燃气轮机3-储运

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三、实际简单循环,特点：,热力过程中有各种能量损耗，是不可逆的；,工质的热力性质和数量因燃烧而变。,假定条件（,为便于与理想循环比较,）：,具有相同,的压比,C,*,和初始温度,T,1,*,；,涡轮前燃气初温相同，,T,3,*,=,T,3s,*,；,环境参数均为,p,0,、,T,0,，即,p,1,*,=,p,0,、,T,1,*,=,T,0,。,1,、实际与理想简单循环的区别,综合分析结果：,由于各种不可逆因素的存在，机组性能变差。,（,1,）压气机耗功,L,C,增大、涡轮膨胀功,L,T,减少，从而使机组比功,L,i,降低，即：,L,C,=L,Cs,/,C,*,L,T,=L,Ts,T,*,L,i,=L,T,-L,C,L,s,动力性能变差,（,2,）工质吸热量,q,1,减少、放热量,q,2,增大，从而使机组热效率,i,降低，即：,q,1,=,q,1s,B,q,2,=,c,p,(,T,4,*,-,T,1,*,),i,=1-,L,i,/,q,1,=,1-,q,2,/,q,1,经济性能恶化,2,、实际简单循环的比功,L,i,实际简单循环存在各种能损，偏离了理想循环。,可用两种方法表示能损程度：,(,一,),相当于加热的多变过程,用多变指数,n,的大小衡量过程的不可逆程度；,只要确定,n,值，则,L,T,和,L,C,容易求得。,(,二,),引入比较直观的参数,压气机绝热压缩效率,C,*,；,涡轮绝热膨胀效率,T,*,。,实际采用较多,较少采用,燃气轮机比功,L,i,：,L,i,=L,T,-L,C,工质热力性质,压力损失,3,、实际简单循环的热效率,i,教材有误,改正！,4,、实际简单循环的有用功系数,=,f,(,*,，,*,，,C,*,，,T,*,),四、影响实际简单循环性能的主要因素,温比,*,、压比,*,、部件效率,C,*,T,*,B,、压力损失,下面定性分析各种因素对循环性能的影响。,1.,温比,*,、压比,*,为了简化而又使结论不失其一般意义,先不考虑压力损失、物性变化：,简化公式,由简化后的公式可知：,当压比,*,=1,时，比功,L,i,=0,、内效率,i,=0,；,当压比,*,提高时,，比功,L,i,和,内效率,i,都增大；,但当压比,提高到所谓,极限压比,时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，,比功,L,i,=0,、内效率,i,=0,。,最佳压比,两种极端情况之间，必存在使比功达到极大值的最佳压比,*,Limax,和使热效率达到极大值的最佳压比,*,imax,。,可对简化公式的,*,m,求一阶偏导数，并令其等于零求得。,实线,按计算公式计算绘制，表示比功、内效率随循环主要,热力参数变化的变化规律；,虚线,按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。,L,i,kJ/kg,影响规律,发动机压比的选择原则,发动机的重量尺寸是主要矛盾，,例如军用机组。,应把压比选在,*,Limax,附近，使比功最大,，降低空气耗量以及有关机组的重量尺寸。,发动机的经济性是主要矛盾，,例如民用发电机组。,应把压比选在,*,imax,附近，使机组热效率最大,，把耗油率降低到最低限度。,一般可把压比取在,*,Limax,与,*,imax,之间，,使经济性和重量尺寸都得到一定照顾。,在提高燃气温度的同时，必须提高压比。,即,T,3,*,*,，,必须,*,2,、部件效率,C,*,、,T,*,、,B,的影响,当,C,*,、,T,*,提高时,，比功,L,i,和,内效率,i,都增加；,当,B,提高时,，内效率,i,增加。,3,、压力损失的影响,压力损失由进气道流动阻力、燃烧室流阻和热阻以及排气道的流动阻力引起的。,压力损失减小了涡轮膨胀比，使涡轮比功减少，影响了比功和热效率。,T,*,=,C,*,一般,=0.960.90,。,1-4,燃气轮机简单循环 性能的热力计算,首先：,根据给定的燃气轮机工作过程参数和各部件效率，计算燃气轮机各截面的气体参数和性能参数；,然后：,根据所要达到的燃气轮机功率来确定空气流量，或者根据给定的空气流量来计算燃气轮机的功率。,热力循环计算的主要步骤,一、参数的选取,1,流量,G,T,和燃料空气比,f,二者随燃气轮机工况而变化,。,G,T,=G,C,+G,f,-,G=G,C,(1+f-,G/G,C,)kg/s,式中,f=G,f,/G,C,，一般为,0.0070.02,；,G,气封漏气和冷却用空气量，,kg/s,；,G/G,C,0.020.05,。,2,各部件效率,（,1,）压气机效率,C,*,一般轴流式压气机,C,*=0.830.92,离心式压气机 ,C,*=0.750.85,（,2,）,燃烧室效率,B,（,3,）涡轮效率,T,*,一般，轴流式涡轮,T,*,=0.850.93,径流向心式涡轮,T,*,=0.700.88,通常,B,94%99%,；,B,=100%,绘制图,1-6,。,温升,T,B,*,=,T,3,*,-T,2,*,（,4,）机械效率,m,燃气轮机轴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。,3,比热容,Cp,和绝热指数,k,T,随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化,比热容随温度和工质成分变化,变比热容,复杂精确,粗算时,可取平均温度下的值或取为定值,一般,m,0.970.99,一般 进气系统的压力损失,P,C,=P,0,-P,1,*,0.010.03 bar,排气系统的压力损失,P,T,=P,4,*,-P,0,0.020.08 bar,燃烧室内的压力损失,P,B,=P,2,*,-P,3,*,=,（,0.02 0.08,）,P,2,*,4,压力损失,P,二、循环的计算,给定的必要条件：,大气条件、机组功率或空气流量、燃气初温、燃料热值、耗油率等。,1,压缩过程计算,选取压比,C,*,、进气道压损,P,C,、压气机效率,C,*,；,计算压气机进出口参数（温度、压力）；,计算空气的比热容,c,pc,；,计算压气机实际比功,L,C,。,2,燃烧过程,选取,燃气初温,T,3,*,，计算燃烧室温升,T,B,；,查取,理论,燃料空气比,f,（查图,1-6,）,；,选取燃烧效率,B,，,计算,实际,燃料空气比,f,；,选取燃烧室压力损失,P,B,。,3,涡轮膨胀过程计算,选取排气道压损,P,T,、涡轮效率,T,*,；,计算涡轮出口压力、排气温度；,计算涡轮膨胀比,T,*,；,计算燃气的比热容,c,pT,、绝热指数,k,T,；,计算涡轮实际比功,L,T,。,4,循环性能指标的计算,计算燃气流量,G,T,、燃料消耗量,B,；,选取机械效率,m,；,计算循环比功,L,i,、内功率,N,i,；,计算燃气轮机有效功率,N,e,；,计算机组耗油率,g,e,、热耗率,q,e,；,计算机组的内效率,i,、有效功率,e,。,1-5,燃气轮机 热力计算举例,P,24-28,同学们自学！,改错：,P,20,，第,18,行，将“,T,3,*,”,改为“,T,2,*,”,；,P,23,，第,6,行，将“,T,cm,*,”,改为“,T,cm,*,”,，,第,21,行，将“,f,”,改为“,f,”,；,p,25,，倒数第,2,行，将“,T,3,=,T,3,+273,”,改为“,T,3,=,t,3,+273,”,；,所有温度的单位，改为,K,大写,；,所有功率的单位，改为,W,大写,。,作 业 习 题,1,压力为,1bar,、温度为,15,的空气，以,200 m/s,的速度流动。试求：当空气完全滞止时的焓、温度和压力。,（已知,c,p,=1.005 kJ/(kg.K)k=1.4,）,2,已知某燃气轮机装置的参数如下：,用滞止参数计算,p,1,*=1.05bar t,1,*=27 t,3,*=900,压力保持参数,C,=,B,=,T,=0.98,c,*=0.85,T,*=0.90,B,=0.98,m,=0.98 c,pc,=1.005kJ/(kg.K)c,pT,=1.147kJ/(kg.K)k,c,=1.4 k,T,=1.33,c,=9 G,C,G,T,=40kg/s,Hu=43100kJ/kg,试求（,1,）画出燃气轮机装置的流程图和其实际循环的,p-v,图及,T-s,图；,（,2,）确定三大件（,C,、,B,、,T,）进出口的参数（压力、温度）；,（,3,）求燃料空气比,f,和每小时的耗油量,B,；,（,4,）有效功率,Ne,、有效效率,e,、耗油率,ge,及热耗率,qe,。,3,某一燃气轮机装置，已知,Ne=21000kW,，,G,C,=116kg/s,，热耗率,qe=13450kJ/(kWh),，燃油热值为,Hu=43100kJ/kg,。现改烧天然气，其热值为,8000kcal/Nm,3,、比重为,r,g,=0.73kg/Nm,3,，完全燃烧时所需理论空气量为,G,0,=16kg/kg,（天然气）。,试求：机组的耗气量,B,（,Nm,3,/h,）、,耗气率,g,e,（,Nm,3,/(kWh),）、,有效效率,e,、过量空气系数,。,