燃气轮机-热力循环(PPT34页)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,第一章 燃气轮机及其热力循环,1-1,概述,燃气轮机简介；特点及应用；,1-2,燃气轮机热力性能指标,热力参数（压比、温比）；,性能参数（比功和功率、热效率、耗油率和热耗率等）,1-3,燃气轮机的简单循环,1-4,燃气轮机热力循环计算,(,自学为主,),1-5,提高燃气轮机热力性能的途径,1-3,燃气轮机的简单循环,在工质流动的主,要,流程中，只有压气机、燃烧室和涡轮三大件组成,简单循环,一、稳定流动能量方程式在燃气轮机中的应用,任何热机必须依靠,工质,经过一系列,热力过程,完成一个,循环,，才能,连续不断地,对外做功,。,在燃气轮机中，工质要完成压缩、加热、膨胀以及放热等热力过程，必需,连续不断地流进和流出设备,。,进行热力学分析时，视,稳定工作时,工质的流动为,稳定流动,，各能量间相互转化关系服从,稳定流动能量方程式。,复习内容,1,、什么是稳定流动？其条件是什么？,所谓稳定流动，就是热力系统在任何截面上，工质的一切参数都不随时间而变。,稳定流动的条件,：,（,1,）进出口工质的热力状态不随时间而变；,（,2,）进出口工质的流量相等且不随时间而变；,（,3,）系统与外界交换的一切能量不随时间而变。,2,、什么是滞止现象？滞止参数？,滞止现象：当流动工质受到阻碍而使,工质流速降为零时,所发生的现象。,滞止参数：,通过,可逆绝热压缩,过程使工质流速降为零时所得到的参数,。,滞止焓或总焓,i,*,滞止温度或 总温,T,*,滞止压力或总压,p,*,静参数,滞止参数,稳定流动能量方程式,忽略燃气轮机进出口的位能差,引入滞止焓,对于燃气轮机中的各热力过程都是适用的。,工质吸收的热量,焓差,动能差,位能差,理论轴功,稳定流动,所有工质,简单循环,理想简单循环,实际简单循环,讨论影响循环动力性和经济性的因素,利用热力学中的,p,-,v,图,和,T,-,s,图研究循环,二、理想简单循环,假设条件：,工质为理想气体；,热力过程均是可逆的，无能量损耗；,工质的比热容和流量不变。,组成：,2,个可逆绝热过程,2,个可逆定压过程,1-2s,等熵压缩,2s-3s,等压加热,3s-4s,等熵膨胀,4s- 1,等压放热,1,、分析热力过程,1-2s,压气机中的可逆绝热压缩过程,压气机消耗的功用来压缩气体,，称为,压缩功,L,cs,q,1-2,s,= 0,理想气体,定比热,2s-3s,燃烧室中的等压加热过程,与外界没有功的交换,L,2s-3,s,= 0,；,q,1,从外界吸收的热量为,q,1,3s-4s,涡轮中进行可逆绝热膨胀过程,q,3s-4,s,= 0,工质在涡轮中膨胀做功，称为,膨胀,功,L,T,s,4s-1,大气中的等压放热过程,与外界没有功的交换,L,4s-1,= 0,；向,外界放出的热量为,q,2,q,1,q,2,讨论循环的比功和热效率。,2,、理想简单循环的比功,Ls,循环比功,Ls,= L,Ts,-L,Cs,=,q,1,-,q,2,=,q,s,讨论影响循环比功的因素,= c,p,T,1,*,*,(1-,*-m,)-(,*m,-1),=,f,(,*,*,),影响理想简单循环,循环比功,Ls,的重要因素：,压比,*,和,温比,*,影响,规律：,L1,*,L4,*,1,*,2,*,3,*,4,*,*,教材（,1-24,）式,中间有误，改正！,3,、理想简单循环的热效率,s,循环热效率,s,= L,s,/,q,1,=,q,s,/,q,1,=1-,q,2,/,q,1,= 1-,*-m,=,f,(,*,),q,1,q,2,4,、理想简单循环的有用功系数,= 1-,*m,/,*,= f(,*,，,*,),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,。,压缩,膨胀,燃烧,加热,放热,1,、实际与理想简单循环的区别,分析热力过程：,（,1,）进气过程,1-1,(,进气道、空滤器）,流动阻力压力降低但总温不变,（,2,）压缩过程,1,-2,绝热但存在能损，熵增加,空气,绝热指数,相同压比下，理想压缩过程与实际压缩过程所耗功的比值，,即为,（,3,）燃烧过程,2-3,存在摩擦和热阻力，总压有所降低,燃烧不完全，燃烧效率,B,1.0 (0.901.0),实际吸热量降低,q,1,=,q,1s,B,（,4,）膨胀过程,3-4,绝热但存在能损，熵增加,膨胀终了的压力大于环境压力,，即,燃气,绝热指数,绝热膨胀效率：,相同的膨胀比下，实际膨胀过程与理想膨胀过程所作功的比值。,涡轮的实际膨胀比,T,*,（,5,）排气过程,4-1,（,6,）工质流量变化,（,燃烧,）,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。,可用两种方法表示这两种能损：,(,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）,3,、实际简单循环的热效率,i,教材有误改正,（,T,1,*,消去了）,简化处理,不考虑压力损失、物性变化：,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,*,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,。,此时,最佳压比及求解,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,。,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。,温比,*,和,压比,*,的,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，有时可能把压比取在,*,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。,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,。,演讲完毕，谢谢观看！,内容总结,第一章 燃气轮机及其热力循环。所谓稳定流动，就是热力系统在任何截面上，工质的一切参数都不随时间而变。滞止现象：当流动工质受到阻碍而使工质流速降为零时所发生的现象。循环比功Ls的重要因素：压比*和温比*。= f(*，*)。具有相同的压比C*和初始温度T1*。（2）压缩过程1-2。（3）燃烧过程2-3。（4）膨胀过程3-4。（6）工质流量变化（燃烧）。实际简单循环存在各种能损，偏离了理想循环。可用两种方法表示这两种能损：。当压比*=1时，比功Li=0、内效率i=0。虚线按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。温比*和压比*的影响规律。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。在提高燃气温度的同时，必须提高压比。当B提高时，内效率i增加。演讲完毕，谢谢观看,