動力機械基礎 燃氣輪機課件PPt

1、燃氣輪機主要內容第一節(jié) 概述第二節(jié) 地面燃氣輪機第三節(jié) 航空燃氣輪機Fundamentals of Aircraft Gas Turbine Engines第一節(jié) 概述組成：進氣道壓氣機燃燒室驅動壓氣機的渦輪燃氣發(fā)生器動力輸出機構動力渦輪：地面燃氣輪機或直升飛機尾噴管：航空燃氣輪機燃料供給系統(tǒng)控制調節(jié)系統(tǒng)啟動系統(tǒng)與內燃機相比：1、壓縮、燃燒和膨脹分別在壓氣機、燃燒室和渦輪三個不同部件中進行， 是等壓加熱循環(huán)；而往復式內燃機的壓縮、燃燒和膨脹是在同一氣缸中 完成的，是等容或等容等壓加熱過程2、單機功率大，體積小，重量輕，啟動快，排氣污染小3、燃油耗率高，經(jīng)濟性較差，制造成本高與汽輪機相比：1、工

2、質是燃氣，而不是蒸汽2、裝置簡單，緊湊，重量輕，體積小，啟動快，帶負荷快，不需大量冷卻水3、單機功率較小，效率較低，運行壽命短第二節(jié) 地面燃氣輪機一、用途二、按軸分類三、簡單燃氣輪機裝置和熱力循環(huán)四、復雜循環(huán)裝置的燃氣輪機一、用途移動電站調峰機組1、發(fā)電備用機組2、動力船舶機車、汽車、坦克石油和天然氣輸送管道加壓站3、航空中的直升飛機200300 km/h武裝直升機可達400 km/h二、按軸分類1、單軸式結構：動力渦輪與燃氣發(fā)生器驅動渦輪裝在同一根軸上2、分軸式結構：動力渦輪與燃氣發(fā)生器驅動渦輪裝在各自的旋轉軸上，兩渦輪可以有不同的轉速，在非設計工況下，效率高，運行范圍較寬廣三、簡單燃氣輪機

3、裝置和熱力循環(huán)裝置：理想循環(huán)：理想循環(huán)：圖中的1-2-3-4-1曲線12： 等熵壓縮過程等熵壓縮比功1111 2kkppsTcTTcw其中，即增壓比1 2pp23： 工質定壓吸熱過程吸熱量其中，即加熱比 2 3ppkkppTcTTcq11 2 3 3 21 3TT34： 等熵膨脹作功過程等熵膨脹比功kkppsTcTTcw11 4 31141：工質等壓放熱過程放熱量其中，即增壓比1 2pp1 4pp 1111 41 4kkppTcTTcq討論：（1）循環(huán)比功隨加熱比 的增大而增大（2）循環(huán)熱效率隨增壓比的增加而增大，而與加熱比無關循環(huán)比功111111kkkkpsTcw循環(huán)熱效率kks1111 2

4、pp1 3TT實際循環(huán)：實際循環(huán)：圖中的1-2-3-4-1曲線考慮各種損失： 摩擦、渦流、散熱、激波（音速或超音速流動）比功sww 效率s四、復雜循環(huán)裝置的燃氣輪機（1）回熱循環(huán)燃氣輪機 增加了一個回熱器，將燃氣輪機的排氣對進入燃燒室前的空氣進行 預熱，相當于鍋爐中的空氣預熱器 提高了循環(huán)效率 由于回熱器中有壓力損失，比功有所下降（2）中冷循環(huán)燃氣輪機 在壓縮機的級間增設中冷器 壓縮機耗功減少，循環(huán)比功增加（壓縮功約占2/3） 高壓壓氣機進口氣流溫度下降，燃燒室加熱量要增加，在較低時， 對循環(huán)效率影響不大（3）中冷回熱循環(huán)燃氣輪機（4）再熱循環(huán)燃氣輪機 在高、低壓渦輪之間增設一個再熱燃燒室，對

5、高壓渦輪出口的燃氣進行 加熱后進入低壓渦輪，相當于蒸汽輪機發(fā)電廠中的再熱器 增加了循環(huán)比功 熱效率有所下降，只有當較高時，熱效率才高些（5）聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機 燃氣 - 蒸汽聯(lián)合循環(huán) 增大機組功率 提高經(jīng)濟性 應用廣泛第三節(jié) 航空燃氣輪機一、循環(huán)種類二、推進器的性能參數(shù)三、總效率四、航空燃氣輪機種類一、循環(huán)種類1、簡單循環(huán)：在渦輪和尾噴管之間設置加力燃燒室，以增加單位推力2、再熱循環(huán)：40. 025. 0二、推進器的性能參數(shù)推力推力F：90909)()(AppUUqFmamaq- 進入發(fā)動機的空氣流量，近似代替燃氣流量，kg/s- 噴氣的氣流速度，m/s9U0U- 飛機飛行的速度，m/s9p0p

6、9A- 噴氣壓力，Pa- 大氣壓力，Pa- 尾噴管的出口截面積，m2，N當燃氣在尾噴管內完全膨脹時，09pp 則)(09UUqFma9U9p推進功率推進功率0090)(UUUqUFPmappP噴氣動能噴氣動能（即燃氣熱力循環(huán)的輸出功率）22029UUqPm推進效率推進效率75. 050. 01209UUPPppp討論；討論；（1）maqFpP（2）09UUp，w，w30. 020. 00p0或更高一些三、總效率四、種類1、渦輪噴氣發(fā)動機：用于近音速和超音速飛機和巡航導彈 起飛時，必須采用助推噴氣發(fā)動機或固體火箭，將它加速到一定的 飛行速度2、沖壓式噴氣發(fā)動機： 用于飛行速度3Ma以上，利用沖壓效應 只有進氣道、燃燒室和噴管三大部分，省掉了壓氣機和渦輪3、渦輪風扇發(fā)動機： 用于亞音速大型客機和運輸機 有內外兩個函道，高壓渦輪和風扇渦輪分別驅動壓氣機和風扇 內外函道兩股氣流以合理的速度向后噴，經(jīng)濟性好，推力大4、渦輪螺旋槳發(fā)動機： 用于時速700km/h（194m/s）以下的運輸機和小型支線客機 借