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第二章第二章燃气轮机循环理论基础燃气轮机循环理论基础第一节第一节燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述1、理想循环和实际循环、理想循环和实际循环理想循环理想循环构成燃气轮机的四个过程可逆构成燃气轮机的四个过程可逆理想循环不是卡诺循环（不是等温加热和等温度放理想循环不是卡诺循环（不是等温加热和等温度放热）热）等熵压缩等熵压缩等压加热等压加热等熵膨胀等熵膨胀等压排气放热等压排气放热TS图图 和和P-v图图？第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 理想循环理想循环T-S 图和图和P-v图图第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 画图注意：画图注意：12温差温差?34温温差差第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 实际循环实际循环四个不可逆过程四个不可逆过程压缩不等熵压缩不等熵(绝热有损失绝热有损失)燃烧不等压燃烧不等压膨胀不等熵膨胀不等熵(不绝热不绝热,熵变不等于熵变不等于0)进气过程有损失进气过程有损失排气放热过程不等压排气放热过程不等压TS图图 不考虑进、排气和燃烧室内流动损失不考虑进、排气和燃烧室内流动损失?1 1、燃气轮机的理想循环与实际循环、燃气轮机的理想循环与实际循环 第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 不考虑进、排气和燃烧室内的流动损失循环不考虑进、排气和燃烧室内的流动损失循环T-S 图图考虑燃烧室内流动损失的考虑燃烧室内流动损失的T-S图？图？考虑进、排气和燃烧室内的流动损失循环考虑进、排气和燃烧室内的流动损失循环T-S 图图P-v图图？1 1、燃气轮机的理想循环与实际循环、燃气轮机的理想循环与实际循环 第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 2、燃气轮机的简单循环与复杂循环a)a)简单循环，燃气轮机只由一个压气简单循环，燃气轮机只由一个压气机，一个燃烧室和一个透平构成机，一个燃烧室和一个透平构成 b)b)复杂循环，对燃气轮机的构成做一复杂循环，对燃气轮机的构成做一些变化些变化回热循环回热循环微型燃机微型燃机不回热效率不回热效率1720%回热回热,T2增加，增加，T4下降，平均下降，平均吸热温度增加，平均放热温吸热温度增加，平均放热温度减小，换热温差减小，效度减小，换热温差减小，效率率 2630%。代价？限制？。代价？限制？第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 2 2、燃气轮机的简单循环与复杂循环、燃气轮机的简单循环与复杂循环GEGE公司公司LMS100LMS100，采用间冷循环，目的：加大比功，简单循环效率，采用间冷循环，目的：加大比功，简单循环效率最高燃机最高燃机4646，功率，功率1010万千瓦，压比万千瓦，压比4242，1010分钟启动到满负荷分钟启动到满负荷,燃气初温燃气初温13801380度。间冷代价？度。间冷代价？第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 2 2、燃气轮机的简单循环与复杂循环、燃气轮机的简单循环与复杂循环再热循环再热循环得：比功增加得：比功增加失：设备排气温度失：设备排气温度增加，向冷源放热增加，向冷源放热增加增加限制条件？限制条件？第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 间冷回热间冷回热再热回热再热回热间冷、回热、再热循环间冷、回热、再热循环2 2、燃气轮机的简单循环与复杂循环、燃气轮机的简单循环与复杂循环第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 3 3、多轴式燃气轮机循环、多轴式燃气轮机循环 （航空发动机和舰船用燃气轮机）（航空发动机和舰船用燃气轮机）分轴分轴:1:1个压气机个压气机,2,2段透平段透平,1,1段拖动压气机段拖动压气机,1,1段拖动负载段拖动负载双轴：双轴：2 2段压气机段压气机,2,2段透平段透平,平行双轴平行双轴,高拖高高拖高,交叉双轴交叉双轴,高拖低高拖低,负载任意，高压透平拖动高压压气机居多，负载任意，高压透平拖动高压压气机居多，负载可以与任意转子共轴负载可以与任意转子共轴三轴：三轴：2 2段压气机段压气机,3,3段透平段透平(LMS100)(LMS100)串流：分开的透平燃气流动串连排列串流：分开的透平燃气流动串连排列(straight-flow)(straight-flow)并联并联:分开的透平燃气流动并联排列分开的透平燃气流动并联排列(paraller-flow)(paraller-flow)多轴目的：追求变工况性能和启动性能多轴目的：追求变工况性能和启动性能 适应复杂循环布置适应复杂循环布置第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 3 3、多轴式燃气轮机循环、多轴式燃气轮机循环 （航空发动机和舰船用燃气轮机）（航空发动机和舰船用燃气轮机）分轴分轴多轴多轴第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：燃气轮机与其他的热能动力装置，、燃气轮机复合循环：燃气轮机与其他的热能动力装置，或热力系统，或热力循环组合在一起，互相取长补短，或热力系统，或热力循环组合在一起，互相取长补短，形成新的热能动力系统或多联产系统形成新的热能动力系统或多联产系统 燃气蒸汽联合循环燃气蒸汽联合循环 第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：废气涡轮增压器（没有燃烧室废气涡轮增压器（没有燃烧室的的燃气轮机）与内燃机燃气轮机）与内燃机的复合循环的复合循环 涡轮增压发动机涡轮增压发动机(T)(T)涡轮复合发动机涡轮复合发动机 第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：使用燃气轮机的动力回收系统使用燃气轮机的动力回收系统 生产过程需要压缩气体生产过程需要压缩气体生产过程最终排除有一定生产过程最终排除有一定压力和温度的气体压力和温度的气体目的：生产过程为主，动目的：生产过程为主，动力回收为辅助，减小生产能力回收为辅助，减小生产能耗耗发电机发电机/电动机电动机第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：氨气氧气燃烧制取硝酸氨气氧气燃烧制取硝酸要求反应气体有一定压力要求反应气体有一定压力,氧化反应放出热量氧化反应放出热量制取硝酸的动力制取硝酸的动力回收装置回收装置C1出口压力出口压力0.20.5MPa氨氧化器内空气与氨生成高温亚氨氧化器内空气与氨生成高温亚硝酸气硝酸气,经过余热锅炉降低温度经过余热锅炉降低温度C2出口压力出口压力0.71.5MPa吸收塔和脱气塔内生成硝酸吸收塔和脱气塔内生成硝酸尾气经换热器加热尾气经换热器加热,200510度度,进进入透平作功入透平作功汽机蒸汽来自亚硝酸气余热锅炉汽机蒸汽来自亚硝酸气余热锅炉第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：使用燃气轮机的动力回收系统使用燃气轮机的动力回收系统透平膨胀机透平膨胀机(获得较低的温度获得较低的温度)可以达到超过可以达到超过-100度的度的制冷效果制冷效果利用利用:制氧制氧发动机模拟高空试验发动机模拟高空试验第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：燃气轮机多联供系统燃气轮机多联供系统-热电联供热电联供 不供热而净发电，发电功率为不供热而净发电，发电功率为77.28MW,77.28MW,效率效率44%44%设计负荷供热和发电，电功率为设计负荷供热和发电，电功率为69.59MW,69.59MW,供热供热60MW 60MW，热利用率，热利用率73%73%；最大发电功率和最大供热时，发电功率最大发电功率和最大供热时，发电功率75MW75MW，供热，供热80MW80MW，热利用率，热利用率86%86%只用余热锅炉排气道上的换热器只用余热锅炉排气道上的换热器E E供热，可供热供热，可供热19.43MW19.43MW 两台两台2.55万千瓦三轴燃机万千瓦三轴燃机两台余热锅炉，一台两台余热锅炉，一台2.6万汽机万汽机与热电分供相比，节省天然气与热电分供相比，节省天然气8000Nm3/h与热电分供比，节约天然气与热电分供比，节约天然气8000NM3/h第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：燃气轮机多联供系统燃气轮机多联供系统-冷热电联供冷热电联供 旅社旅社夏季平均夏季平均需电需电1300kW燃机燃机:480kW电不足电网供应电不足电网供应蒸汽不足锅炉供应蒸汽不足锅炉供应机组日工作机组日工作12小时，旅馆总能源消耗节约小时，旅馆总能源消耗节约27%以上以上第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：燃气轮机多联产系统燃气轮机多联产系统 煤的气化技术煤的气化技术 成熟与完善成熟与完善 ，煤的气化为核心的煤的气化为核心的“合成合成气园气园”多联产能源系统的概念和工程。多联产能源系统的概念和工程。用煤的气化设备用煤的气化设备(气化炉气化炉)，将煤制备成煤气，将煤制备成煤气(合成煤气，简称合成煤气，简称合成气，主要成分是合成气，主要成分是COCO和和H H2 2 ，还有，还有N N2 2、COCO2 2、CHCH4 4、H H2 2S S、COSCOS、H H2 2O O、SOSO2 2等气体）。等气体）。利用合成气来进行跨行业，跨部门的联合生产，以得到多种利用合成气来进行跨行业，跨部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料具有高附加值的化工产品、液体燃料(甲醇、甲醇、F-TF-T合成燃料、合成燃料、二甲醚二甲醚)、城市煤气和氢气，以及用于工业生产的工艺用和、城市煤气和氢气，以及用于工业生产的工艺用和民用的热能和电能，这就是多联产系统民用的热能和电能，这就是多联产系统。第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：燃气轮机多联产系统、燃气轮机复合循环：燃气轮机多联产系统多联产中能源、资源、环境一体化系统图多联产中能源、资源、环境一体化系统图经济性分析经济性分析1000元气元气 2000元甲醇元甲醇1000元气元气 1000多元电多元电CO变换变换CO+H2O=CO2+H2第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与轻水反应堆组合的燃气与轻水反应堆组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环 反应堆出来的为饱和蒸汽，反应堆出来的为饱和蒸汽，温度较低温度较低高压压气机出来的蒸汽经高压压气机出来的蒸汽经过低压过热蒸汽加热过低压过热蒸汽加热效率提高效率提高35减少转子与隔板的水蚀减少转子与隔板的水蚀第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环 氦气透平前温氦气透平前温750900度度联合循环效率联合循环效率4550第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环 为什么选择为什么选择?为工质为工质,冷却反应堆冷却反应堆,1传热性能好传热性能好 2 中子捕获截面较小中子捕获截面较小3射线下不会分解射线下不会分解 4 大范围内不发生相变大范围内不发生相变5对所接触的其他物质化学上稳定对所接触的其他物质化学上稳定6 比功大比功大 7 放射感应性小放射感应性小 8 便宜便宜 9 容易补充容易补充第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环高温气冷堆可以直接使用的气体高温气冷堆可以直接使用的气体(除稀有气体除稀有气体)H H2 2,He,CO,He,CO2 2,N,N2 2,O,O2 2,放射性方面放射性方面中子捕获截面排序中子捕获截面排序D D2 2,He,H,He,H2 2,O,O2 2,CO,CO2 2,N,N2 2射线感应放射性射线感应放射性 He,HHe,H2 2,为为0,N0,N2 2,0.045,CO,0.045,CO2 2,1,1第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环传热性能传热性能传热系数排序大到小传热系数排序大到小He,HHe,H2 2,N,N2,2,CO,CO2 2换热面积小到大换热面积小到大 He,1,HHe,1,H2 2,1.06,N,1.06,N2 2,2.56,CO,2.56,CO2 2,4.22,4.22对反应堆结构材料稳定性影响对反应堆结构材料稳定性影响COCO2 2,550,550度以上和石墨发生反应度以上和石墨发生反应H H2 2,高温下使得钢材催化高温下使得钢材催化,和石墨发生反应和石墨发生反应O O2 2,氧化其他物质氧化其他物质,N,N2 2,高温下和钢发生氮化反应高温下和钢发生氮化反应第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环流体力学特性流体力学特性音速音速(300K)He,1000,N(300K)He,1000,N2,2,350,CO,350,CO2 2,270,270泄漏泄漏,He,He,容易容易,N,N2 2,CO,CO2 2,不容易不容易对燃机适应性对燃机适应性压力损失压力损失(低温低温):):He,1,NHe,1,N2,2,2.24,CO,2.24,CO2 2,0.86,0,0.86,0氢气氢气.22.22氦气压力损失几乎不随温度变化氦气压力损失几乎不随温度变化,二氧化碳线形增加二氧化碳线形增加循环耗用动力循环耗用动力He,1,NHe,1,N2,2,4,CO,4,CO2 2,1.8,1.8,氢气氢气.28.28(表面温度相等表面温度相等,流通面积改变流通面积改变)第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与核电系统组合的燃气与核电系统组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环对燃机适应性对燃机适应性紧急状态适应性紧急状态适应性N N2,2,和和,CO,CO2 2,好好,可以用空气补充可以用空气补充,氦气需要考虑其他方法氦气需要考虑其他方法燃机总热效率燃机总热效率氦气轮机氦气轮机,二氧化碳轮机二氧化碳轮机,氢气轮机氢气轮机最高效率对应最佳压比最高效率对应最佳压比(从低到高从低到高):):氦气氦气,氢气氢气,氧气氧气,二氧化碳二氧化碳价格价格 (小到大小到大):):氢气氢气,氧气氧气,氮气氮气,二氧化碳二氧化碳,氦气氦气总结：氦气是最合理的选择总结：氦气是最合理的选择第一节第一节 燃气轮机循环概述燃气轮机循环概述 4 4、燃气轮机复合循环：、燃气轮机复合循环：与燃料电池组合的燃气与燃料电池组合的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环热单轴燃气轮机简单循环热力学分析力学分析任务：建立循环效率和描述部件和工质性能参任务：建立循环效率和描述部件和工质性能参数之间的关系，温比、压比、压气机效率、透数之间的关系，温比、压比、压气机效率、透平效率、流阻损失、工质绝热指数平效率、流阻损失、工质绝热指数途径：从理想循环逐渐逼进实际循环途径：从理想循环逐渐逼进实际循环目的：深刻理解部件性能对循环总体性能的影目的：深刻理解部件性能对循环总体性能的影响响 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 1 1、单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析 理想循环理想循环实际循环实际循环回热循环回热循环效率、比功、有用功系数效率、比功、有用功系数第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 1 1、单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析压气机耗功压气机耗功(进入压气机的是进入压气机的是1kg/s空气空气)透平作功透平作功循环吸热量循环吸热量 Q1=xCpgT3*-CpaT2s*第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 1 1、单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析 效率效率=T3*/T1*，温比，温比 x=Gt/Gc假定假定第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 1 1、单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析 循环效率只是压比的函数，与燃气的初温循环效率只是压比的函数，与燃气的初温T T3 3*无关无关 随着压比的增加，效率是单值地增大随着压比的增加，效率是单值地增大 效效率率与与工工质质的的热热物物性性有有关关，工工质质的的比比热热比比k k值值越越大大，由由m m=(k-1)/k(k-1)/k 可可知知，压压比比相相同同，使使用用k k值值大大的的工工质质，其其循循环环效效率率较较高高。（空空气气，k=1.4k=1.4，对对于于氦氦气气，k=1.660k=1.660）效率与效率与x x、y y、无关无关 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 1 1、单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析单轴燃气轮机简单理想循环的热力学分析 比功定义？比功定义？比功是指对于比功是指对于1kg1kg的压气机进气来说，燃气轮机的压气机进气来说，燃气轮机的作功量的作功量 最大比功压比最大比功压比w.op t x x、y y、增加，比功增加增加，比功增加比功大比功大,表明对于一定功率机组表明对于一定功率机组,结构紧凑结构紧凑第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）假设假设:吸热和放热过程等压吸热和放热过程等压第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）循环效率循环效率*各参数影响分析（压比、温比）各参数影响分析（压比、温比）第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）循环效率循环效率*各参数影响分析各参数影响分析与理想循环的比较与理想循环的比较*T T增大，增大，减小，压比越高，减小，压比越高，*与与T T之间的差值会越之间的差值会越来越大来越大第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）损失）循环效率循环效率*各参数影响分析各参数影响分析燃气轮机实现运行条件燃气轮机实现运行条件循环效率值为正循环效率值为正压比越大或者压气机效率和透平效率越低，要求压比越大或者压气机效率和透平效率越低，要求值越大，也就是所要求的值越大，也就是所要求的T T3 3*温度越高温度越高 不满足，启动机停，燃机不满足，启动机停，燃机停停第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）循环效率循环效率温比温比c)增加时，增加时，T T3 3*温度增大，温度增大，增大，循环效率增大；增大，循环效率增大；增幅下降。增幅下降。第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）循环效率压比循环效率压比d)压比压比1，0；0；.op t,=1-Q=1-Q2 2/Q/Q1 1 0 增大增大 最大最大 减小减小 0 负功负功第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）循环效率循环效率最佳效率压比最佳效率压比，第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）损失）循环效率循环效率cccc增大，增大，*线性地增大；线性地增大；效率效率t t的增大，的增大，*线性增大线性增大c c的增大，的增大，*非线性增大。非线性增大。第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）损失）循环效率循环效率x x的影响的影响分析：仅仅考虑燃料变化，天然气机组改烧中低热分析：仅仅考虑燃料变化，天然气机组改烧中低热值燃料后效率变化，燃料发热量变化，燃料量变值燃料后效率变化，燃料发热量变化，燃料量变x x值增大（与温比对效率的影响相同），值增大（与温比对效率的影响相同），循环效率循环效率*相应地增大相应地增大实际情况，厂用电增加，循环效率下降实际情况，厂用电增加，循环效率下降,天然气天然气,e,1.5-2%,e,1.5-2%,高炉煤气高炉煤气19%19%第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）损失）循环效率循环效率y y影响影响y y值增大（与温比对效率的影响相同），值增大（与温比对效率的影响相同），循环效循环效率率*相应地增大相应地增大T T3 3增加，增加，y y增加增加与使用燃料的种类和性质有关与使用燃料的种类和性质有关第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）比功比功 T T1 1*保持不变，比功随保持不变，比功随T T3 3*(即温比即温比)的增大线性增大的增大线性增大,T T1 1*减小，比功增大减小，比功增大第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）比功比功第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）最佳比功压比和最佳效率压比关系最佳比功压比和最佳效率压比关系?最佳效率压比另一表达式假设忽略燃烧效率影响最佳效率压比另一表达式假设忽略燃烧效率影响最佳效率压比满足最佳效率压比满足第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）比功比功最佳效率压比和最佳比功压比的关系最佳效率压比和最佳比功压比的关系第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）比功比功透平效率增大，比功线性地增大。透平效率增大，比功线性地增大。压气机效率的增加，比功非线性增大压气机效率的增加，比功非线性增大？对压气机效率求偏倒数，导函数值对压气机效率求偏倒数，导函数值0 0，是增函数，因，是增函数，因而比功随压气机效率的增大而增大；其导函数的值却在减而比功随压气机效率的增大而增大；其导函数的值却在减小，随着压气机效率的加大，比功增大的速率在减小小，随着压气机效率的加大，比功增大的速率在减小。第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 2 2、单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略单轴燃气轮机简单实际循环的热力学分析（忽略流阻损失）流阻损失）有用功系数有用功系数X,y,X,y,温比、透平、压气机效率增大，有用系数增大增大。温比、透平、压气机效率增大，有用系数增大增大。压气机压比增加，有用功系数下降压气机压比增加，有用功系数下降 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析学分析 考虑压气机进气管道流动损失与通过空气过滤装置的损失，压考虑压气机进气管道流动损失与通过空气过滤装置的损失，压气机进口前气机进口前P P1 1*=c cP Pa a*进口，进口，c c，压气机总压保持系数，压气机总压保持系数 燃烧室是准等压燃烧，燃烧室是准等压燃烧，P P3 3*=ccccP P2 2*,cccc，燃烧室总压保持系数燃烧室总压保持系数 考虑透平排气管道的流动损失考虑透平排气管道的流动损失,透平出口排气压力透平出口排气压力P P4 4*=P=Pa a*/t t，t t是透平总压保持系数是透平总压保持系数 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析：效率学分析：效率流阻损失测度流阻损失测度参数参数c*第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析：比功学分析：比功如果如果比功为比功为0要求要求第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析学分析数学证明数学证明增大增大(流阻损失减小流阻损失减小),),c c上升上升,比功上升比功上升第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析学分析最佳效率压比最佳效率压比最佳比功压比最佳比功压比两个最佳压比关系两个最佳压比关系减小，减小，woptwopt增大增大第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 3 3、单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力单轴燃气轮机简单实际循环考虑流动损失的热力学分析学分析(1+-)(1+-)0 0，减小，减小，optopt减小，减小，(1+-)0(1+-)1.0,1.0,i i=0.971-0.075(=0.971-0.075(M Ma0a0-1)-1)1.351.35=0.9335=0.9335 P Pt2t2=i iPt0=0.9335Pt0=0.93350.9648100.9648105 5 =0.9006 10 =0.9006 105 5 ，PaPa T Tt2t2=T=Tt0t0=327.65K=327.65K 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 风扇出口参数风扇出口参数 P Pt22t22=P=Pt2t2CLCL=0.9006=0.900610105 53.8=3.42103.8=3.42105 5，PaPa 风扇出口总温：风扇出口总温：每千克空气压缩耗功：每千克空气压缩耗功：第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 高压压气机出口参数高压压气机出口参数 P Pt3t3=P=Pt22t22C CH H=3.42103.42105 5 4.474=15.3104.474=15.3105 5，PaPa 出口总温：出口总温：每千克空气压缩耗功：每千克空气压缩耗功：第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 燃烧室出口参数燃烧室出口参数 燃烧室能平方程：燃烧室能平方程：油气比油气比 p pt4t4=p=pt3t3b b=14=14.8410.84105 5，PaPa，T Tt4t4=1800K=1800KTt4,W3a+WfTf,WfTt3,W3a第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 高压涡轮高压涡轮高压高压压气机压气机燃烧室燃烧室冷却器冷却器与主流与主流混合器混合器1冷却器冷却器与主流与主流混合器混合器1高压涡高压涡轮转子轮转子低压涡低压涡轮转子轮转子wcWc 飞机引气用飞机引气用Wc2Wc133a44a4.54c5W3=Wc,W3a=Wc(1-1-2),W4=Wc(1-1-2)(1+f)W4a=W4.5=Wc(1-1-2)(1+f)1W4c=W5=Wc(1-1-2)(1+f)1 2第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 高压涡轮混合器高压涡轮混合器1 1能平方程能平方程冷却气流与主冷却气流与主流混合模型流混合模型1主流主流W4混合流混合流W4aWc1第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 高压涡轮出口总温，高压涡轮膨胀比高压涡轮出口总温，高压涡轮膨胀比 高压转子的功率平衡高压转子的功率平衡5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例 低压涡轮混合器低压涡轮混合器1 1能平方程能平方程低压转子功率平衡方程低压转子功率平衡方程第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例混合室出口参数，混合室出口参数，入，外涵空气、低压涡轮出口燃气，出混合燃气入，外涵空气、低压涡轮出口燃气，出混合燃气混合室能平方程混合室能平方程第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例加力燃烧室参数加力燃烧室参数入，混合室出口燃气、燃油，出，截面入，混合室出口燃气、燃油，出，截面7 7混合燃气混合燃气加力燃烧室油气比加力燃烧室油气比能平方程能平方程第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例加力燃烧室参数加力燃烧室参数发动机总油气比发动机总油气比第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例加力燃烧室参数加力燃烧室参数加力时加力时 T Tt7t7=2000K,C=2000K,Cp7p7=1.244kJ/(kg.K)=1.244kJ/(kg.K)近似近似加力油气比加力油气比 f fabab=0.03229=0.03229加力时总油气比加力时总油气比 f f0 00.054260.05426不加力总油气比不加力总油气比 f f0 00.022210.02221加力出口气流总压加力出口气流总压不加力出口气流总压不加力出口气流总压不加力不加力 T Tt7t7=1064K=1064KT Tt6t6第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例尾喷管参数尾喷管参数加力出口总压加力出口总压 不加力出口总压不加力出口总压加力时总温加力时总温 T Tt9t92000K2000K不加力总温不加力总温 T Tt9t91064K1064K不加力马赫数不加力马赫数第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 完全膨胀，完全膨胀，p9=p0=0.227bar5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例尾喷管参数尾喷管参数加力马赫数加力马赫数根据出口总温和马赫数确定出口静温根据出口总温和马赫数确定出口静温加力出口静温加力出口静温不加力出口静温不加力出口静温 578.36K578.36K加力音速加力音速不加力音速不加力音速465m/s465m/s第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例尾喷管参数尾喷管参数加力出口速度加力出口速度 c c9 9=a=a9 9MaMa9 9 1499m/s 1499m/s 不加力出口速度不加力出口速度 1100m/s1100m/s第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数单位推力单位推力第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数完全膨胀完全膨胀 加力单位推力加力单位推力1098 N/(kg.s1098 N/(kg.s-1-1)不加力单位推力不加力单位推力645 N/(kg.s645 N/(kg.s-1-1)加力油耗加力油耗不加力油耗不加力油耗 0.124 kg/(N.h),0.124 kg/(N.h),加力状态比不家里状态油耗增加加力状态比不家里状态油耗增加4040第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数压比对总性能影响压比对总性能影响第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 压比增加，单位推力压比增加，单位推力先增后减小。存在最先增后减小。存在最大推力压比大推力压比压比低，循环效率低压比低，循环效率低压比过高，循环加热压比过高，循环加热量小量小5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数压比对总性能影响压比对总性能影响 sfc=3600*fsfc=3600*f0 0/Fs/Fs压比增加油耗先降后升，存在最经济压比压比增加油耗先降后升，存在最经济压比小压比情况下压比增加，单位推力迅速增加，加热量下小压比情况下压比增加，单位推力迅速增加，加热量下降，油耗下降。最大推力压比附近，推力变化平缓，油降，油耗下降。最大推力压比附近，推力变化平缓，油气比继续下降，耗油率降低。继续增大压比，加热量小，气比继续下降，耗油率降低。继续增大压比，加热量小，推力减小，耗油率增大推力减小，耗油率增大第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 最大推力压比小于最经济压比最大推力压比小于最经济压比5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数压比选定原则压比选定原则战斗机要求尽可能大的单位推力，压比选定在最佳单位战斗机要求尽可能大的单位推力，压比选定在最佳单位推力附近推力附近兼顾到耗油率低，选在最佳推力压比右边兼顾到耗油率低，选在最佳推力压比右边压气机出口总温不能太大，铝合金盘与叶片，出口温度压气机出口总温不能太大，铝合金盘与叶片，出口温度不超过不超过875K875K，镍合金不超过，镍合金不超过975K975K，镍合金较重，镍合金较重压气机部件质量应较小压气机部件质量应较小第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算算例算例单位性能参数单位性能参数涡轮前温度对总性能影响涡轮前温度对总性能影响 sfc=3600*fsfc=3600*f0 0/Fs/Fs温比增加，单位推力单调增加温比增加，单位推力单调增加存在最经济涡轮前温度，对应最低油耗。存在最经济涡轮前温度，对应最低油耗。第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 5 5、航空燃气轮机发动机设计点热力计算航空燃气轮机发动机设计点热力计算作业作业3 3（航空必选，（航空必选，1515日前交）日前交）以本题为例以本题为例研究总压比对单位推力和耗油率的影响（按照本题的压比分配关系研究总压比对单位推力和耗油率的影响（按照本题的压比分配关系来做，来做，B=const,T4=constB=const,T4=const）研究温比对单位耗油率的影响（温度研究温比对单位耗油率的影响（温度1000K1000K2000K)2000K)研究涵道比对单位推力和耗油率（研究涵道比对单位推力和耗油率（0.30.32.02.0，注意：注意压气机压，注意：注意压气机压比在高压压气机和风扇之间的分配比在高压压气机和风扇之间的分配,大的涵道比要求小的风扇压比，大的涵道比要求小的风扇压比，约束条件为低压透平出口的压力和风扇出口压力相等约束条件为低压透平出口的压力和风扇出口压力相等)，完成计算、，完成计算、画图、分析画图、分析第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 6 6、小结小结a)a)理想循环理想循环 效率只是压比和工质的函数，压比越高，工质的定效率只是压比和工质的函数，压比越高，工质的定压比热越大，循环效率越高压比热越大，循环效率越高,与与x,yx,y，温比无关，温比无关b)b)实际过程（忽略流动损失）实际过程（忽略流动损失）存在最大效率压比和最大比功压比，最佳效率压存在最大效率压比和最大比功压比，最佳效率压比大于最佳比功压比。压比越大，实际循环与理想循比大于最佳比功压比。压比越大，实际循环与理想循环效率差距越大环效率差距越大 温比增加，循环效率增加温比增加，循环效率增加第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 6 6、小结小结b)b)实际过程（忽略流动损失）实际过程（忽略流动损失）x x增加，循环效率增加增加，循环效率增加 y y增加，循环效率增加增加，循环效率增加c)c)实际过程（考虑流动损失）实际过程（考虑流动损失）总压保持系数增加，循环效率增加，比功增加总压保持系数增加，循环效率增加，比功增加流动损失增加，最佳效率压比减小，最大比功压比流动损失增加，最佳效率压比减小，最大比功压比增大，两个最佳压比靠近增大，两个最佳压比靠近第二节第二节 单轴燃气轮机简单循环单轴燃气轮机简单循环热力学分析热力学分析 6 6、小结小结d)d)实际过程（考虑比热比变化）实际过程（考虑比热比变化）燃气比热比降低，循环效率有相当幅度的降低燃气比热比降低，循环效率有相当幅度的降低 对应的最佳比功压比和最佳效率压比降低对应的最佳比功压比和最佳效率压比降低第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环不考虑流动损失，循环输出功不变不考虑流动损失，循环输出功不变平均吸热温度增加、放热温度减小量减小、循环效率提高平均吸热温度增加、放热温度减小量减小、循环效率提高第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环Rekuperator Svenska AB完全激光焊接的主表面逆流式回热器完全激光焊接的主表面逆流式回热器Powerworks70kW燃燃机机 回热器回热器第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环几种板翅式回热器表面形状几种板翅式回热器表面形状第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、国内研制的国内研制的100kW100kW燃机用回热器燃机用回热器输出功率输出功率kW100空气进口空气进口温度温度K463空气流量空气流量kg/s0.998燃气进口燃气进口温度温度K927燃气流量燃气流量kg/s1.014燃气出口燃气出口温度温度K529.55压比压比-3.8p_ tot/p%3第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、国内研制的国内研制的100kW100kW燃机用回热器设计参数燃机用回热器设计参数空气出口温度空气出口温度 862K第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、回热器设计相关参数回热器设计相关参数 回热度回热度 0.880.88 燃气侧压力损失系数燃气侧压力损失系数 0.960.96 空气侧压力损失系数空气侧压力损失系数 0.980.98 回热器紧凑度回热器紧凑度 m m2 2/m/m3 3(100kW(100kW燃机为燃机为14801480）第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）回热度：空气在回热器中获得的热量与可以利用的热回热度：空气在回热器中获得的热量与可以利用的热量之比量之比忽略空气燃气比热差异忽略空气燃气比热差异燃气在回热器中放热燃气在回热器中放热第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）？第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）回热器热平衡方程回热器热平衡方程第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）效率效率第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）比功比功实际情况是否回热对比功无影响实际情况是否回热对比功无影响第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）极限压比：极限压比：T T2 2*=T=T4 4*对应的压比对应的压比第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）最高效率压比最高效率压比a)a)随着回热度提高，最高效率随着回热度提高，最高效率增加，最高效率对应的最佳增加，最高效率对应的最佳压比减小，原因：压比越小压比减小，原因：压比越小时，由换热器所带来的燃料时，由换热器所带来的燃料节省越显著的缘故。节省越显著的缘故。b)b)回热度在某个值以上时，出回热度在某个值以上时，出现现 第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）方案设计：选定透平进口温度，选定压气机、透平效方案设计：选定透平进口温度，选定压气机、透平效率，确定采用回热循环。定一个回热度（最小率，确定采用回热循环。定一个回热度（最小0 0，最，最大大1 1，做不到！），给定设计的基准参数，做不到！），给定设计的基准参数进口温进口温度、压力，进而确定温比，改变压比，求此回热度下度、压力，进而确定温比，改变压比，求此回热度下的最大效率的最大效率改变回热度，重复计算改变回热度，重复计算第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(考虑流动损失）考虑流动损失）流动损失增大、循环效率下降流动损失增大、循环效率下降 存在最佳效率压比，可以通过数值计算方法求存在最佳效率压比，可以通过数值计算方法求 临界压比存在，条件是临界压比存在，条件是T T2 2*=T=T4 4*，考虑回热器流阻，考虑回热器流阻损失时的临界压比值要大于不考虑回热器流阻损失时损失时的临界压比值要大于不考虑回热器流阻损失时的临界压比值，原因：回热器的流阻损失使透平的焓的临界压比值，原因：回热器的流阻损失使透平的焓降减小，从而透平出口的排气温度变高。降减小，从而透平出口的排气温度变高。考虑流阻损失，比功减小。考虑回热器的流阻损失考虑流阻损失，比功减小。考虑回热器的流阻损失后，使比功最大的最佳压比值变大了后，使比功最大的最佳压比值变大了 第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(考虑流动损失）考虑流动损失）全面损失模型全面损失模型第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环(考虑流动损失）考虑流动损失）全面损失模型全面损失模型作业作业3 31212月月1515日交日交t t=0.92=0.92,c c=0.89=0.89,cc =0.99=0.99，k=1.4k=1.4=5.4618=5.4618（T T1 1*=15,T=15,T3 3*=1300),x=1.03,y=1.00=1300),x=1.03,y=1.00 =0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 =0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0求各回热度下的最佳效率压比求各回热度下的最佳效率压比,最佳比功压比，最佳比功压比，求临界压比求临界压比第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 1 1、燃气轮机回热循环燃气轮机回热循环第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 2 2、燃气轮机间冷循环燃气轮机间冷循环比功增加部分比功增加部分 输出功增加、输出功增加、循环加热量增加，循环加热量增加，效率变化效率变化?第三节第三节 单轴燃气轮机复杂循环单轴燃气轮机复杂循环热力学分析热力学分析 2 2、燃气轮机间冷循环燃气轮机间冷循环(不考虑流动损失）不考虑流动损失）间冷从和冷？间冷从和冷？1212 增加比功为增加比功为0，12112122 低压比条件下间冷，比低压比条件下间冷，比功增加小，功增加小，11 中间压比间冷，比功增加大，中间压比间冷，比功增加大，2 2 高压比间冷，比功增加小高压比间冷，比功增加小2 2点和点和1 1点的总压相等点的
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