《燃气轮机教学课件2-理想简单循环》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃气轮机教学课件2-理想简单循环（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 燃气轮机热力循环,等压加热、开式循环 燃气轮机简单循环 燃气轮机热力循环计算 燃气轮机复杂循环,2-1 燃气轮机循环的主要指标,性能指标 衡量一台动力装置好坏的标准。 有很多，如经济性、动力性、可靠性、变工况特性以及排放性能等，需用不同的方法来分析。 从热力循环的角度讨论： 反映动力性的性能指标比功； 反映热经济性的性能指标热效率。,一、性能指标,1、比功 比功单位质量工质所做的功，kJ/kg； wC 压气机的比功 wT 透平比功 功率单位时间内工质所做的功，kW。 功率=质量流量比功 燃气轮机的比功进入压气机内1kg空气完成 一个循环后，对外界输出的有效轴功。,比功的大小表明工质对外
2、做功能力的大小 在一定程度上，反映机组尺寸的大小。,（1）内比功wn （循环比功）,忽略机械损失 再忽略 C和T中流量的差异，可得 wn = wT - wC kJ/kg 内功率：Pn= q wn kW wn和Pn反映机组循环本身动力性能。,进入压气机的空气质量流量，kg/s。,（2）有效比功we,考虑机械损失 we = wn m kJ/kg 有效功率： Pe = q we kW we和Pe反映整个机组动力性能。 Pe = Pn m,设机械效率为m,2、热效率,工质经过一个工作循环，把加入到循环中的热量转变为输出功的百分数。 代表把燃料化学能转变为机械能的经济程度。 输出的有用功 所耗燃料的热量
3、,燃气轮机热效率=,2、热效率,（1）循环热效率t（内效率） （2）有效效率e,燃料的低位发热值，kJ/kg,e = t m,燃料流量kg/s,加给1kg空气的燃料量：,燃料消耗量kg/h,3、耗油率和热耗率,（1）耗油率 be 产生1kWh有效功率所消耗的燃料量，kg/（kWh）,（2）热耗率 qe 产生1kWh有效功率所耗的燃料热量，kJ/（kWh）,be与e成反比,qe与e成反比,be、qe、e三者，知其一便知其二,4、有用功系数,燃气轮机循环比功与透平比功的比值，即 该系数说明，透平发出的功有多少带动外界负荷。 大时， （1）同功率的机组中，循环比功较大，装置可造得小些； （2）wC/
4、wT比例小，则压气机对机组性能的影响小。 愈大，装置性能愈好。,在燃气轮机循环中，一般用比功、热效率和有用功系数这三个指标来分析比较。 特别是前两个，在热力循环计算中必须计算，并作为确定循环参数的重要依据。 鉴于有用功系数的实用意义明显减弱，循环计算中一般都不计算。仅在本章简述。,燃气轮机简单循环的热力系统示意图,B,C,T,L,1,2,3,4,进 q 气,排 气,qT 燃 气,qf 燃 料,P3* T3* 燃气初温,p2* T2*,P4* T4*,绝热 压缩,加热,绝热 膨胀,放热,开式、等压,wn Pn t,we Pe e,m,wC,wT,大气环境,P1* T1*,二、热力参数,1、压比
5、压气机出口与进口的气流总压（滞止压力）的比值。 说明工质在压气机内受压缩的程度。 用滞止压力表示：,决定循环性能的重要参数,2、温比 ,循环最高总温（透平进气滞止温度）与循环最低总温（压气机进气滞止温度）的比值。 说明工质被加热的程度。 用滞止温度表示：,决定循环性质的最重要参数,温比愈高，性能愈好， 但对耐高温材料或冷却技术的要求越高。,注意：,压比和温比，按定义应写为*和*。 由于本书中仅这一种定义，为书写简便，可略去右上角*号，写作和。,燃气轮机简单循环的热力系统示意图,B,C,T,L,1,2,3,4,q 进 气,排 气,qT 燃 气,qf 燃 料,P3* T3* 燃气初温,p1*( =
6、pa ) T1* (=Ta ),T2* p2*,P4* T4*,绝热 压缩,加热,绝热 膨胀,放热,开式、等压、单轴,wn Pn t,we Pe e,大气环境,最高总温,最低总温,m,wC,wT,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*,2-2 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、燃烧室和透平（涡轮）三大件组成。,压气机,燃烧室,透平,教材,发电机,起动用 电动机,燃料泵,简单循环,简单循环,理想
7、简单循环 实际简单循环,讨论影响循环动力性和热经济性的因素,利用热力学中的p-v图和T-s图来研究,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、放热等热力过程，必须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,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）进出系统的工质流量相等且不随时间而变； （2）进出口工质的热
8、力状态不随时间而变； （3）系统与外界交换的所有能量不随时间而变。,稳定流动能量方程式,忽略进出口的位能差 引入滞止参数 对于燃气轮机中的各热力过程都是适用的。,吸热量,焓差,动能差,位能差,理论轴功,压缩,吸热,膨胀,放热,空气,废气,燃料（热源）,大气（冷源）,负荷,燃气,高压气体,对外 做功,一、理想简单循环,工质为理想气体； 工质热力性质和流量不变； 诸热力过程无能量损耗，可逆过程。 组成： 2个可逆绝热过程 2个可逆定压过程,s,s,p,p,1、热力过程,1-2 压气机中的可逆绝热压缩过程 压缩功-压气机用来压缩气体消耗的功,q1-2= 0,wcs,理想简单循环,p-v图中，wcs=
9、面积1-2-b-a-1,2-3 燃烧室中的等压加热过程 与外界没有功的交换 w2-3= 0,从外界吸收的热量为q1s,理想简单循环,q1s,3-4 透平中进行可逆绝热膨胀过程 q3-4= 0 膨胀功wTs 一工质在透平中膨胀做功,理想简单循环,p-v图中，wTs=面积3-4-a-b-3,wTs, 4-1 大气中的等压放热过程 与外界没有功的交换 w4-1= 0 向外界放出的热量为q2s,理想简单循环,q2s,讨论循环的比功和热效率。,2、理想简单循环的比功wns 循环比功 wns= wTs-wCs= q1s- q2s = qs,= cpT1* (1- -m)-( m-1),= f( , ),wns,qs,主要影响因素,理想简单循环 循环比功wns的主要影响因素：压比和温比 影响规律：,wns= cpT1* (1- -m)-( m-1),ts = wns/ q1s = 1- q2s / q1s,= 1- -m,= f (),3、理想简单循环的热效率ts,热效率不能无限制地增加,4、理想简单循环的有用功系数,= f (，),燃气轮机实际简单循环,进气、压缩；加热；膨胀；排气、放热,三、实际简单循环,工质 理想气体,
