燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件

第一章燃?xì)廨啓C(jī)及其熱力循環(huán)1-1概述燃?xì)廨啓C(jī)簡介；特點(diǎn)及應(yīng)用；1-2燃?xì)廨啓C(jī)熱力性能指標(biāo)1-3燃?xì)廨啓C(jī)的簡單循環(huán)1-4/5燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)計(jì)算1-6提高燃?xì)廨啓C(jī)熱力性能的途徑第一章燃?xì)廨啓C(jī)及其熱力循環(huán)1-1概述燃?xì)廨啓C(jī)簡1-6提高燃?xì)廨啓C(jī)熱力性能的途徑對(duì)于簡單循環(huán)

提高

減少

采用較高的

各部件效率

C*

T*

B壓力損失，提高總壓保持系數(shù)

溫比

*壓比

*，并按需選擇最佳壓比分析第一條：

B=0.94~0.99

C*

T*燃機(jī)發(fā)展初期約85%，壓比也小；后穩(wěn)定在88%水平好長時(shí)間；目前達(dá)到或接近90%~92%（壓比30）

提高循環(huán)性能很有限（0.90~0.96）

溫比

*=T3*/T1*提高

C*

T*，主要取決于壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片間氣流通道的設(shè)計(jì)及加工。1-6提高燃?xì)廨啓C(jī)熱力性能的途徑對(duì)于簡單循環(huán)各部件效率C提高溫比

*=T3*/T1*——從循環(huán)特性參數(shù)方面來講，這是提高循環(huán)熱效率的主要方向?！憩F(xiàn)在兩方面:

一方面提高燃?xì)獬鯗?，即透平前溫T3*；一方面降低T1*，即降低環(huán)境溫度T0。提高溫比*=T3*/T1*——從循環(huán)特性參數(shù)方面來講，對(duì)于提高燃?xì)獬鯗匾蕾噧煞N技術(shù)的發(fā)展。第一種技術(shù)：加強(qiáng)冶金工業(yè)耐高溫合金技術(shù)的發(fā)展、加強(qiáng)熱處理工藝技術(shù)的研究，以提高渦輪透平材料的耐高溫特性。

t3提高速率目前接近25℃/年，MS9001FA已達(dá)1288℃。第二種技術(shù)：先進(jìn)的冷卻技術(shù)的發(fā)展。新冷卻技術(shù)，如內(nèi)冷、薄膜冷卻、發(fā)散冷卻等，冷卻效果提高且冷卻空氣量大幅度下降。目前發(fā)展的蒸汽冷卻技術(shù)以及耐高溫陶瓷材料的應(yīng)用，使燃?xì)獬鯗卮蠓忍岣撸蛇_(dá)1427

℃），可進(jìn)一步節(jié)約冷卻空氣量。燃?xì)廨啓C(jī)會(huì)在1650~1700℃而終止燃?xì)獬鯗氐脑鲩L。強(qiáng)烈熱輻射會(huì)使冷卻無能為力對(duì)于提高燃?xì)獬鯗匾蕾噧煞N技術(shù)的發(fā)展。強(qiáng)烈熱輻射會(huì)使冷卻無能為對(duì)于降低環(huán)境溫度——同一地區(qū)人類無能為力。——地球上的南北極常年處于低溫；人類測出的最低溫度在南極，為-88℃（185K），常年平均-55℃?！?lián)合循環(huán)才能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于簡單循環(huán)輕型燃機(jī)GE公司LM6000PC熱效率最高為43%；工業(yè)型先進(jìn)燃機(jī)熱效率在35%以上。相對(duì)來說仍不是很高。

對(duì)于降低環(huán)境溫度——同一地區(qū)人類無能為力。提高循環(huán)熱效率的其他途徑溫比和壓比確定后，進(jìn)一步提高燃機(jī)裝置循環(huán)熱效率必須改進(jìn)熱力循環(huán)，提高循環(huán)性能。

1)采用回?zé)嵫h(huán)

2)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)

3)間冷循環(huán)（分級(jí)壓縮中間冷卻）

4)再熱循環(huán)（分級(jí)膨脹中間再熱）

5)復(fù)雜循環(huán)（回?zé)衢g冷再熱）

這些措施，無論對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)裝置的實(shí)際循環(huán)，還是理想循環(huán)，都是有效的。充分利用余熱，降低放熱量降低壓氣機(jī)壓縮功增加渦輪膨脹功提高循環(huán)熱效率的其他途徑溫比和壓比確定后，進(jìn)一步提高燃機(jī)裝置一、回?zé)嵫h(huán)

在簡單循環(huán)三大件基礎(chǔ)上增加一個(gè)熱交換器（即回?zé)崞鳎?，利用渦輪的排氣來加熱進(jìn)入燃燒室的空氣，這樣的循環(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。分析實(shí)際循環(huán)，注意到燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度通常總是高于壓氣機(jī)出口溫度。循環(huán)加熱和放熱過程的溫度變化范圍有交叉。利用這個(gè)溫度交叉，增設(shè)回?zé)崞?，進(jìn)行內(nèi)部回?zé)?，可達(dá)到提高循環(huán)平均吸熱溫度和降低循環(huán)平均放熱溫度的目的，從而提高循環(huán)的熱效率。一、回?zé)嵫h(huán)在簡單循環(huán)三大件基礎(chǔ)上增加一個(gè)熱交換回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)由六個(gè)熱力過程組成：1-2壓縮過程；2-2’在回?zé)崞髦械念A(yù)熱過程；2’-3燃燒加熱過程；3-4膨脹做功過程；4-4’在回?zé)崞髦械睦鋮s過程；4’-1大氣中的放熱過程。未考慮壓力損失q2-2’q4-4’

①具有較高的熱效率

吸熱溫度增加、放熱溫度降低

②循環(huán)比功不變，實(shí)際略有減小

流阻增加，渦輪膨脹功減小(5%~10%)

③極限回?zé)?/p>

T2’*=T4*,T4’*=T2*

實(shí)際回?zé)酺2’*<T4*,T4’*>T2*

面積不可能無限大，存在傳熱溫差回?zé)岵煌晟脾軠乇纫欢〞r(shí)，提高壓比，回?zé)嵝Ч儾睢?/p>

當(dāng)壓比達(dá)到回?zé)針O限壓比時(shí)，T4*=T2*回?zé)嵝Ч優(yōu)闉跤小?/p>

壓比應(yīng)小于回?zé)針O限壓比?；?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)由六個(gè)熱力過程組成：未考慮壓力損失q2-2’極限回?zé)帷诨責(zé)崞髦?，若燃?xì)獗焕鋮s到可能的最低溫度，壓縮空氣被預(yù)熱到可能的最高溫度，這種回?zé)岱Q為極限回?zé)?。—?duì)提高裝置的內(nèi)部效率最為有利，但由于傳熱必須有溫差，因此無法實(shí)現(xiàn)。極限回?zé)帷诨責(zé)崞髦校羧細(xì)獗焕鋮s到可能的最低溫度，壓縮空氣回?zé)岫醛せ責(zé)崞髦?，工質(zhì)實(shí)際接收的廢熱值與理論上能接受的廢熱極限值之比—代表回?zé)岬耐晟瞥潭龋梅?hào)

表示，即—一般情況下，回?zé)岫?/p>

=0.5~0.85最合適。

太小，效率不高；過大，則回?zé)崞髦亓?、體積及流動(dòng)阻力均增大，而機(jī)組比功因流阻增加而降低，循環(huán)效率變差?；?zé)岫醛せ責(zé)崞髦校べ|(zhì)實(shí)際接收的廢熱值與理論上能接受的廢熱極回?zé)嵫h(huán)的應(yīng)用回?zé)崞魇且粋€(gè)龐然大物，使整個(gè)機(jī)組變得笨重、成本增加、運(yùn)行啟動(dòng)復(fù)雜。目前，只在大型基本負(fù)荷的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組中采用。對(duì)回?zé)嵫h(huán)進(jìn)行能量分析和計(jì)算時(shí)，要注意吸熱過程、放熱過程初、終態(tài)的變化?；?zé)嵫h(huán)的應(yīng)用回?zé)崞魇且粋€(gè)龐然大物，使整個(gè)機(jī)組變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件二、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)思路：利用燃機(jī)循環(huán)平均吸熱溫度高和蒸汽動(dòng)力循環(huán)平均放熱溫度低的特點(diǎn)。

例如燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗馗哌_(dá)1200~1500℃，排氣溫度高達(dá)300~500℃。先進(jìn)的蒸汽輪機(jī)，排汽溫度只有幾十度，鍋爐的排煙溫度一般只有160~200℃。用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。組成：燃?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機(jī)排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，或?qū)⒉糠职l(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。形式：單軸聯(lián)合循環(huán)；多軸聯(lián)合循環(huán)。最高效率：發(fā)電時(shí)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)ABBGT26-1為58.5%二、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)思路：利用燃機(jī)循環(huán)平均吸熱溫度高和蒸汽舉例：雙軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出基本功率Neg；蒸汽輪機(jī)發(fā)出附加功率Nest；總功率Ne=Neg+Nest1-2-3-4-1燃?xì)庋h(huán)a-b-c-d-a蒸汽循環(huán)鍋爐中存在傳熱溫差：

Tb*=T5*-Tb*：蒸發(fā)器的溫差，稱為窄點(diǎn)溫度，最適宜的窄點(diǎn)溫度20~25℃；

Tc*=T4*-Tc*：過熱器中溫差，一般小于50℃兩個(gè)循環(huán)的熱力參數(shù)間的約束條件應(yīng)滿足熱平衡方程式：蒸汽吸熱量＝排氣放熱量舉例：雙軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出基本功率Neg；1-2-3-4燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)優(yōu)點(diǎn)：１顯著降低機(jī)組耗油率２顯著提高機(jī)組功率缺點(diǎn)：增加了蒸汽回路，使機(jī)組大為復(fù)雜。應(yīng)用：只適用于地面動(dòng)力裝置。

20%-30%燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)優(yōu)點(diǎn)：20%-30%燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件三、間冷循環(huán)簡單循環(huán)中，壓氣機(jī)耗功約占2/3，減少壓縮功，提高循環(huán)比功。

等溫壓縮耗功最少，但很難實(shí)現(xiàn)。采用分段冷卻、逐級(jí)加壓方法——?dú)怏w被壓縮后溫度升高，將其引出來冷卻降溫，再對(duì)其加壓、再冷卻……由此降低壓氣機(jī)耗功。——在低壓壓氣機(jī)LC與高壓壓氣機(jī)HC之間增加一個(gè)中冷器IC實(shí)現(xiàn)。1-2’

低壓壓氣機(jī)中壓縮過程；2’-1’

中冷器中的冷卻過程；1’-2高壓壓氣機(jī)中壓縮過程。T-S圖上機(jī)組的循環(huán)比功增大三、間冷循環(huán)簡單循環(huán)中，壓氣機(jī)耗功約占2/對(duì)于多級(jí)間冷循環(huán)，如何分配壓比最佳？在相同的壓氣機(jī)效率

C*和進(jìn)氣溫度T1*的前提下，最佳壓比分配規(guī)律：

即各級(jí)壓比相等，壓縮總耗功最少。對(duì)于多級(jí)間冷循環(huán)，如何分配壓比最佳？在相同的壓氣機(jī)效率間冷循環(huán)的特點(diǎn)—采用間冷循環(huán)后，可使循環(huán)比功Li增大，但壓縮終了溫度T2*會(huì)降低，對(duì)循環(huán)熱效率不利?！挥袡C(jī)組壓比較高時(shí)，間冷循環(huán)的熱效率才得益。缺點(diǎn)—采用中冷器，機(jī)組尺寸重量增大，設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，并需大量冷卻水。應(yīng)用—偶見大型機(jī)組，應(yīng)用并不廣泛。間冷循環(huán)的特點(diǎn)—采用間冷循環(huán)后，可使循環(huán)比功Li增大，但壓縮燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件四、再熱循環(huán)增大膨脹功LT，來提高循環(huán)比功。

燃?xì)獬鯗厥芙饘俨牧闲阅艿南拗撇捎弥虚g再熱方法——?dú)怏w膨脹后溫度降低，將其抽出來進(jìn)行補(bǔ)燃加熱，使溫度升高到T3*，再去做功，由此增加渦輪膨脹功?！诟邏簻u輪HT與低壓渦輪LT之間增設(shè)一個(gè)再熱燃燒室RB實(shí)現(xiàn)。3-4’

高壓渦輪中膨脹過程；4’-3’再熱燃燒室的再熱過程；3’-4

低壓渦輪中膨脹過程。T-S圖上機(jī)組的循環(huán)比功增大四、再熱循環(huán)增大膨脹功LT，來提高循環(huán)比功對(duì)于多級(jí)再熱循環(huán)，如何分配渦輪膨脹比最佳？

最佳膨脹比分配規(guī)律：

即各級(jí)膨脹比相等，機(jī)組比功最大。對(duì)于多級(jí)再熱循環(huán)，如何分配渦輪膨脹比最佳？最佳膨脹比分再熱循環(huán)的特點(diǎn)—使循環(huán)比功Li增大?！剂箱N量增加，循環(huán)吸熱量q1增大，使循環(huán)熱效率變化不大?！捎迷贌崛紵?，使機(jī)組復(fù)雜，但比間冷循環(huán)的中冷器小得多，且不需冷卻水。應(yīng)用—實(shí)際應(yīng)用較多，但未廣泛應(yīng)用。

原因：RB調(diào)節(jié)控制復(fù)雜和低壓渦輪LT高溫下工作困難。再熱循環(huán)的特點(diǎn)—使循環(huán)比功Li增大。燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件五、復(fù)雜循環(huán)——回?zé)?、間冷、再熱——優(yōu)點(diǎn)①可顯著提高循環(huán)比功；②可增加循環(huán)熱效率；③可降低油耗率等。——缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種損失大，實(shí)際應(yīng)用的比功和效率沒有理論上那么高；操作復(fù)雜，實(shí)際上沒采用過，僅有個(gè)別試驗(yàn)機(jī)組。五、復(fù)雜循環(huán)——回?zé)?、間冷、再熱燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件五、復(fù)雜循環(huán)五、復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)普及課件?？嚢踩?，讓生命樂章奏得更響亮。9月-239月-23Tuesday,September26,2023安全伴著幸福，安全創(chuàng)造財(cái)富。01:12:5001:12:5001:129/26/20231:12:50AM多點(diǎn)溝通，少點(diǎn)抱怨。多點(diǎn)理解，少點(diǎn)爭執(zhí)。9月-2301:12:5001:12Sep-2326-Sep-23工作為了生活好，安全為了活到老。01:12:5001:12:5001:12Tuesday,September26,2023產(chǎn)品質(zhì)量是提高經(jīng)濟(jì)效益的前提條件。9月-239月-2301:12:5001:12:50September26,2023安全像鐘表，天天緊發(fā)條。2023年9月26日1:12上午9月-239月-23累積點(diǎn)滴改進(jìn)，邁向完善品質(zhì)。26九月20231:12:50上午01:12:509月-23市場是海，質(zhì)量是船，品牌是帆。九月231:12上午9月-2301:12September26,2023杜絕違章指揮，杜絕違章作業(yè)。2023/9/261:12:500