《燃气轮机与联合循环》第二章 燃气轮机的热力循环解析

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2-燃气轮机-第二讲(热力循环)

2-燃气轮机-第二讲(热力循环)

比功与压比、温比的关系: 比功与压比、温比的关系:
结论2——效率与压比、温比的关系: 结论2——效率与压比、温比的关系: 效率与压比 仅取决于压比π,而与温比τ (1)燃气轮机的循环效率 仅取决于压比 ,而与温比 )燃气轮机的循环效率η仅取决于压比 无关; 无关; 随压比增大而增大。 (2)效率 随压比增大而增大。 )效率η随压比增大而增大
其他多种热力循环组合的联合循环
–必要性:单独的一种热力循环各有优缺点,而几种 必要性:单独的一种热力循环各有优缺点, 必要性 热力循环结合使用则可扬长避短,达到理想效果。 热力循环结合使用则可扬长避短,达到理想效果。 –多种热力循环组合的联合循环方式: 多种热力循环组合的联合循环方式: 多种热力循环组合的联合循环方式 间冷再热循环 间冷回热循环 再热回热循环 间冷再热回热循环 燃气-蒸汽联合循环
第二讲
燃气轮机热力循环
一、燃气轮机的理想简单循环 二、理想简单循环效率的影响因素 三、燃气轮机的实际简单循环 四、燃气轮机常见其他热力循环
第一节 燃气轮机的简单循环
思考题一:何为理想循环? 思考题一:何为理想循环? 1、理想气体 、 2、稳定流动 、 3、可逆过程 、
二、理想简单循环
思考题二:简单循环的组成? 思考题二:简单循环的组成?
q3-4= 0
工质在涡轮中膨胀做功,称为膨胀功wT
= c p (T3* − T4* )
= c pT3* (1 − π* -m )
* * p − v图上,wT = 面积3-4-p1 -p2 -3
④4s-1 大气中的等压放热过程
q2 = q4−1 = h − h
* 4
* 1
kJ/kg
q1
= c p (T4* − T1* )

燃气轮机原理概述及热力循环85页PPT

燃气轮机原理概述及热力循环85页PPT
意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
燃气轮机原理概述及热力循环
6、法律的基础有两个,而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯

《燃气轮机与联合循环》第二章 燃气轮机的热力循环解析

《燃气轮机与联合循环》第二章 燃气轮机的热力循环解析

燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
第二章 燃气轮机的热力循环
(3)燃烧过程有不完全燃烧损失
燃烧不完全,燃烧效率b<1.0 (0.96~0.99)
实际吸热量降低
qb b f Hu
qb f Hu
(4)比热容是随温度变化的,空气和燃气的 等熵指数是不一样的。
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
T3 T2
循环增温比
3-4 等熵膨胀(燃气透平内) 4-1 定压放热(排气,假想换热器)
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能源与动力学院
第二章 燃气轮机的热力循环
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 3s-4s 等熵膨胀 2s-3s 等压加热 4s- 1 等压放热
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
第二章 燃气轮机的热力循环
一、实际循环与理想循环的差别
(2)工质流动过程是有压力损失的
* * * * * * p0 p1 , p2 p3 , p4 p0 pc 压气机进气道压损率: c * 0.01-0.015 p0
燃烧室压损率: 0.03-0.06
用滞止温度(总温)表示:
T T
* 3 * 1
决定循环性质的最重要参数
愈高,性能愈好,但对耐高温材料或冷却技术的要求越高。
燃气轮机与联合循环 能源与动力学院
第二章 燃气轮机的热力循环
二、性能指标
1、比功和功率
比功w—单位质量工质所做的功,kJ/kg; wc—压气机的比功, kJ/kg; wt —涡轮比功, kJ/kg。 功率N—单位时间内工质所做的功,kW。

燃气轮机与联合循环

燃气轮机与联合循环
燃气轮机与联合循环
song
1
主要内容
一、燃气轮机与联合循环的概论
二、燃气轮机的主要部件结构、原理
三、联合循环的余热锅炉
四、PG6111FA型燃气轮发电机组特 点
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2
电厂汽水系统
汽水电厂基本流程系统:给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→ 凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。
锅炉
汽轮机
发电机
给水泵
凝汽器
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的做功能力小 ❖ 4.与汽轮机不同点 ❖ 气缸壁薄 ❖ 级数少 ❖ 转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气冷却 ❖ 没有调节级
❖ 其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更加显 著
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28
三、联合循环的余热锅炉
❖ 1.作用:接收燃气轮机的排气余热,产生汽轮机 所需要的蒸汽。
❖ 2.类型 ❖ (1)按照汽水系统的特点,可分为单压式、多压
式。 ❖ (2)按照锅内汽水流程的特点,可分为汽包式和
直流式。
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❖ (3)按照汽水循环方式的不同,可分为自然循环式 和强制循环式。
❖ (4)按照炉内烟气的流动方向,可分为卧式和立式 。
❖ 3.余热锅炉的特点 ❖ (1)热力特性变化大 ❖ (2)燃气温度低、流量大,传热方式以对流为主。 ❖ (3)炉内烟气的速度和温度分布很不均匀。 ❖ (4)汽水系统形式多样。 ❖ (5)变工况时烟气侧和蒸汽侧热力 变化不协调。 ❖ (6)需要适应燃气轮机快速启动的要求。
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11
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3.压气机的增压原理。
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13
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4. 轴流式压气机的特性线

02-1燃气轮机热力循环

02-1燃气轮机热力循环
11
4、单机功率 燃气轮发电机组的输出电功率PGTG,为 主要的性能指标。
① ② ③ ④ 标准额定功率 合同额定功率 现场额定功率 尖峰功率
12
单机功率
• 标准额定功率 是指在IS0工况下,即环境温度15℃、 海平面高度、相对湿度为60%、以及燃用 天然气的工况下连续运行,发电机出线端 的最大持续功率。
24
由: 可得: 可得:
w W GT 0 = c p [T3 (1 −
π
(κ −1)/ κ ) − T ( π −1 ) ] 1 (κ −1)/ κ
1
此式说明,当温度T3和T1一定时,循环 净功决定于增压比。为找出循环净功随增 压比变化的关系,通过求wGT 的一阶及二阶 导数,可以求得最大WGT增压比.
− 1)
s
23
燃气轮机作功量的计算: 燃气轮机作功量的计算:
wT = h3 − h4 = c p (T3 − T4 )
k −1 k −1 k k T3 p3 p2 = c pT4 − 1 = c pT4 − 1 = c pT4 − 1 p4 p1 T4 k −1 = c pT4 (π k − 1)
m
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压气机耗功的计算:
T
3
wc = h2 − h1 = c p (T2 − T1 )
p
k −1 k T2 p = c pT1 − 1 = c pT1 2 − 1 p1 T1
k −1 k
2 p 1
4
= c pT1 (π
13
单机功率
• 合同额定功率 指在事先确定的运行工况下连续运行, 发电机能够保证的出力。

燃气轮机原理 第二章 循环理论2-6&2-7

燃气轮机原理 第二章 循环理论2-6&2-7
ηe=
ηt
ηc=
w ηc增加1% +0.94% ηe增加1% +1.95% τ增加1% +1.95%
ηt +0.94% +1.95% +0.69%
π
实际简单燃气轮机循环的耗油率与热力 参数(π,τ,ηc,ηe)的变化关系
对地面用燃气轮机
3600 sfc = ηt H u
Hu一定时,sfc随热力参数变化关系与ηt 是一致的。例如,τ增加,ηt增加,sfc下 降。航空燃气轮机呢?
涡扇发动机的性能参数
涵道比
通过外涵风扇的空气流量与通过内涵燃气发生器 的空气流量之比。 qma ,∏ B= qma ,Ι 内涵燃气发生器称为核心发动机。核心发动机的 压气机应该包括风扇的内涵部分,这样才能正确 表达核心发动机的循环增压比和循环参数。
高、低涵道比的涡扇发动机
涡扇发动机的性能参数
功分配系数
内涵燃气发生器的可用功一部分传给外涵风扇, 余下的部分用来增加内涵燃气的动能。传给外涵 的可用功与全部可用功之比称为涡扇发动机的功 分配系数。
1. 实际简单燃气轮机循环
用绝热压缩效率ηc 表示压缩过程的流 动损失 用绝热膨胀效率ηe 表示膨胀过程的流 动损失
实际简单循环1-2-3-4 理想简单循环1-2’-3-4’
绝热压缩效率
T 2' − T 1 = ( π c ) − 1 ηc = n −1 − T1 T2 n −1
k −1 k
(π c)
涡扇发动机的诞生
上世纪50年代,美国的NACA(即NASA 美国航空 航天管理局的前身)对涡扇发动机进行了非常重要 的科研工作。1955到1956年研究成果转由通用电 气公司(GE)继续深入发展。GE在1957年成功推 出了CJ805-23型涡扇发动机。但最早的实用化的 涡扇发动机则是普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney) 公司的JT3D涡扇发动机。实际上普·惠公司启动 涡扇研制项目要比GE晚,他们是在探听到GE在 研制CJ805的机密后,匆忙加紧工作,抢先推出 了实用的JT3D。

燃气轮机与联合循环(第3课 燃气轮机的热力循环 )

燃气轮机与联合循环(第3课 燃气轮机的热力循环 )

67
15.8
1310
34.7
V94.3A
265
17.0
1310
38.5
M701F
270
17.0
1400
38.2
M701G
334
21.0
1500
39.5
分析示例
制造公司
GE Power Systems
机组型号
PG9351FA② MS9001G MS9001H
ISO 基本功率① (MW)
255.6 282 320
第二章 燃气轮机的热力循环
第一节 主要参数和性能指标
一、主要热力参数
➢工质状态点约定
“1”——工质在燃机进气道后, 压气机进口导叶前的状态点
燃料 B
2 C 1
3 G
T
4
“2”——工质在压气机出 口处的状态点
“3”——工质在燃气透平 进口处的状态点
“4”——工质在燃气透平出口处的状态点
➢主要热力参数
1
T4*
对理想循环
k 1
T2* T1*
p2* p1*
k k 1
k
k 1
k 1
T3* T4*
p3* p4*
k
p2* p1*
k
k 1 k
于是
wn
c
pT3*
1
1 T3*
c
pT1*
T2* T1*
1
T4*
c pT1*
T3*
T1*
1
1
k 1 k
k 1 k
1
c pT1*
机组型号
ISO 基本功率① (MW)
压比
燃气初温 (℃)

01燃气轮机热力循环原理

01燃气轮机热力循环原理

01燃气轮机热力循环原理燃气轮机是一种常用的热机,利用燃气燃烧产生高温高压气体,然后将这种高温高压气体通过涡轮叶片的作用转化为机械能,最后将机械能转换为电能或机械功。

燃气轮机的热力循环原理可以分为以下几个步骤:1.空气进气:燃气轮机的工作气体是空气,空气通过进气道进入燃烧室。

为了提高空气的进气能力,通常会采用压气机将空气压缩,然后再送入燃烧室。

2.燃烧:在燃烧室中,燃料和空气混合燃烧,产生高温高压气体。

这个过程可以通过喷嘴将燃料和空气喷射到燃烧室中,然后点燃燃料。

燃料可以是天然气、柴油、煤气等。

3.膨胀过程:高温高压气体通过涡轮叶片的作用产生转动力,驱动涡轮转动。

同时,气体在涡轮上进行膨胀,降低温度和压力。

涡轮的转动将机械能传给轴承,进而传给发电机或其他负载。

4.排出废气:流过涡轮后的低温废气,被排出燃气轮机系统,可以用于加热水或其他用途,以提高能量利用效率。

废气中仍然有一定能量可以利用。

5.返压涡轮:在一些使用燃气轮机供热和供电的应用中,还可以增加返压涡轮,将排出废气进一步膨胀,降低废气的温度和压力。

这样可以进一步提高系统的热利用效率。

燃气轮机的热力循环原理基于热力学第一定律,即能量守恒定律。

通过燃烧产生的高温高压气体,通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能,然后再将机械能转化为电能或机械功。

这个循环过程中,废气排放出去的同时,仍然有一定的剩余热能可以利用,提高热机的能量利用效率。

燃气轮机的热力循环原理具有以下几个特点:1.高效率:由于燃气轮机能够将热能高效地转化为机械能,再转化为电能或机械功,因此其能量利用效率非常高,一般可达40%~50%以上。

2.快速启动:相比于蒸汽动力系统,燃气轮机的启动时间较短,一般只需几分钟,从而方便应对突发情况和高峰用电需求。

3.环保性好:燃气轮机燃烧的是燃气,相比于传统的煤炭燃烧,废气中的污染物排放较少,对环境污染较小。

总之,燃气轮机的热力循环原理基于燃气的燃烧产生高温高压气体,通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能,最终将机械能转化为电能或机械功。

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第二章 燃气轮机的热力循环
2-3 实际简单循环的特性
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): ①具有相同的压比C*和初始温度T1* ; ②涡轮前燃气初温相同, T3* = T3s* ; ③环境参数均为p0、T0, 即p1* = p0 、T1* = T0 。
一、热力参数
1、压比
—说明工质在压气机内受压缩的程度。
—压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。
用滞止压力(总压)表示:
p p
燃气轮机与联合循环
* 2 * 1
决定循环性能的重要参数
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第二章 燃气轮机的热力循环
2、温比
—说明工质被加热的程度。
—透平前进口燃气温度与压气机进 口气流温度的比值
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第二章 燃气轮机的热力循环
二、性能参数与压比和温比的关系
1、比功与温比压比的关系
wc cp (T2* T1* ) wt cp (T3* T4* )
wn c p (T3* T4* ) c p (T2* T1* ) * T 1 * * 2 c pT3 1 * c pT1 * 1 T3 T1 * T 4
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第二章 燃气轮机的热力循环
k 1 1 wn c pT1* (1 k 1 ) ( k 1) k
( 1)压比
一定时,温比 增大,循环比功w 增大(公式上看)。
n
4*
一定时,有一最佳压比 (3) 时, 。
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
q2
排气
3 4
q1
燃烧室
燃 气 轮 机 循 环
2
泵 燃料
压气机
涡轮
1
进气
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第二章 燃气轮机的热力循环
一、理想简单循环 ▲定压加热理想循环
1-2 等熵压缩(压气机内)
p2 p1
循环增压比
2-3 定压吸热(燃烧室内)
(2) 温比
max
max
使比功最大
3*
2* 1*
w1 *

max
* 燃气轮机与联合循环
w4 *
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第二章 燃气轮机的热力循环
2、热效率s与温比压比的关系
循环热效率 gt = wn/ q1 = qb/ q1 =1- q2 / q1
1
1
c p (T4* T1* ) c p (T3* T2* )
(2)有效效率e——有效比功与热量的比值
燃料空气比 f Gf GC kg燃料/kg空气
燃料消耗量,kg/h
e
we we we 3600N e Gf q f Hu BHu Hu GC
e = i m
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第二章 燃气轮机的热力循环
2-2 理想简单循环的特性
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。
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第二章 燃气轮机的热力循环
(1)循环比功wn 忽略机械损失
相应的,指示功率、内比功率 : Nn = Gc wn kW
进入压气机的空气流量,kg/s。 ***比功可表征机组的重量和大小。 比功大,说明在同样的燃气轮机尺寸和工质流量情况下,燃机功率大。 比功大,说明在同样的功率输出下,燃机功尺寸小,工质流量小。 燃气轮机与联合循环 能源与动力学院
T3 T2
循环增温比
3-4 等熵膨胀(燃气透平内) 4-1 定压放热(排气,假想换热器)
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第二章 燃气轮机的热力循环
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 3s-4s 等熵膨胀 2s-3s 等压加热 4s- 1 等压放热
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T1* ( * π *
* 1 * -m
q1
m k 1 k
- 1)
T ( - π )
*m
= 1- *-m = f(*)
规律:(1)理想简单循环的热效率 (2) 理想简单循环的热效率
q2
*
gt 只与压比π 有关,而与温比τ 无关。
* * *
燃气轮机与联合循环
gt 随压比π 增加而提高,即 π 时, gt 。 能源与动力学院
* p 1
* p T 2 * T p1 * 2 * 1 * T3* p3 * * T4 p4
k -1 k

k 1 k
k -1 k
k 1 k
k 1 1 wn c T (1 k 1 ) ( k 1) k
用滞止温度(总温)表示:
T T
* 3 * 1
决定循环性质的最重要参数
愈高,性能愈好,但对耐高温材料或冷却技术的要求越高。
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第二章 燃气轮机的热力循环
二、性能指标
1、比功和功率
比功w—单位质量工质所做的功,kJ/kg; wc—压气机的比功, kJ/kg; wt —涡轮比功, kJ/kg。 功率N—单位时间内工质所做的功,kW。
第二章 燃气轮机的热力循环
2-1 主要参数和性能指标
热力参数(压比、温比) 性能参数(比功和热效率)
2-2 理想简单循环的特性
2-3 实际简单循环的特性
2-4 联合循环燃气轮机的设计压比 2-5机与联合循环
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第二章 燃气轮机的热力循环
2-1 主要参数和性能指标
(又称比输出、指示比功、内比功、装置比功)
wn = wt - wc kJ/kg
第二章 燃气轮机的热力循环
2、热效率
燃料的低位发 热值,kJ/kg —燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。 (1)内效率gt ——内比功与热量的比值(装置热效率)
wn wn wn 3600 N n gt G qb f Hu BH u f Hu GC 燃料流量,kg/s
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