燃气轮机3-储运.ppt

三、实际简单循环,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。,1、实际与理想简单循环的区别综合分析结果由于各种不可逆因素的存在，机组性能变差。（1）压气机耗功LC增大、涡轮膨胀功LT减少，从而使机组比功Li降低，即LCLCs/C*↑LTLTsT*↓LiLT-LCLs↓动力性能变差（2）工质吸热量q1减少、放热量q2增大，从而使机组热效率i降低，即q1q1sB↓q2cpT4*-T1*↑i1-Li/q11-q2/q1↓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相当于加热的多变过程用多变指数n的大小衡量过程的不可逆程度；只要确定n值，则LT和LC容易求得。二引入比较直观的参数压气机绝热压缩效率C*；涡轮绝热膨胀效率T*。,实际采用较多,较少采用,燃气轮机比功LiLiLT-LC,工质热力性质,压力损失,3、实际简单循环的热效率i,教材有误改正,4、实际简单循环的有用功系数,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,下面定性分析各种因素对循环性能的影响。,,,,1.温比*、压比*,为了简化而又使结论不失其一般意义先不考虑压力损失、物性变化,简化公式,由简化后的公式可知,当压比*1时，比功Li0、内效率i0；当压比*提高时，比功Li和内效率i都增大；但当压比提高到所谓极限压比时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，比功Li0、内效率i0。,最佳压比,两种极端情况之间，必存在使比功达到极大值的最佳压比*Limax和使热效率达到极大值的最佳压比*imax。可对简化公式的*m求一阶偏导数，并令其等于零求得。,实线按计算公式计算绘制，表示比功、内效率随循环主要热力参数变化的变化规律；虚线按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。,Li,kJ/kg,,影响规律,发动机压比的选择原则,Ⅰ发动机的重量尺寸是主要矛盾，例如军用机组。应把压比选在*Limax附近，使比功最大，降低空气耗量以及有关机组的重量尺寸。Ⅱ发动机的经济性是主要矛盾，例如民用发电机组。应把压比选在*imax附近，使机组热效率最大，把耗油率降低到最低限度。Ⅲ一般可把压比取在*Limax与*imax之间，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。即T3**，必须*,2、部件效率C*、T*、B的影响,当C*、T*提高时，比功Li和内效率i都增加；当B提高时，内效率i增加。3、压力损失的影响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。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。T*C*↓,一般0.960.90。,,,1-4燃气轮机简单循环性能的热力计算,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；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,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。GTGCGf-GGC1f-G/GCkg/s式中fGf/GC，一般为0.0070.02；G─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C*一般轴流式压气机C*0.830.92离心式压气机C*0.750.85,（2）燃烧室效率B,（3）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B≈9499；B100绘制图1-6。温升TB*T3*-T2*,（4）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耗的功率，用机械效率来考虑。3．比热容Cp和绝热指数kT随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化比热容随温度和工质成分变化变比热容[复杂精确]粗算时可取平均温度下的值或取为定值,一般m≈0.970.99,一般进气系统的压力损失PCP0-P1*≈0.010.03bar排气系统的压力损失PTP4*-P0≈0.020.08bar燃烧室内的压力损失PBP2*-P3*（0.020.08）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C*、进气道压损PC、压气机效率C*；计算压气机进出口参数（温度、压力）；计算空气的比热容cpc；计算压气机实际比功LC。,2．燃烧过程,选取燃气初温T3*，计算燃烧室温升TB；查取理论燃料空气比f’（查图1-6）；选取燃烧效率B，计算实际燃料空气比f；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PT、涡轮效率T*；计算涡轮出口压力、排气温度；计算涡轮膨胀比T*；计算燃气的比热容cpT、绝热指数kT；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GT、燃料消耗量B；选取机械效率m；计算循环比功Li、内功率Ni；计算燃气轮机有效功率Ne；计算机组耗油率ge、热耗率qe；计算机组的内效率i、有效功率e。,1-5燃气轮机热力计算举例,P24-28同学们自学改错P20，第18行，将“T3*”改为“T2*”；P23，第6行，将“Tcm*”改为“Tcm*”，第21行，将“f’”改为“f”；p25，倒数第2行，将“T3T3273”改为“T3t3273”；所有温度的单位，改为[K]大写；所有功率的单位，改为[W]大写。,作业习题,1．压力为1bar、温度为15℃的空气，以200m/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cp1.005kJ/kg.Kk1.4）,,2．已知某燃气轮机装置的参数如下[用滞止参数计算]p1*1.05bart1*27℃t3*900℃压力保持参数CBT0.98c*0.85T*0.90B0.98m0.98cpc1.005kJ/kg.KcpT1.147kJ/kg.Kkc1.4kT1.33c9GC≈GT40kg/sHu43100kJ/kg试求（1）画出燃气轮机装置的流程图和其实际循环的p-v图及T-s图；（2）确定三大件（C、B、T）进出口的参数（压力、温度）；（3）求燃料空气比f和每小时的耗油量B；（4）有效功率Ne、有效效率e、耗油率ge及热耗率qe。,,3．某一燃气轮机装置，已知Ne21000kW，GC116kg/s，热耗率qe13450kJ/kW∙h，燃油热值为Hu43100kJ/kg。现改烧天然气，其热值为8000kcal/Nm3、比重为rg0.73kg/Nm3，完全燃烧时所需理论空气量为G016kg/kg（天然气）。试求机组的耗气量B（Nm3/h）、耗气率ge（Nm3//kW∙h）、有效效率e、过量空气系数。,,,