第7章 燃气轮机装置循环

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1、第7章燃气轮机装置循环§7.1循环分析的目的和一般方法分析动力循环的目的在于评价该循环在热能对机械能的连续转换及能量有效利用方面的工作性能，并探讨影响该循环特性的主要因素。⑴分析动力循环的一般方法①对实际过程加以抽象和概括，将实际循环简化为理想的可逆循环，分析其热功转换效果及影响因素②在理想可逆循环基础上再考虑实际循环有哪些不可逆损失，及其产生的原因、大小和改进的办法对于实际循环，从能量的有效利用考虑，除需要进行热效率分析外，一般还应当进行熵产或可用能损失方面的分析，以便合理评估循环的完善性2021/6/122本课程主要讨论相关热力装置

2、的理论循环，重点在于分析热力循环的能量转换效应，必要时也会涉及一些实际循环的问题实际的气体动力循环中，在循环的不同阶段工质成份不同，有时是空气，有时是燃气燃气的热物性与空气相近理论分析中视工质为类同空气的某种定比热容理想气体⑵对实际气体动力循环所作的理想化处理①②实际装置的工作循环是开放式的，每个工作循环后均将废气排弃，更换新的工质理论分析时抽象成闭式循环燃烧过程视为对工质的加热过程排气过程视为工质的放热过程2021/6/123§7.2燃气轮机装置定压加热理想循环1压缩机燃烧室燃气轮机234燃气轮机装置燃料空气废气燃气⑴燃气轮机装置工作过

3、程燃气轮机装置中的主要设备为透平式空气压缩机燃烧室燃气轮机轴流式压气机不断将空气压送至燃烧室燃料喷入燃烧室中燃烧产生的高温高压燃气送至燃气轮机中膨胀作功废气排放到大气中大气2021/6/124⑵燃汽轮机装置定压加热理想循环——布雷敦循环(Braytoncycle)实际燃气轮机工作过程理想化为定压加热循环工质视为某种定比热容理想气体工质压缩过程12为定熵的绝热过程燃烧过程23视为定压加热过程工质在燃气轮机中定熵绝热膨胀34废气排放到大气视同定压放热过程41Ts1234PsPsP4213PsPs布雷顿循环2021/6/125⑶布雷顿循环的热

4、效率循环的吸热量循环的放热量布雷敦循环的热效率Ts1234PsPs2021/6/126Ts1234PsPs由绝热过程12和34由定压过程23和41布雷顿循环的热效率仅取决于压缩过程的始、末态温度布雷顿循环2021/6/127不要与卡诺循环热效率表达式混淆式中的T1和T2只不过是循环中1点和2点的温度，并非吸热过程和放热过程的热源温度！增压比Ts1234PsPs布雷顿循环布雷敦循环的热效率仅取决于压缩过程的增压比π随π的增大而提高2021/6/128⑷布雷敦循环的功输出燃汽轮机装置常用作航空、船舰动力装置，希望自重尽量小，输出功率最大Ts1

5、234PsPs循环净功=两绝热过程技术功代数和按绝热过程参数关系2021/6/129定义增温比——循环的最高温度与最低温度之比2021/6/1210当工质一定、初态1一定时若一定，循环净功wnet仅取决于wnet随增压比提高先增大，到达极大值后反转减少对应于wnet,max的为最佳增压比opt燃气轮机装置循环的净功输出wnet式中cp、k、T1已知图中给出了k=1.4的wnet=f(,)函数关系2021/6/1211最佳增压比opt可利用按此条件求得的该增压比为求得增温比愈大，opt也愈大对应的wnet,max值也愈大燃

6、汽轮机装置中压气机吸入的为大气，因而布雷顿循环的初始温度T1不可能随意降低，为了提高循环的增温比，只有提高循环的最高温度T3在材料允许的条件下，可尽量采用高的增温比，以便获得尽可能大的循环热效率和装置功率输出2021/6/1212⑸实际(不可逆)定压加热循环分析实际定压加热循环是不可逆的就热效率而言，只要吸热量和放热量一定则循环热效率一定与加热过程和放热过程是否可逆无关压气机和燃汽轮机工作过程的不可逆性则对实际循环的热效率有影响实际定压加热燃气轮机装置循环12——不可逆绝热压缩，非定熵过程34——不可逆绝热膨胀，非定熵过程23——定压

7、加热过程41——定压放热过程Ts122s34s4实际定压加热燃气轮机装置循环12341布雷顿循环12s34s12021/6/1213Ts122s34s4实际定压加热燃气轮机装置循环12341压气机定熵效率燃气轮机定熵效率(相对内效率)实际定压加热燃气轮机装置循环的净功输出布雷顿循环12s34s1初态1、增压比相同情况下，实际循环的压气机功耗及燃气轮机的功输出与理想循环的差别由定熵效率表达2021/6/1214Ts122s34s4实际定压加热循环吸热量实际定压加热循环热效率2021/6/1215Ts122s34s42021/6/1216实

8、际循环热效率t随及的变化关系如图示实际燃气轮机装置循环的热效率(c,s=c,s=0.85;T1=290K;k=1.4)2021/6/1217实际燃气轮机装置循环的热效率(c,s=