燃氣輪機基本原理和計算

1、第二章燃氣輪機基本原理和計算1=12:39112:39#第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算12:39#12:39#第四節(jié)燃料燃燒理論12:39#12:39#第五節(jié)透平原理提問:為什么現(xiàn)代燃氣輪機，尤其是三代以后的 燃氣輪機，在熱力參數(shù)上面要提倡壓氣機高壓比，高渦輪前燃氣溫度？壓氣機壓比和渦輪前燃氣溫度的關(guān)系?解答:通過燃氣輪機的循環(huán)分析，就可以明白。本章學(xué)習完畢后，將前面的問題作為討論課的論點進行討論。具體時間會在后面安排。請同學(xué)們 醞釀!討論課的題目：為什么提倡高壓比和高渦輪前燃氣溫度?12:393第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程一）、燃氣輪機

2、的循環(huán)過程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程三）、燃燒室中的加熱過程四）、透平（渦輪）中的膨脹過程五）、工質(zhì)在大氣中自然放熱過程六）、總結(jié)12:395附加知識點:燃氣輪機四個截面的氣體狀態(tài)參數(shù)符號1、） 1截面（壓氣機進氣截面）氣流在此處的理想狀況的狀態(tài)參數(shù)符號: 溫度： 比容： 壓強：氣流在此處的實際狀況的狀態(tài)參數(shù)符號： 溫度： 比容： 壓強：人（G viP氣流在此處的狀態(tài)參數(shù)平均值： 溫度： 比容： 壓強：F*/, *T （t ）vP7附加知識點:燃氣輪機四個截面的氣體狀態(tài)參數(shù)符號2、) 2截面(壓氣機出口截面，燃燒室進口 截面)氣流在此處的理想狀況的狀態(tài)參數(shù)符號: 溫度：比容： 壓強：仇)仏P2s

3、氣流在此處的實際狀況的狀態(tài)參數(shù)符號： 溫度：比容： 壓強：T2(t2)Pl氣流在此處的狀態(tài)參數(shù)平均值： 溫度： 比容： 壓強：* * *T (t )vP#附加知識點:燃氣輪機四個截面的氣體狀態(tài)參數(shù)符號WV3P33、） 3截面（燃燒室出口截面，透平進口截 面）氣流在此處的理想狀況的狀態(tài)參數(shù)符號: 溫度： 比容： 壓強：憐P.S氣流在此處的實際狀況的狀態(tài)參數(shù)符號： 溫度： 比容： 壓強：氣流在此處的狀態(tài)參數(shù)平均值: 溫度： 比容： 壓強：1、） 4截面（透平出口截面）氣流在此處的理想狀況的狀態(tài)參數(shù)符號: 溫度：比容： 壓強：心仏） %氣流在此處的實際狀況的狀態(tài)參數(shù)符號： 溫度： 比容： 壓強：WV

4、4P4氣流在此處的狀態(tài)參數(shù)平均值: 溫度： 比容： 壓強：PT*（f）v*11一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程T、燃氣輪機的循環(huán)過程一）、燃氣輪機的循環(huán)過程1、燃氣輪機熱力循環(huán)稱為開式白朗托循環(huán)（蒸汽輪機電廠循環(huán)稱為閉式朗肯循環(huán)）燃氣輪機開式白朗托循環(huán)圖見下頁12:3913#12過程總氣濰每糊喲循嚴III燃氣輪機熱力循環(huán)圖11成空氣壓縮耗功過程23過程：空氣在燃燒室內(nèi)完 成燃燒升溫過程34過程：空氣在透平完成膨 脹做功過程41過程：空氣排出燃機進入 大氣，完成冷源放熱過程 完成一次開式循環(huán)12:39第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程 燃氣輪機獻率我2、壓氣機壓比的關(guān)系ill1）、如右圖，燃氣溫度鳥越高，

5、循環(huán)效率越高。L1牛遷)f=5(=U67rCj3010 翟比2）、對應(yīng)一個燃氣溫度上3的循環(huán) 效率有一個最佳壓比，即在這個 溫度下，在最佳壓比值對應(yīng)的燃 機效率最大。燃氣溫度越高，相 應(yīng)的最佳壓比就越高，這是燃機 設(shè)計施I最關(guān)鍵點。151310 20壓比L1y第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程 、,一）、3）、目前，最先蛙燃氣溫度達1300C14000 壓 氣機壓比達到1520。因此， 提高燃氣輪機效率，改進燃氣 輪機的性能，主要要從燃氣輪 機的燃氣溫度和壓氣機的壓比 作手。12:394第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程3、燃氣輪機的刼率寫燃1）、燃氣溫度越高，燃氣輪 機的比功就越大，每千克空氣 產(chǎn)生的功

6、就越多，一定功率的 機組體積就會越小。142）、在溫度一定下，提高增 壓比，比功先會增加，但是當 超過一個最佳壓比值以后，比 功反而會下降，在設(shè)計上要特 別注憊。第_節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程4、總之：一）、燃氣輪機的循環(huán)過程為了計算燃氣輪機中工質(zhì)與外界交換的熱量和功量, 必須分析燃氣輪機的四個過程中工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)壓 力p、比容V、溫度t的變化規(guī)律和描述過程的數(shù)學(xué)方程。1512:39第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程1）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程12:39#第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程1、壓氣機理想絕熱壓縮空氣過程的假設(shè)壓氣機在壓縮空氣過程中，必須從外界吸收一定量 的壓縮功，才能

7、使空氣的壓力P和溫度t升高，比容V縮 小。假設(shè)工質(zhì)只與外界發(fā)生功的交換，而無熱量交換。 這個與外界沒有熱量交換的熱力過程，是在沒有摩擦 和擾動等不可逆現(xiàn)象的理想情況下進行的，成為理想 絕熱過程。節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過程方程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程2、壓氣機理想絕熱壓縮空氣過程計算(2-1)由熱力學(xué)分析，在理想絕熱過程中，工質(zhì)的壓力和比容的變化規(guī)律為:式中：k為絕熱指數(shù)，當忽略工質(zhì)比熱隨溫度而 變化的關(guān)系時，它就是所謂的比熱比。通常在作近似計算時，空氣的絕熱指數(shù)k可以取 1.4,燃氣的k取1.33。節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過程方程二)、壓氣機內(nèi)的壓縮過程2、壓氣機理想絕熱壓縮空氣過程計算由嚴物可知，當工

8、質(zhì)按理想絕熱過程壓縮(或膨齢 廚號養(yǎng)整個過程的任何一個工況點上，工質(zhì)的壓力p與其比熱容比v的k次方的乘積是彼此相等的。 即(2-2)kkkPsVs =Pi5Vis = PlsV2s12:3925燃氣輪機循環(huán)的過程方程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程2、壓氣機理想絕熱壓縮空氣過程計算當已知過程的起始狀態(tài)、I，和終態(tài)壓力 備， 就可以根據(jù)kk 和理想氣體狀態(tài)方程式 P1M尸計算酷捕貢在理想嗪熱過程終態(tài)的 其它參數(shù) = RTV2s T?s12:39#燃氣輪機循環(huán)的過程方程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程卸盞恕理想絕熱壓縮空氣過程計算pM =常數(shù)= = PiX =#2必 pv = RT在理想絕熱過程中p與r兩式聯(lián)立聯(lián)

9、解，得出, 化規(guī)律為：-4t=常數(shù)p7T與吃間的變Tsvkx =常數(shù)Tsk-PjTlSk-Pi丄2S-口Plksp和T關(guān)系(2-3)k丁 k=兀np k2sV2sT和v關(guān)系12:392712:392912:39#3、理想絕熱過程計算舉例入=9.807x10 九例1、今有一臺壓氣機，把空氣由起始狀態(tài)，C壓縮到。假設(shè)這是一個理想壓縮過程,卻単掛緬終了時，空氣夠堆盤8西關(guān)感）5島為多少？V2s，2s已知空氣的絕熱指數(shù)：k = 1.412:39#第一節(jié)燃氣牝機循壞旳過程萬程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程3、理想絕熱過程計算舉例_ _ 為S r -k_P2s上= 1.4因而 T2s=(273+I5)x(8-8

10、263 X1庫：根據(jù)（23）可知已知空氣的絕熱指數(shù):T2Sk-(如廠Pls51.41)F- =540.3( AT)9.807 xlO4t2s = T2s - T73 =540.3-273 =267.3(C)根據(jù)pv - RTRT2Pls287.05 x 5403=()1768.8263 xlO512:393112:39#12:39#4、實際壓縮過程計算理想的絕熱壓縮過程是不存在的。由于存在摩擦和換熱的因素，實際 過程是一個多變的壓縮過程，其計算應(yīng)根據(jù)多變過程的規(guī)律計算，其中n 為多變指數(shù)。整個推理過程為：兩式聯(lián)立py：=常數(shù)巧 PsVs =PiM = PlsV2spv = RT12:39#燃氣

11、輪機循環(huán)的過程方程二)、壓氣機內(nèi)的壓縮過程4、實際壓縮過程計算聯(lián)解，得出，在理想絕熱過程中與T，T與 吃間的變化規(guī)律為：陰=常數(shù)Ps nn-Pisn-Pi/7-1p和T關(guān)系(2-4)J =常數(shù)兀儈=.- =兀昨=.-r2X；1 T和v關(guān)系即：將絕熱指數(shù)k改為多變指數(shù)n。nk, n的大小與實際壓縮過程中存 在的不可逆因素有關(guān)，一般為叨在確值后,就用式(2-4),即可算出實際過程中終態(tài)空氣的狀態(tài)參數(shù)。12:3933第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程4、實際壓縮過程計算舉例實際壓縮過程的計算跟理想絕熱壓縮過程的計算是一樣的，不同的只是一個 用多變指數(shù)n, 個用絕熱指數(shù)k。具體的舉例

12、略。12:3935第一節(jié)燃氣牝機循壞旳過程萬程二）、壓氣機內(nèi)的壓縮過程4、實際壓縮過程的工程計算根據(jù)熱力學(xué)的多變過程來計算，不能夠直觀反映在實際壓縮過程中不可逆程度 大小。因此，工程上，人們很少利用這個方法。而是引入一個能夠比較直觀地反映 實際壓縮過程中不可逆程度大小的絕熱壓縮效率，來計算工質(zhì)的終態(tài)溫度。4、實際壓縮過程的工程計算1）、絕熱壓縮效率r/c絕熱壓縮效率，是指工質(zhì)在理想的絕熱壓縮過程中所 需吸收的壓縮功 Q或（厶盧實際壓縮過程中達到同一個 終態(tài)壓力P1 =肘s嶄需加給工質(zhì)的實際壓縮功厶、或創(chuàng)）比值。即：L I亠二嚴 式中厶l1 ICTI l I， CCS 9 C88 =267.3-

13、15匚-15265.3-15+0.88x15088=301.7 (C)V212:39rt2Pl287.05x(273+301.7)8.8263 xlO5=0.18741三）、燃燒室中的加熱過程事一節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過程方程三）、燃燒室中的加熱過程1 燃燒室燃燒過程的理論簡化燃燒室的燃燒過程，是空氣與燃料混合燃燒，把燃料的化學(xué)能釋放出來， 轉(zhuǎn)化為熱量的過程。這就相當于工質(zhì)從外界吸收一定量的熱，從而溫度升 高，比容增大。此時，工質(zhì)只與外界有熱交換，而無機械功交換。當確定 了壓氣機岀口參數(shù)后，由于壓氣機出口緊接燃燒室入口，因此，也就知道了燃燒室入口處空氣的參數(shù)。卩2、$和卩2事一節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過

14、程方程三）、燃燒室中的加熱過程1、燃燒室燃燒過程的理論間化在沒有摩擦等不可逆現(xiàn)象的情況下，可以把燃燒過程看成是一個等壓加熱過 程，空氣與燃料燃燒后將變成高溫燃氣。在燃燒室的出口處溫度升高為，比 容增大為，但壓力卻維持不變，即 。V3Pl = P3事一節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過程方程三）、燃燒室中的加熱過程2、燃燒室燃燒工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)理論計算根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程式不難證明，假如忽略空氣與燃氣之間氣體常數(shù)R的微小差別，經(jīng)等壓加熱后，燃燒室前后工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化關(guān)系應(yīng)滿足如下規(guī)律:p2v2= RTV p3v3= RT3Pi=Ps12:394512:39#通常燃燒室出口處燃氣的溫度是根據(jù)李平財單材料特性選

15、擇的。目前，隨著冶金工業(yè)和透平冷卻技術(shù)的發(fā)展，提高到1200 1400C以上。第一節(jié) 燃氣輪機循環(huán)的過程方程三)、燃燒室中的加熱過程3、燃燒室燃燒工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)實際計算實際上，當工質(zhì)在燃燒室中燃燒加熱時，總會有摩擦不可逆現(xiàn)象存在。這將導(dǎo)致 燃燒室出口處燃氣的壓力 略有下降，其下降程度可以用燃燒室的壓力保持系數(shù) 來估算，即：(2-6)P3P3 弋P2通常，彳=90%97%最后，根據(jù)已經(jīng)選定的 和估算得利的，利用理想氣體爐杳方程式，很容 易確定出燃燒室出口比容 。3V312:3947邕一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程四）r 、透平（渦輪）中的膨脹過程四）、透平（渦輪）中的膨脹過程透平膨脹的理論計算透平處

16、高溫高壓燃氣發(fā)生膨脹，對外界輸出一定數(shù)量的機械功，同時工質(zhì)的壓力 和溫度下降，比容增大。假設(shè)工質(zhì)只與外界有機械功的交換，而無熱量的交換。在 沒有摩擦等不可逆現(xiàn)象的理想情況下，可以認為，在透平中，燃氣是按照理想絕熱 過程進行膨脹做功的。因而也可以根據(jù)式（2-3）來計算燃氣狀態(tài)參數(shù)的變化。即：P3sPiP4sp和T關(guān)系(2-30=常數(shù) ：吩=兀叮=兀曲T和V關(guān)系2、透平膨脹的理論計算舉例例3：已知透平前燃氣的初始狀態(tài)參數(shù)為卩3 = 8.336 xio5Pat =寂。由于透平后的排氣流道還有一定的阻力，致使燃氣不敲膨脹到與外界大 氣隹力相同的情況，而只能達到d =103x1$燧設(shè)這是一個理想絕熱膨脹

17、過程，求膨脹終態(tài)時的燃氣溫度 為多 參？4s2、透平膨脹的理論計算舉例k-解：對于燃氣來說，絕熱指數(shù)k = 1.33PskPask-Ps1 CQ 1 c4133l= (273 + 900)x(&336x2)根據(jù)式（23）可知:T.sk-=1173x05928 = 695.4(K)即：.=7273 =422.4 C2、透平膨脹的實際計算實際上，理想絕熱膨脹過程也是不存在的。因不可逆現(xiàn)象造成的摩擦熱 ，也會 轉(zhuǎn)加給工質(zhì)本身，致使工質(zhì)的終態(tài)溫度 和比容，都要比按理想絕熱膨脹過程達到 的終態(tài)溫度 和比容 煲加-些，同時還會使工質(zhì)發(fā)出的實際膨脹功減少。12:3953邕一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程四）r 、

18、透平（渦輪）中的膨脹過程12:39#邕一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程四）r 、透平（渦輪）中的膨脹過程從熱力學(xué)觀點看，這個過程正與一個從外界吸收熱量二瀘J多變膨脹過程相當。因此，在實際膨脹過程中，燃氣終態(tài)的狀態(tài)參數(shù)也可以 甯武（2-4）來計算。所不同的是在膨脹過程中，多變指數(shù)即， onknLtslt12:39#3、透平膨脹的工程計算Cp(T.-T4)U_Lt _lt77 r J - Cp (T.s - T4s ) T3s-T4s 透平進氣處爲a3 L(2-6)在現(xiàn)代透平中,% = 0-86 0.921）、絕熱膨脹有效效率久當忽略工質(zhì)定壓比熱q隨溫度改變而忽略微變化的特 性時， T. 1 C （T.

19、-TA T3-T4 _ t3-t4hs - hs由此可見，只要已知透平的絕熱膨脹有效效率Z，就很容 易求得透平出口處工質(zhì)的實際溫度 辦進而求出比容 丁4 12:3944、透平（渦輪）中的膨脹過程3、透平膨脹的工程計算2）、透平膨脹過程的工程計算舉例例4、例如已知例3中透平的7=0.89，試求在p4 =p4i=1.03xl04情況下，透平出口處燃氣的實際溫度以辛解：在例3中已經(jīng)求得，按照理想絕熱膨脹的r4i= 422.4C 已知 ri, =0.89右二900。n qc ?4900 ?4.u = 0.89 u-=乙一入 900-422.4=r4 = 900-0.89 x （900-422.4） =

20、 474.9 C第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程五）、工質(zhì)在大氣中自然放熱過程12:3961第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程五）、工質(zhì)在大氣中自然放熱過程1、理想的自然放熱過程在此過程中，工質(zhì)將對外界釋放一定量的余熱，使其狀態(tài)參數(shù)回復(fù)到 壓氣機入口處空氣的初始狀態(tài)，工質(zhì)只與外界有熱量交換，而無機械功交換。Pi、兒、A在理想狀況下，可以把這個過程看成是一個等壓發(fā)熱過程，其結(jié)果將 使工質(zhì)的溫度降低到，比容減小到 。第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程五）、工質(zhì)在大氣中自然放熱過程2、實際的自然放熱過程在實際狀況下，工質(zhì)的壓力略有下降，即 質(zhì)回復(fù)到。,但放熱的纟舞傍摘是使工P、兒、T、由于在這個過程中，工質(zhì)的初始狀

21、態(tài)正是透平排氣口燃氣的狀態(tài)，工質(zhì)的終態(tài)是壓氣機入口處大氣的狀態(tài)，這個參數(shù)已經(jīng)求得，就不用再計算了。12:3963第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程六）、總結(jié)12:3965第一節(jié)燃氣輪機循環(huán)的過程方程六）、總結(jié)通過前面介紹的方法，很容易求出在燃氣輪 機四個工作過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化關(guān)系， 還可以進一步探討在這四個過程中，各種能量 之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律和定量計算關(guān)系。需要指出的是，前面介紹的計算方法是一 種近似方法，因為它沒有考慮到在這個過程中， 工質(zhì)比熱隨溫度的變化關(guān)系對狀態(tài)參數(shù)計算的 影響。#二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系二）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)三）、燃氣輪機

22、循環(huán)分析12:3967第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系A(chǔ)12:3969丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系熱力學(xué)第一定律為:dq = du + dw12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系考慮到連續(xù)流動機械的“流動功”（項），熱第n?而 o故第一定律予寫成廠肝

23、匕i=u + pvai = Cpalq = w + CpAT*o據(jù)此，在理想等壓燃氣輪機簡單循環(huán)中，假設(shè)工質(zhì)為理想氣體，在壓 縮、加熱、膨脹和放熱四個熱力過程內(nèi)沒有損耗，比熱和流量也不變, 則可由等壓燃氣輪機簡單循環(huán)圖推出各過程中功和熱的變換關(guān)系。12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系A(chǔ)12:3971丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系各個過程的功和熱的變化關(guān)系如下:1-2壓氣機中等爛壓縮 燃燒室中等壓加熱吧7)312 =W23 = 0, 0

24、b = Cp 篤)12:39#丄第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)T 一）、理想簡單循環(huán)功和熱變化關(guān)系各個過程的功和熱的變化關(guān)系如下:3- 4透平中等嫡膨脹4- 1大氣中等壓放熱W卩=Cp(T3 T4= w41 =0,A41 =-Cp(T4 -Tx )12:39#二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)12:397312:39#二）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)12:39#第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)b）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)呼仁 理想簡單循環(huán)比功1、理想簡單循環(huán)比功理想簡單循環(huán)比功:透平的功率減去壓氣機消耗的功率循環(huán)增壓比：彳艸最高壓力與最低壓力之比循環(huán)增溫比：飩環(huán)最高溫度與最低溫度之

25、比設(shè)比熱容為定值， 則根據(jù)各過程特性可推 證：kkPM =P2j pv RTPL P4，P2 = P3Pl12:3977第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán))、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)紅紅紅+ 1 -c T*_ p -Vi 1 7i )(l-k k-1=C T-T7T k 一兀 k +1丿 /廠112:39591、理想簡單循環(huán)比功 推理比珈透平功率減去壓氣機消耗功率 已知：工丄,邑，P嚴P4，P2二P3,TJ PTP刃婦 * * 、 * * 、推岀比珈 Wn=WT-Wc = Cp(T3 -TJ-Cp(T2 -T )二 CPT；卩一1ZZL仝生+ 珀t3 tx片丿第二節(jié)等壓燃氣牝機理想簡卑循

26、壞）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡單循環(huán)比功理想簡單定壓加熱循壞比功：Wf - % 二 CT分析上式，知當 和 啊定后卩比功1乂 1 壓比齊導(dǎo)并令之為零，對壽求彳單最佳增壓比 / LT -T7T技僅是增壓比-k k-l k -7T k +1 (2-2-1)慨煙I數(shù)。將比金對增/ 伙一1） /T （2-2-2）將（2-2-2）代入（221）得最大的循壞比功：jax叫,max = CpT、12:3981第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)b）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)呼仁 理想簡單循環(huán)比功分析：a、增址增楓“命b、鶴加,71由理想簡單定壓加熱循環(huán)比功公式作圖在材料熱強度許可的前

27、提下，應(yīng) 盡可能提高 ，進而有利于 提高燃機比功 。71#第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)b）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)呼仁 理想簡單循環(huán)比功71#第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)b）、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)呼仁 理想簡單循環(huán)比功橫坐標為: 縱坐標為:7183第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2、理想簡單循環(huán)效率 理想簡單循環(huán)效率：循環(huán)繹功與燃燒室加入熱量之比Cp-T：）-Cp-T；） t；-Tx瓦bC卩- T；）* 、T；訃 -1丿=1丄2rjnk1k,1 rjik112 )12:3985第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)b）、理想簡單循環(huán)比功、

28、效率、可用功系數(shù)2、理想簡單循環(huán)效率此即為理想簡單等壓循環(huán)效率12:39#第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2理想簡單循環(huán)效率T*1由理想簡單循環(huán)效率：p = 1- 1 =1-（2-2-2）/f*k-可以得出a、熱效率主要取決于循環(huán)增壓比，且隨 的增大而提高。也就是說熱效率主要取決于壓氣機中絕熱壓縮的初態(tài)溫度和終態(tài)矚處。_b、熱效率和工質(zhì)的絕熱指數(shù)的數(shù)值有關(guān)，而瑚環(huán)增溫比先關(guān)。KT71第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)3、理想簡單循環(huán)可用功系數(shù)理想簡單循環(huán)可用功系數(shù)：循環(huán)比如透平膨脹功的比值。根據(jù)定義，且:U S _ 心=1_ 止

29、=_ Cp（T； _7）一-石C/T；_T：）12:39wT1）* H匕_1”_1 石C 1）_1 廠右（1-空）冇（1- ） T6571第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)、理想簡單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)3理想簡單循環(huán)可用功系數(shù)k-L即用功系數(shù)為：A = 1-兀（2公3）得岀亙a、越大，相應(yīng)的膨脹功越大， 越大。b、禪大，相應(yīng)的壓縮負功越大，越小。 兄兀271等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)三）、燃氣輪機循環(huán)分析12:3993第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)三）、燃氣輪機循環(huán)分析1 實際燃氣輪機循環(huán)是有損失的，比功、效率和 壓比、溫比（溫度）的關(guān)系，結(jié)論與理想簡單循環(huán) 有所不同。12:39#第二節(jié)等壓燃

30、氣輪機理想簡單循環(huán)三）、燃氣輪機循環(huán)分析2、實際燃氣輪機循環(huán)的效率和比功特點:第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)10203040壓比2）、燃氣溫度越高，護應(yīng)的最佳壓比就越高。3三）、燃氣輪機循環(huán)分析2、實際燃氣輪機循環(huán)的效率和比功特點:12:3997第二節(jié)等壓燃氣輪機理想簡單循環(huán)三）、燃氣輪機循環(huán)分析2、實際燃氣輪機循環(huán)的效率和比功特點:3）、燃氣溫度一定, 效率最佳增壓比高于 比功最佳增壓比。例如：民機追求效 率最佳壓比，軍機 追求比功的。圧比大于10203040壓比三）、燃氣輪機循環(huán)分析2、實際燃氣輪機循環(huán)的效率和比功特點：3）、得出的結(jié)論：A、提高燃氣溫度要相應(yīng)提高壓比才有效；B、對一定的燃

31、氣溫度，要選合適的壓氣機壓比；C、不同用途的燃氣輪機的設(shè)計原則是不同的。固定式電站用燃氣輪機要按照 效率最佳壓比設(shè)計，運輸式燃氣輪機要按比功最佳壓比設(shè)計；D、提高壓氣機和透平的效率對燃氣輪機循環(huán)特性非常重要。12:39101第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算增壓原理二）、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系壓氣機葉柵的幾何參數(shù)四）、防止壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施五）、壓氣機通流部分的污染與清洗12:39103第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算增壓原理12:39#丄 第三節(jié) 軸流式壓氣機原理和計算h一）、增壓原理1、壓力“2的空氣以速度流過一個通流面積不斷增 大的擴壓流道時，若這道空氣與外界沒有熱量和機械 功的

32、交換，那么氣流速度C降低，空氣的壓力增 加。3cyc3由伯努利方程：亠三F 與2&12:39105第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算一）、增壓原理軸線#12:39第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算一）、增壓原理2、壓氣機的增壓原理也是采用此方法動葉葉柵繞軸線向右轉(zhuǎn)動 擴壓靜葉葉柵不動，但是 其通道面積是逐漸增 加的，如圖：、即達到擴掣勺目的動葉葉柵擴壓靜葉葉柵2軸線10712:3912:39#Q =,壓力升高全部在動 仰葉柵中完成。2、壓氣機的級反動度氣流經(jīng)動葉葉柵后工質(zhì)壓力升高的程 度，可用級反動度 來表示。P0/?1/越大，工質(zhì)的壓力升高越是在 痂十葉柵中完成。第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算二）、軸流式

33、壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系12:39109第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系FA、1、流經(jīng)壓氣機動葉葉柵的力軸線12:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系軸線12:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系FU =Gy(C“ -C2JF：是作用在葉輪平均直徑islj面上的切向作用力。軸線12:39111第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系FA、2外界加給Gy工質(zhì)的機械功率軸線12:39113第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算、軸流式壓氣機級中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系FA、軸線12:39

34、115第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算三）、壓氣機葉柵的幾何參數(shù)12:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算四）、防止壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的措 施12:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算四）、防止壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施1、喘振的根本原因:由于攻角過大，使氣流在葉背處發(fā)生分離而且這 種氣流分離嚴重擴展至整個葉柵通道。弦線8512:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算四）、防止壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施2、喘振時的現(xiàn)象：發(fā)動機的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變?yōu)榈统?、振動加大；壓氣機 出口總壓和流量大幅度的波動；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力突然下降并且有大幅度 的波動；發(fā)動機的排氣溫度升高，造成超溫；嚴重時會發(fā)生放炮，氣流中 斷而發(fā)生熄火

35、停車。因此，一旦發(fā)生上述現(xiàn)象，必須立即采取措施，使壓 氣機退出喘振工作狀態(tài)。第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算四）、防止壓氣機發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施3、防止喘振措施：D、設(shè)計壓氣機時合理選擇各級之間流量系數(shù)的配合關(guān)系，力求擴大壓氣機的穩(wěn)定工作 范圍。2）、在壓氣機第一級或若干級裝設(shè)可旋轉(zhuǎn)葉片。3）、在壓氣機通流部分的某一個或若干個截面上，安裝防喘放氣閥。4）、合理選擇壓氣機的運行工況點，使機組在額定負荷工況下的運行點離壓氣機喘振邊 界有足夠的安全裕量。5）、把一臺高壓比的壓氣機，分解成兩個壓比較低的高低壓氣機，依次串聯(lián)工作，并分 別用兩個透平來分別帶動。12:3987第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算五）、壓氣機通流部分的污染與清洗12:39#第三節(jié)軸流式壓氣機原理和計算五