选定值，重新循环计算，得到q和n后再校核喘振裕度，直至符合要求为止。1、单轴燃气轮机原始资料的整理准备据机组部件可能达到

6、的效率，取定C、B和T；据所用轴承与传动辅机的可能耗功，取定m；选取各处的压力保持系数1、2和4；根据拟采用的透平冷却方式等，取定cl；已知所用燃料种类及其Hu值。各部件效率（1）压气机效率C一般轴流式压气机C=0.83~0.92离心式压气机C=0.75~0.85（2）燃烧室效率B（3）透平效率T一般，轴流式透平T=0.85~0.93向心式透平T=0.70~0.88通常B≈94%~99%；B=100%绘制附录图A-1温升TB*=T3*-T2*（4）机械效率m一般m≈0.97~0.99燃气轮机轴

7、承摩擦等机械损失及驱动附属设备所消耗的功率，用机械效率来考虑。一般，进气系统的压力损失p1=pa-p1*≈0.01~0.03bar排气系统的压力损失p4=p4*-pa≈0.02~0.08bar燃烧室内的压力损失p2=p2*-p3*=（0.02~0.08）p2*压力损失pi（或124)计算过程1．压缩过程计算选取压比、进气道压损P1、压气机效率C。计算压气机进、出口参数（温度T2*、压力p2*）；计算空气的比热容cpC；计算压气机实际比功wC。2．燃烧过程选取燃气初温T3*，计算燃烧室温升TB；查取理论燃料空气比

8、f0（查附录A-1）；选取燃烧效率B；计算燃料系数和实际燃料空气比f；选取燃烧室压力损失P2，求出口压力p3*。3．透平膨胀过程计算选取排气道压损P4、透平效率T。计算透平出口压力p4*、排气温度T4*；计算膨胀比T；计算