燃气轮机3储运.ppt

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1、燃气轮机3储运 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望三、实际简单循环 特点：特点：热力过程中有各种能量损耗，是不可逆的；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。工质的热力性质和数量因燃烧而变。n假定条件（假定条件（为便于与理想循环比较为便于与理想循环比较）：）：n 具有相同具有相同的压比的压比 C*和初始温度和初始温度T1*；n 涡轮前燃气初温相同，涡轮前燃气初温相同，T3*=T3s*；n 环境参数均为环境参数均为p0、T0

2、，即即p1*=p0、T1*=T0。1、实际与理想简单循环的区别n综合分析结果：综合分析结果：由于各种不可逆因素的存在，机组性能变差。由于各种不可逆因素的存在，机组性能变差。n（1）压气机耗功）压气机耗功LC增大增大、涡轮膨胀功、涡轮膨胀功LT减少减少，从而使机组比，从而使机组比功功Li降低，即：降低，即：LC=LCs/C*LT=LTsT*n Li=LT-LC Ls 动力性能变差动力性能变差 n（2）工质吸热量）工质吸热量q1减少、放热量减少、放热量q2增大，从而使机组热效率增大，从而使机组热效率 i降低，即：降低，即：q1=q1sB q2=cp(T4*-T1*)n i=1-Li/q1=1-q2

3、/q1 经济性能恶化经济性能恶化 2、实际简单循环的比功Li 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：(一一)相当于加热的多变过程相当于加热的多变过程 用多变指数用多变指数n的大小衡量过程的不可逆程度；的大小衡量过程的不可逆程度；只要确定只要确定n值，则值，则LT和和LC容易求得。容易求得。(二二)引入比较直观的参数引入比较直观的参数 压气机绝热压缩效率压气机绝热压缩效率 C*；涡轮绝热膨胀效率涡轮绝热膨胀效率 T*。实际采用较多实际采用较多较少采用较少采用n燃气轮机比功燃气轮机比功Li：n Li=LT-LC 工质热力性质工质热力性质压力损失压力损失3、实际简单循环

4、的热效率i 教材有误教材有误 改正！改正！4、实际简单循环的有用功系数n =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n下面定性分析各种因素对循环性能的影响。下面定性分析各种因素对循环性能的影响。1.1.温比温比*、压比、压比*n为了简化而又使结论不失其一般意义为了简化而又使结论不失其一般意义n先不考虑压力损失、物性变化：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：由简化后的公式可知：n当压比当压比*=1=1时，比功时，比功L Li i=0=0、内效率、内效率 i i=0=0；n当压比当压比*提高时提高时，比功，比功L L

5、i i 和和内效率内效率 i i都增大；都增大；n但当压比但当压比提高到所谓提高到所谓极限压比极限压比时，压气机耗功等时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，于涡轮膨胀功，比功比功L Li i=0=0、内效率、内效率 i i=0=0。最佳压比最佳压比n两种极端情况之间，必存在使比功达到极大值的最佳压两种极端情况之间，必存在使比功达到极大值的最佳压比比*Limax 和使热效率达到极大值的最佳压比和使热效率达到极大值的最佳压比*imax。n可对简化公式的可对简化公式的*m求一阶偏导数，并令其等于零求得。求一阶偏导数，并令其等于零求得。实线实线按计算公式计算绘制，表示比功、内效率随循环主要按计算公式计算绘制，

6、表示比功、内效率随循环主要 热力参数变化的变化规律；热力参数变化的变化规律；虚线虚线按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。Li ,kJ/kg影响规律影响规律n 发动机压比的选择原则发动机压比的选择原则发动机的重量尺寸是主要矛盾，发动机的重量尺寸是主要矛盾，例如军用机组。例如军用机组。应把压比选在应把压比选在*Limax 附近，使比功最大附近，使比功最大，降低空气，降低空气耗量以及有关机组的重量尺寸。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，发动机的经济性是主要矛盾，例如民用发电机组。例如民用发电机组。应把压比选在应把压比选在*i

7、max附近，使机组热效率最大附近，使机组热效率最大，把，把耗油率降低到最低限度。耗油率降低到最低限度。一般可把压比取在一般可把压比取在*Limax与与*imax之间，之间，使经济性和重量尺寸都得到一定照顾。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。在提高燃气温度的同时，必须提高压比。即即 T3*，必须必须 *2 2、部件效率、部件效率 C C*、T T*、B B的影响的影响 当当 C C*、T T*提高时提高时，比功，比功L Li i 和和内效率内效率 i i都增加；都增加；当当 B B提高时提高时，内效率，内效率 i i增加。增加。3 3、压力损失的影响、压力损失

8、的影响 压力损失由进气道流动阻力、燃烧室流阻和热阻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。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，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。影响了比功和热效率。T*=C*,一般一般 =0.960.90。1-4 燃气轮机简单循环燃气轮机简单循环 性能的热力计算性能的热力计算n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；n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热力循环

9、计算的主要步骤一、参数的选取1流量GT和燃料空气比f 二者随燃气轮机工况而变化二者随燃气轮机工况而变化。GT=GC+Gf-G=GC(1+f-G/GC)kg/s 式中 f=Gf/GC，一般为0.0070.02；G 气封漏气和冷却用空气量，气封漏气和冷却用空气量，kg/s；G/GC 0.020.05。2各部件效率（1）压气机效率）压气机效率 C*一般轴流式压气机一般轴流式压气机 C*=0.830.92 离心式压气机离心式压气机 C*=0.750.85（2）燃烧室效率燃烧室效率 B（3）涡轮效率）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 通常通常

10、 B94%99%；B=100%绘制图绘制图1-6。温升温升 TB*=T3*-T2*（4）机械效率）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。耗的功率，用机械效率来考虑。3比热容Cp和绝热指数kTn随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化n比热容随温度和工质成分变化比热容随温度和工质成分变化变比热容变比热容 复杂精确复杂精确n粗算时粗算时可取平均温度下的值或取为定值可取平均温度下的值或取为定值一般一般 m0.970.99一般一般 进气系统的压力损失进气系统的

11、压力损失 PC=P0-P1*0.010.03 bar 排气系统的压力损失排气系统的压力损失 PT=P4*-P0 0.020.08 bar 燃烧室内的压力损失燃烧室内的压力损失 PB=P2*-P3*=（0.02 0.08）P2*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 选取压比选取压比C*、进气道压损、进气道压损 PC、压气机效率、压气机效率 C*；计算压气机进出口参数（温度、压力）；计算压气机进出口参数（温度、压力）；计算空气的比热容计算空气的比热容cpc；计算压气机实际比功计算压气机实际比功LC。2燃烧过程 选取选

12、取燃气初温燃气初温T T3 3*，计算燃烧室温升，计算燃烧室温升 TB；查取查取理论理论燃料空气比燃料空气比f f（查图（查图1-6）；选取燃烧效率选取燃烧效率 B，计算计算实际实际燃料空气比燃料空气比f f；选取燃烧室压力损失选取燃烧室压力损失 PB。3涡轮膨胀过程计算 选取排气道压损选取排气道压损 PT、涡轮效率、涡轮效率 T*；计算涡轮出口压力、排气温度；计算涡轮出口压力、排气温度；计算涡轮膨胀比计算涡轮膨胀比T*；计算燃气的比热容计算燃气的比热容cpT、绝热指数、绝热指数kT；计算涡轮实际比功计算涡轮实际比功LT。4循环性能指标的计算计算燃气流量计算燃气流量GT、燃料消耗量、燃料消耗量

13、B；选取机械效率选取机械效率 m；计算循环比功计算循环比功Li、内功率、内功率Ni；计算燃气轮机有效功率计算燃气轮机有效功率Ne；计算机组耗油率计算机组耗油率ge、热耗率、热耗率qe；计算机组的内效率计算机组的内效率 i、有效功率、有效功率 e。1-5 燃气轮机燃气轮机 热力计算举例热力计算举例nP24-28 同学们自学！n改错：改错：n P20，第，第18行，将行，将“T3*”改为改为“T2*”；n P23，第，第6行，将行，将“Tcm*”改为改为“Tcm*”，n 第第21行，将行，将“f”改为改为“f”；n p25，倒数第，倒数第2行，行，将将“T3=T3+273”改为改为“T3=t3+2

14、73”；n 所有温度的单位，改为所有温度的单位，改为 K 大写大写；n 所有功率的单位，改为所有功率的单位，改为 W 大写大写。作作 业业 习习 题题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cp=1.005 kJ/(kg.K)k=1.4）n2已知某燃气轮机装置的参数如下：已知某燃气轮机装置的参数如下：用滞止参数计算用滞止参数计算n p1*=1.05bar t1*=27 t3*=900 压力保持参数压力保持参数 C=B=T=0.98 c*=0.85 T*=0.90 B=0.98 m=0.98 cpc=1.005kJ/(kg.K

15、)cpT=1.147kJ/(kg.K)kc=1.4 kT=1.33 c=9 GCGT=40kg/s n Hu=43100kJ/kgn试求（试求（1）画出燃气轮机装置的流程图和其实际循环的）画出燃气轮机装置的流程图和其实际循环的p-v图及图及T-s图；图；n（2）确定三大件（）确定三大件（C、B、T）进出口的参数（压力、温度）；）进出口的参数（压力、温度）；n（3）求燃料空气比）求燃料空气比f和每小时的耗油量和每小时的耗油量B；n（4）有效功率）有效功率Ne、有效效率、有效效率 e、耗油率、耗油率ge及热耗率及热耗率qe。n3某一燃气轮机装置，已知某一燃气轮机装置，已知Ne=21000kW，GC=116kg/s，热耗率，热耗率qe=13450kJ/(kWh)，燃油热值为，燃油热值为Hu=43100kJ/kg。现改烧天然气，。现改烧天然气，其热值为其热值为8000kcal/Nm3、比重为、比重为rg=0.73kg/Nm3，完全燃烧时所需，完全燃烧时所需理论空气量为理论空气量为G0=16kg/kg（天然气）。（天然气）。n 试求：机组的耗气量试求：机组的耗气量B（Nm3/h）、）、n 耗气率耗气率ge（Nm3/(kWh)）、）、n 有效效率有效效率 e、过量空气系数、过量空气系数。