燃气轮机各部件工作原理(第一节压气机原理与特性)
进 后进 之出 额口 差气 线冲 。角 的角：夹：气角叶流。栅进的、入出口口安相装对角流与速气与流叶进栅气前角、
气流转折角：气流出气角与进气角之差。 出口落后角：叶栅的出口安装角与气流出气角之差。
3.压气机基元级的速度三角形
气流的绝对速度、 相对速度和圆周速 度的矢量关系：
扭速：相对速度的圆周分量变化量。 (反映外界对气体做功量的大小。)
——用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无
穷小的级。
三个特征截面：
级前1、级间2和级后3
2.叶型与叶栅的几何和气动参数
➢ 叶型的几何参数
叶型 型线 中弧线 弦长b 前后缘方向角 叶型的弯曲角
叶型：叶片横截面形状。
型线：叶型轮廓线，包括背弧型线、内 中弧线弧：型叶线型及型二线者所的有连内接切圆圆弧圆线心。的连线。
能量损失
压气机效率：
输
理
入
想
的
压
机
缩
械
功
功
c W Ws 100%c WWs hc
1hc
W
压气机的能量损失
➢内部损失
① 型阻损失（影响因素：叶型） a、叶栅表面附面层中产生的摩擦和脱离现象引起； b、叶片表出口尾迹中的涡流以及与主流的掺混； c、在超音速气流中发生的激波现象等引起的能量损失。
② 端部损失（影响因素：叶片高度） 端部摩擦 二次流损失
前后缘方向角：叶型前、后缘点处中弧线的切 叶型线的与弯外曲弦角线θ：间表的征夹叶角型弦。弯长曲：程型度线的在角弦度线。方向的投影长度。
θ = χ1+外 内χ2弦 弦长 长— —— —b中弧线两端点的连线。
入口安装角和出口安装角 ：叶型中弧线在前缘点和后 缘点的切线与叶栅前、后额线的夹角。
➢ 叶栅的几何参数
③ 径向间隙的漏气损失（影响因素：动静间隙大小、前后压差和 直径大小等）
➢外部损失
①支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失； （相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施）
②经过高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失。 （相应的减损措施：特性线
Sieme ns
三菱重工
V94.3 A
M701F
M701 G
轴流 轴流 轴流 15级 17级 14级
压比 15.4 23.2 30
17
17
21
压气机的发展趋势 ➢ 提高压比：单台已达30以上 ➢ 提高通流量 ——大功率 ➢ 提高效率 ——提高经济性
（二）压气机级的工作原理
1.轴流式压气机的基元级
✓ 轴流式
✓ 离心式
➢ 按工作原理和构造分类 活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器
➢ 按压缩气体压力范围分类
通风机（＜110 kPa) 鼓风机（110～400 kPa) 压气机（>400 kPa)
轴流式压气机和离心式压气机性能比较
比较项 气流总体流向
优点
缺点 应用场合
轴流式压气机
离心式压气机
c22 c32 2
p3 p2
23
q2
p3 p2
23
c22
c32 2
q2
➢ 级中增压过程
✓ 外界通过工作叶轮上的动叶栅将压缩 轴功传递给流过动叶栅的空气，一方 面使气流的绝对速度升高，另一方面 使气流的相对速度降低；
✓ 气流在流过动叶栅时的相对速度降低 所释放的动能，除一部分转换为摩擦 热并为气体吸收外，其余都转换成气 体的压力势能，使气体的压力升高；
✓ 气流在流过静叶栅时相对速度降低所 释放的动能，除一部分转换为摩擦热 并为气体吸收外，其余都转换成气体 的压力势能，使气体的压力升高。
➢ 影响压气机级的增压能力的因素（限制条件）
➢ 叶片材料许用应力（强度）的限制 圆周速度u不能过大
➢ 叶栅气动性能的限制 气流转折角Δβ不宜过大
5.轴流式压气机的效率和能量损失
①每一转速下的压比均有一最大值 （最大压比点：左、右两支）； ②压气机的喘振 ——转速不变，流量降低到一定值 后，压气机内的气流轴向脉动引起 的整台机器的剧烈振动。 喘振边界点：压比不稳定无法绘出 时对应的流量点。 喘振边界线：各转速下喘振工况点 的连线。
➢ 流量特性：
在转速、进气压力和进气温度一定时，压比和等熵效率随 流量变化的关系，称为压气机的流量特性。
➢ 压气机的流量特性线：
通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线。
➢ 压气机的特性线组：
不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线组， 称为压气机的特性线组。
2.单级轴流式压气机的特性线
➢ 特点
轴向
径向
流量大、效率高 （80%－92%）
级的增压能力低 （单级压缩比1.15－
1.35）
级的增压能力高 （单级压缩比高达4－
4.5）
流量小、效率低 （75%－85%）
大中型燃气轮机
小功率燃气轮机
3.轴流式压气机结构
➢ 转子
动叶片 叶轮或转鼓 主轴
➢ 静子
静叶片（导流叶片、静叶） 气缸 (机匣) 轴承
燃气轮机各部件的工作原理 （第一节 压气机原理与特性）
主要内容
压气机的类型及特点 压气机级的工作原理
压气机的特性 压气机的不稳定工况
压气机的结构
（一）压气机的类型及特点
1.压气机的作用
——向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压空 气。
2.压气机的类型
➢ 按机内气体总体流向分类 轴流式：Axial-flow Type Air Compressor 离心式: Centrifugal-flow Type Air Compressor
叶栅前后额线 叶型安装角γp
栅距t
入口安装角β1j 出口安装角β2j
叶栅前后额线：叶型前、后缘点的连线。
栅距t ：两叶个型相安邻装叶角型γ上p ：同外位弦点线在与圆圆周周方方向向上的的夹距角离。。
➢ 主要气动参数
进出气角β1和β2 进口冲角
i =β1j-β1 出口落后角
δ=β1j-β1 气流转折角
第一级 压气机的级 —— 由一列动叶片 和紧跟其后的一列静叶片构成的 压气机的基本工作单元。
轴流式压气机的结构
世界各大燃气轮机公司采用的压气机
制造厂
燃机型 号（系 列号） 压气机 型式、 级数
GE发电
MS900 MS900 1FA 1G/H
轴流 轴流 18级 18级
ABBAlsto m
GT26
轴流 22级
4.压气机级中的能量转换关系
➢ 级中能量转换计算
✓ 动叶栅加功量(对单位质量气体)
wc
uwu
c
2 2
2
c
2 1
w
2 1
2
w
2 2
c
2 2
2
c
2 1
q1
p2 vd p
p1
c
2 2
2
c
2 1
q1
p2 1 d p p 1
c
2 2
c
2 1
2
q1
p2 p1 12
✓ 静叶栅（能量守恒）
燃气轮机简介
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数：
效率：42.9% ，联合循环效率高达58%；（油耗率、热耗） 功率： 最大334MW； 涡轮前温度、压比； 寿命：50000~100000小时； 停机检验时间：4000~8000小时； 单位功率旳重量：重型旳一般不小于2～5kg/kW，轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利，他设计 旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专 利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年，法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机，而且进行了试验，但是成果却是失败 了。装置除了带动本身旋转外，几乎不能对外输出 功。 ❖ 同步，其他旳人也尝试制造燃气轮机，但是几乎都 失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个：
部件旳效率偏低（主要是压气机，当初旳压气机效率只有 60%左右）。
材料旳限制（没有耐热钢和冷却技术，涡轮前温度只有 740K左右，在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳 影响最大）。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代，因为空气动力学旳发展应用在 压气机设计领域，使得压气旳效率和压比均得到了 提升；同步冶金技术旳发展出现了耐热钢，能够承 受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成 功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景
燃气轮机原理
燃气轮机原理燃气轮机是一种高效的发电设备，其基本原理是利用燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮旋转从而产生动能，进而驱动发电机发电。
本文将从燃气轮机的组成、工作原理和应用领域等方面进行详细介绍。
一、燃气轮机的组成燃气轮机主要由燃烧室、涡轮和压缩机三部分组成。
燃烧室是燃气轮机的核心部件，其内部进行燃烧过程，将燃料燃烧产生的高温高压气体传递给涡轮。
涡轮则通过气体的冲击和旋转驱动机械装置运转。
压缩机则负责将空气压缩，提供充足的气体流量，保证燃气轮机的正常工作。
二、燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理是通过一系列复杂的热力转换过程实现的。
首先，涡轮叶片通过压缩机进气，将空气压缩成高压气体。
接着，高压气体进入燃烧室，与燃料混合并点燃，产生高温高压气体。
这些高温高压气体冲击和旋转涡轮叶片，驱使涡轮高速旋转。
涡轮旋转带动轴承转动，并通过轴承传递动力给发电机，生成电能。
同时，涡轮旋转的副作用是将尾气排出系统。
整个过程中所产生的旋转速度和转动力直接影响着发电机的转速和电能输出。
三、燃气轮机的应用领域燃气轮机具有高效率、快速启动、废气可循环利用等优点，因此在能源领域有广泛的应用。
燃气轮机被广泛应用于发电厂、化工厂、石油化工、冶金等工业生产领域。
在发电厂中，燃气轮机通常与蒸汽轮机组成联合循环发电系统，可大幅提高能源利用效率。
此外，燃气轮机还被用于航空领域，作为飞机的动力装置，可提供强大的推力，提高飞行性能。
总结：燃气轮机作为一种高效的发电设备，在能源领域有着重要的应用价值。
通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮旋转，从而产生动能，驱动发电机发电。
燃气轮机具有快速启动、高效率、废气可循环利用等优势，广泛应用于发电厂、化工厂、航空等领域，为社会经济发展做出了重要贡献。
随着科技的不断进步和创新，燃气轮机在未来的发展前景将更加广阔。
燃气轮机构造及其原理
燃气轮机构造及其原理燃气轮机是一种利用压缩机压缩空气混合燃料并在燃烧室内进行燃烧，从而驱动涡轮转动，最终产生推力或动力的装置。
燃气轮机的构造包括压气机、燃烧室、涡轮和辊道等部分，其主要工作原理是压缩空气、加热并燃烧混合燃料、将高温高压燃气喷向涡轮，推动涡轮旋转产生功率。
一、压气机部分压气机部分是燃气轮机的前置部分，主要功能是将大气中的空气压缩成高压气体，并将其传递到燃烧室中。
压气机通常采用多级叶轮式结构，每一级叶轮上都覆盖着叶片，在叶片的作用下，气体被一次次地压缩，最终达到一个非常高的压力。
在压力增加的气体也会受到相应的温度升高。
在压缩过程中需要对气体进行适当的冷却，以避免过热对整个系统的危害。
二、燃烧室部分燃烧室部分是燃气轮机的核心部分，主要功能是将经过压缩的空气与燃料混合并点燃进行燃烧，从而产生高温高压的燃气，这些燃气将用于驱动涡轮旋转。
为了达到理想的燃烧效果，燃烧室内的燃料与空气必须以适当的比例混合，并且需要在足够高的温度、压力和时间下进行燃烧，以充分释放能量。
常见的燃烧室构造包括环形燃烧室、喷嘴型燃烧室和壳体燃烧室等。
三、涡轮部分涡轮部分是燃气轮机的重要部分，主要由高压涡轮和低压涡轮构成。
在燃气通过高压涡轮和低压涡轮时，这些涡轮都会受到燃气高速流动的冲击，从而旋转产生动力。
低压涡轮主要作用是从高压涡轮中回收能量，并将其输送到输出轴上。
涡轮部分的输出轴连接到主机，提供动力。
四、辊道部分辊道部分是燃气轮机的输出部分，它主要通过喷射燃气来产生推力或者驱动风扇进行输出。
辊道是一个曲面形的导管，对于燃气准确地定向，将其高速射出来，从而产生推力或者风力。
辊道部分常用对空气流动进行控制的可调谐导向叶片和可控复合材料等技术进行设计和制造。
燃气轮机的设备构造十分复杂，由于其集电机、载荷和控制系统于一身，难度非常大，但其输出功率和效率要远远高于内燃机，特别适用于航空、船舶、发电等领域要求高功率输出和高效率的场合。
燃气轮机课件
燃气轮机课件燃气轮机课件燃气轮机是一种将化学能转化为机械能的设备，它在现代工业中起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理燃气轮机基于布雷顿循环原理工作，即将空气压缩、燃烧、膨胀和排气四个过程连续进行。
首先，空气经过压气机被压缩，使得空气的温度和压力升高。
接下来，燃料被喷入燃烧室中与压缩空气混合并燃烧，释放出巨大的能量。
燃烧产生的高温高压气体通过涡轮机膨胀，驱动涡轮机旋转。
最后，排气经过排气管排出，完成一个循环。
二、应用领域燃气轮机广泛应用于电力、航空、船舶等领域。
在电力领域，燃气轮机通常与发电机组合使用，通过涡轮机的旋转驱动发电机发电。
相比传统的燃煤发电厂，燃气轮机发电具有快速启动、高效率和低污染的优势。
在航空领域，燃气轮机被用作喷气式飞机的动力装置。
其高功率密度和可靠性使得飞机能够在高空高速环境下安全运行。
此外，燃气轮机还广泛应用于船舶动力系统、石油钻机和工业压缩机等领域。
三、未来发展趋势随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，燃气轮机的发展正朝着更高效、更清洁的方向发展。
一方面，燃气轮机的热效率不断提高，通过提高压缩比和燃烧温度，减少能量损失，提高机组的发电效率。
另一方面，燃气轮机的排放控制也得到了重视。
采用低NOx燃烧技术和燃烧后处理装置，可以显著降低燃气轮机的氮氧化物排放。
此外，燃气轮机与可再生能源的结合也是未来的发展方向。
通过将燃气轮机与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的高效利用和碳排放的减少。
总之，燃气轮机作为一种高效、可靠的能源转换设备，在工业领域发挥着重要作用。
通过了解其工作原理、应用领域和未来发展趋势，我们可以更好地认识和利用燃气轮机，推动工业的可持续发展。
燃气轮机原理》压气机部分OK
燃气轮机原理》压气机部分OK《燃气轮机原理》--叶轮机械之压气机在叶片机上输入机械功工作轮转动气流组织合适气流经过叶片机，总压↑和总温↑生活：风扇工业：鼓风机、叶片式水泵发电：水轮机、蒸汽轮机航空、舰船：螺旋桨、风扇、压气机、涡轮工作原理的建立：叶片和工质间的流体动力、能量交换以及工质在叶片机中的能量转换的基础上。
?工质：气体、液体、两相流体?叶轮机概念：以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。
?压气机(compressor)概念：以机械动力提高工质压力并伴有温升的，向燃气轮机燃烧室输送工质的旋转叶轮机械。
特别重视气流的组织，尽量使流阻损失最小，使能量交换和能量转换最为有效。
共同的特点：都有叶片只做旋转运动，不做往复运动§1 叶轮机概念、主要形式及发展1、按工质流动的方向分类：①轴流式：气流轴向流入和流出，气流通过叶栅通道实现增压应用：大型或中型航空燃气轮机优点：效率高、径向尺寸小、适合于多级结构流通能力强②径流式：气流轴向流入，径向流出，离心增压应用：离心式压气机—小型航空发动机优点：结构简单、轴向长度小特性宽广、单级增压比高③斜流式：气流轴向流入，斜向流出。
静压增加=扩压叶栅作用+离心增压应用：工业鼓风机④混合式：若干级进口轴流级压气机+离心式压气机优点：轴流级压气机+离心式压气机应用：现代小型航空燃气轮机2、叶轮机的发展概况南宋高宗（1131-1162）走马灯——燃气涡轮利用燃烧灯火产生的热气上升，推动带纸叶片的叶轮，使装在叶轮上的纸影回转中国古代玩具竹蜻蜓——螺旋桨20世纪30年代航空事业迅速发展→促进了热力学、空气动力学、机械学和冶金材料的发展20 世纪30年代末涡轮喷气发动机（压气机）20世纪40年代初气体动力学理论和实验方面取得重大进展大量、系统的平面叶栅实验，并从理论上成功地对这些实验结果进行总结和概括20世纪50年代末-70年代中期高速、高负荷、高失速裕度和高迎风面积流量的进口级超、跨声速压气机（风扇）高负荷、高效率、大尺寸单级跨声速风扇高速、高负荷、高效率和高失速裕度核心压气机高增压比离心式压气机2、叶片机的发展概况（续）近十几年先进蜂窝结构的高效率、宽弦长、无阻尼台风扇叶片高亚声速可控扩散压气机叶型改进效率和失速裕度的“端弯”叶片和“拱形“叶片改善气动稳定性并减小损失的”前掠“和”后掠“叶片改进的”带叶片“式的处理机匣主动间隙控制技术多通道冷却三维单晶叶片对转涡轮小结1.叶轮机的特点2.工作原理的建立3.叶片机的工质4.压气机的概念5.叶轮机的分类6.叶轮机的发展概况§2 气体在叶片机内运动应遵循的基本方程§2-1 连续方程微元流股单位时间的流量——截面i-i 上的总压和总温——截面i-i 上的气动函数无因次密流——取决于气体绝热指数k 和气体常数R 的综合常数——绝对速度与圆周方向的夹角叶片机的任意一个截面单位时间流的流量or **()sin ,i i i i i i P m K q A T λα?=?112()1k k k K R k +-=+**()sin i i i i i i P m K q A T λα?=*i P *iT ()i q λK α111222a a C A C A ρρ=压气机级的示意图§2-2 能量守恒方程（热焓形式的能量方程）绝对坐标系——外界与流经叶片机单位质量气体交换的热量——外界与流经叶片机单位质量气体交换的机械功（轮缘功）——对应截面上单位质量气体的静焓和滞止总焓+ ——外界对气体加入热量或机械功，压气机-——气体对外界输出热量或机械功，涡轮222121212e u c c q L h h h h **-±±=-+=-eq u L 1212,,,h h h h **p h c T =p h c T **=2221212121()()2e u p p c c q L c T T c T T h h ****-±±=-+=-=-外界对气体加热（散热）和作功对气流参数静温（静焓）、速度和总温（总焓）变化的影响没有显式的包含摩擦力所作的功,因为此功已全部转换成热,所以对有黏无黏都适用§2-2 能量守恒方程（热焓形式的能量方程）续相对坐标系(站在叶轮上观察气体流动)——气流的相对速度——相对滞止焓——相对滞止温度沿流线u1=u2相对速度↑静温↓ 相对速度↓静温↑沿流线u1≠u2引用转焓定义22222121212121() 22w w p w wu u w wh h h h c T T**** --=-+=-=-wwh*wT*2212121222w w p pw wh h c T c T**==+=+22wuI h*=-22212122w wu uh h I**-=-=沿流线转焓守恒§2-3 热力学第一定律方程——输入气体微团的微小热量——压缩功或膨胀功——运动气体的压缩功或膨胀功q ——截面1-1,2-2之间气体的全部热量p dq c dT vdp dh vdp =-=-dq vdp 2211dp q h h ρ=--?21dp ρ?221 1ef dp q q h h ρ±+=--?2211e f dpq L h h ρ±+=--?摩擦力作功产生的热量外界输入到气体的热量不计相邻流股间的能量交换§2-4 机械能形式的能量方程（广义伯努力方程）绝对坐标系反映气体流动中压强势能与速度动能之间的转换关系，及流动损失对气流参数的影响2222112u f c c dpL L ρ-±=++?2211()1dp n R T T n ρ=--?1221111(1)()111n n nK T P n n L RT RT n T n P -??=-=-??--??1221111(1)()111k k ad K T P k k L RT RT k T k P -=-=-??--??22212u nK f c c L L L -=++212111121()111()nT n n dp n n L R T T RT n n P P ρ-=-=-=-??--''''1'112111()ad T k k k L R T k P P ?-=-??-22212u nT f c c L L L --=-++22122 nT u f c c L L L -+=+压气机多变压缩功压气机等熵压缩功压气机轮缘功涡轮多变膨胀功涡轮等熵膨胀功压气机加给气体的功用来完成多变压缩、增加气流动能和克服流阻涡轮中燃气膨胀所做的多变膨胀功以及燃气动能的变化是用来产生涡轮轮缘功和克服流阻的§2-4 机械能形式的能量方程（广义伯努力方程）续相对坐标系(站在叶轮上观察气体流动)动叶对气体不作功离心惯性力对气体微团作功当u 1=u 2时，离心惯性力作功为0压气机：空气流经动叶的相对动能减少，用于克服流阻和对气流压缩涡轮：燃气流经动叶发生的膨胀功，燃气压强下降，用于动能增加和克服流阻222222121122f u u w w dp L ρ--=++?22221102f w w dpL ρ-++=?0u L ≡22212u u -§2-5 动量守恒方程（欧拉方程）'1221P p t p t mw mw ++=-1212P mw mw p t p t =-++1212()()a a a P m w w p p t =-+-12()u u u P m w w =-P ‘ ——叶片作用在气流上的力m ——单位时间内通过截面t 的气体质量w 1,w 2 ——叶栅前后的气流速度P ——气流作用在叶片上的力轴向分力切向分力§2-6动量矩方程用来计算定常流动的气流作用在叶片上的力和力矩M ——作用于截面1-1?和2-2‘之间的气体上的全部外力对叶轮转轴的力矩总和c 1u 、c 2u ——气流在截面1-1?和2-2‘上绝对气流速度的切向分速r 1、r 2 ——截面半径非圆柱面上的轮缘功正是用该式推导出的工作轮的角速度ω经过dt 时间的角位移△θ= ω dt通过m 质量的气体所作的轮缘功单位时间单位质量气体所作的轮缘功当进出口半径相同r1=r2时22112211)()u u u u M mc r mc r m c r c r =-=-2211()u u Lu M m dt m c r c r dt θωω=?==-%22112211()u u u u Lu Lu c r c r c u c u mdt ω==-=-%21()u u uLu u c c u c =-=?小结1.连续方程2.能量守恒方程（热焓形式）3.热力学第一定律方程4.机械能形式的能量方程（广义伯努力方程）5.动量守恒方程（欧拉方程）6.动量矩方程**()sin i i i i i i P m K q A T λα?=2221212121()()2e u p p c c q L c T T c T T h h ****-±±=-+=-=-2211()u u M m c r c r =-1212()()a a a P m w w p p t=-+-12()u u u P m w w =-1221111(1)()111k k ad K T P k k L RT RT k T k P -??=-=-??--?? ''''1'112111()ad T k k k L R T k P P -=-??- 2222112u fc c dpL L ρ-±=++?2211e f dp q L h h ρ±+=--§3 轴流压气机的工作原理§3-1 压气机性能参数?增压比：压气机的能力出口压力与进口压力的比值总压比静压比40年代涡喷<3 军用总压比>20 民用总压比>40 涡扇45~55?效率：压气机的经济性理想压缩过程的等熵压缩功实际消耗的机械功*1**p p c c =π1p p c c =π压气机中压缩过程的T-S 图==u c i c i L L *,*,η()--=-???? ??-=--11111**11*1**1*,k k c k k c c i RT k k P P RT k k L π ??--=-=11)(*1**1*1*T T RT k k T T c L c c p u 稳定裕度、非设计点性能、级数、质量()11*1*1**,--=-T T c k k c c i πη压气机简图?功:压气机加给每千克气体的功L K (Nm/kg)压气机的流量m (kg/s) 压气机消耗的功率N K =mL K /1000 (kW)§3-2 基元级工作轮/转子：动叶整流器/静子：静叶动能→压力势能导引气流方向给下级动叶若干个级动叶叶栅静叶叶栅若干个基元级多级轴流压气机圆柱面上的基元级展开在平面上的基元级级的主要几何尺寸：机匣外径D t轮毂直径D h轮毂比=D h /D t径向间隙δ轴向间隙△d 多级轴流压气机压气机级的示意图§3-3 基元级的速度三角形展开在平面上的基元级uwc+=动叶叶栅的圆周速度站在动叶上观察到气流的相对速度站在静止坐标系上观察到气流的绝对速度动叶叶栅安装大致对准相对速度w1气流不断被压气机抽吸进动叶气流的绝对速度c1+动叶本身圆周速度u气流以相对速度w1的大小和方向流入动叶动叶出口相对速度w2+动叶本身圆周速度u气流以绝对速度c2的大小和方向流入静叶静叶叶栅安装大致对准绝对速度c 2基元级速度三角形气流如何流入动叶和静叶？a 轴向下标u 轴向下标αc与u的夹角βw与u的夹角。
燃气轮机的工作原理
燃气轮机的工作原理
燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生的高温高压气体来驱动涡轮机旋转，从而产生功率的热力机械设备。
它的工作原理主要包括压气机、燃烧室、涡轮机和排气系统四个部分。
首先，压气机负责将空气压缩，提高其压力和温度，然后将其送入燃烧室。
在燃烧室中，燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
这些燃气通过燃气轮机内的高速旋转涡轮叶片，驱动涡轮机旋转。
涡轮机的旋转带动连接在同一轴线上的发电机或其他负载，从而产生功率。
最后，燃气轮机的排气系统将燃烧后的燃气排出，同时利用余热产生蒸汽，用于供暖或其他工业用途。
整个过程中，燃气轮机通过不断循环利用燃气的能量，实现了高效的能量转换。
燃气轮机的工作原理可以用一个简单的比喻来解释，就好像是汽车的发动机。
压气机就好比汽车的进气系统，燃烧室相当于汽车的燃烧室，涡轮机则类似于汽车的发动机，排气系统则类似于汽车的排气系统。
通过这个比喻，我们可以更直观地理解燃气轮机的工作原理。
燃气轮机作为一种高效、清洁的能源转换设备，被广泛应用于发电、航空、船舶和工业生产等领域。
它具有体积小、重量轻、启动快、响应速度快、排放少等优点，因此在能源领域具有重要的地位。
总的来说，燃气轮机的工作原理是通过压气机压缩空气，送入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压燃气，驱动涡轮机旋转，最终产生功率。
它的工作原理简单清晰，但在实际应用中需要精密的工程设计和严格的运行管理，才能发挥最大的效益。
燃气轮机原理 (1)
T2 T4
2
opt ( k 1) / k
此时输出功为最大。
理想燃气轮机循环其最大效率是随压比的增加而 上升。
TMI
复杂循环—回热循环
T3
T T5 T4 T2 T6 T1
c p (T3 T4 ) c p (T2 T1 ) c p (T3 T5 )
美国能源部21世纪先进燃气轮机系统研究（AGTSR）计划
高温和耐腐蚀材料科学
燃烧现象的深入了解 天然气或其他燃料燃烧时的污染物形成和减少 新型热力循环的基础理论 1992年-2003年向大学设立了74个项目，投资约$35,485,299.
TMI
思考题
1-1 为什么说燃气轮机在未来的发电设备中具有竞争力的动力形式？
And pressure ratio Then shown
p2 / p1 p3 / p4
1 ( )( k 1) / k
1
The efficiency thus depends only on the pressure ratio and nature of the gas.
现代燃气轮机的结构特点
轻型结构<10KG/PS， 重型结构 >15KG/PS
燃气轮机简图： 轻型结构： 航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型） 重型结构：工业燃气轮机 单位功率重量： 金属耐热极限---1100 ℃；涡轮进气温度：1460 ℃ 采用空气冷却叶片；--- 冷却技术 耐高温材料（单晶铸造，定向凝固等技术） 寿命：工业轻型 2-10 万小时；
TMI
燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf
燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf燃气轮机原理、结构及应用（上、下册）PDF一、引言燃气轮机作为一种高效、清洁、低碳的能源转换设备，已经广泛应用于发电、工业驱动、航空航天、交通运输等领域。
本篇文章将详细介绍燃气轮机的原理、结构及应用，帮助读者深入了解这一重要的动力装置。
二、燃气轮机工作原理燃气轮机是一种旋转式热力发动机，它以连续流动的气体为工质，将燃料的化学能转化为机械能。
燃气轮机的主要工作过程包括吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功和排气放热。
在这个过程中，气体依次经过压气机、燃烧室和透平，完成由热变功的热力循环。
1.吸气压缩：燃气轮机的压气机从外界大气环境中吸入空气，并逐级压缩空气。
随着压缩过程的进行，空气的温度和压力逐渐升高。
2.燃烧加热：压缩空气被送到燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气。
3.膨胀做功：高温高压的燃气进入透平，推动透平叶片旋转。
透平叶片经过设计，使燃气在通过时产生旋转动力，将燃气的压力能转化为机械能。
4.排气放热：经过透平膨胀做功后的燃气，温度和压力降低。
透平排气可以直接排放到大气中，自然放热给环境，也可以通过换热设备回收部分余热。
三、燃气轮机结构燃气轮机的主要结构包括压气机、燃烧室和透平。
1.压气机：压气机是燃气轮机的关键部件之一，负责吸入空气并压缩。
它由多个级数组成，随着级数的增加，空气的压力和温度逐渐升高。
2.燃烧室：燃烧室是燃气轮机中燃料与空气混合燃烧的场所。
燃烧室的设计需要确保高效、安全、稳定的燃烧过程。
3.透平：透平是燃气轮机中将燃气的压力能转化为机械能的关键部件。
透平叶片经过精密设计，使燃气在通过时产生旋转动力，驱动燃气轮机旋转。
四、燃气轮机应用燃气轮机在多个领域具有广泛的应用，包括：1.发电：燃气轮机发电机组具有启动快、调峰能力强、效率高等优点，适用于电力系统的调峰和应急电源。
2.工业驱动：燃气轮机可用于驱动压缩机、泵等工业设备，提高工业生产效率。
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理燃气轮机是一种以燃料燃烧产生的高温高压气体作为工作介质，通过压缩、燃烧和膨胀，转化为机械能的装置。
它广泛应用于发电、航空、船舶和工业领域，具有高效率、快速启停和环保的特点。
本文将介绍燃气轮机的工作原理，包括其主要组成部分和工作过程。
组成部分燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和逆止器等组成。
压气机压气机是燃气轮机的核心部件之一，它负责将空气压缩，提高气压和温度。
压气机通常由多个级别的转子和定子组成，每个级别的转子和定子叶片逐级将气体压缩。
燃烧室燃烧室是将燃料和压缩空气进行混合并燃烧的部分。
在燃烧室中，燃料喷射进入压缩空气中，在点火的作用下燃烧，产生高温高压气体。
同时，燃烧还会释放出能量，用于推动涡轮。
涡轮是燃气轮机的另一个关键部件，它由压气机和燃烧室产生的高温高压气体推动，转动涡轮叶片。
涡轮与压气机共轴连接，通过传动轴将转动的动能传递给压气机，实现空气的压缩。
逆止器逆止器是燃气轮机的辅助设备，其作用是改变气流的方向。
在燃气轮机的启停和调速过程中，逆止器可以控制气流的流动，使燃气轮机能够快速启停和调整负载。
工作过程燃气轮机的工作过程可以分为压缩、燃烧和膨胀三个阶段。
压缩在压缩阶段，空气通过压气机逐级压缩。
压缩过程中，气体的压力和温度升高，同时体积减小。
通过不断提高空气的压力和温度，为后续的燃烧提供条件。
在燃烧室中，燃料被喷射到压缩空气中，通过点火燃烧产生高温高压气体。
燃料和空气的混合比例和点火的时机对燃气轮机的性能有重要影响。
燃烧过程中释放的热量会使气体的温度和压力进一步升高。
膨胀在膨胀阶段，高温高压气体通过涡轮推动涡轮叶片旋转，同时给压气机提供动力。
涡轮叶片的旋转转动涡轮轴，带动压气机的转动，实现空气的压缩。
涡轮叶片膨胀后的气体压力下降，温度也相应降低。
通过循环进行压缩、燃烧和膨胀的过程，燃气轮机将燃料的化学能转化为机械能，驱动机械设备实现各种动力需求。
应用领域燃气轮机广泛应用于不同领域，包括发电、航空、船舶和工业等。
燃气轮机的工作原理
燃气轮机的工作原理
燃气轮机是一种通过燃烧燃气来产生机械能的设备。
它的工作原理如下：
1. 空气压缩：燃气轮机内部有一个旋转的压气机，它通过旋转叶片将外界空气抽入轮机内部，并将空气逐渐压缩。
这个过程使得空气的能量增加，并且增加了空气分子的密度。
2. 燃烧：经过压缩的空气进入燃烧室，在其中与燃气混合并点燃。
燃气的燃烧产生高温高压的气体，使燃烧室内的压力迅速增加。
3. 转子运动：燃烧室的高压气体推动轴上的涡轮旋转。
涡轮连接着压气机和燃烧室，因此燃烧室的高压气体的运动传递给了压气机，进而推动压气机继续压缩空气。
4. 发电或推进：涡轮旋转的同时，也将动力传递给了输出轴，可以用于驱动发电机发电或用于推动飞机等载体。
由于燃气轮机的轴转速非常高，因此可以获得高功率输出。
总而言之，燃气轮机通过不断的空气压缩、燃烧和轮子旋转的循环过程，将燃气的热能转化为机械能，从而实现发电或推进等目的。