燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第一单元
燃气-蒸汽联合循环机组试题库3月
1、燃气轮机T3温度指的是燃气轮机第一级喷嘴环出口处的燃气平均温度1、西门子V94.3A燃机燃烧室为环形结构，有24个燃烧室。
2、天然气燃烧的常用方案有扩散燃烧和均相预混燃烧。
2、燃烧天然气燃气轮机的排气污染物主要有CO、NOX、SO2。
1、控制燃气轮机低NOx排放的技术措施有哪些？答：（1）注水或蒸汽，降低燃烧温度；（2）采用干式低NOX燃烧室；（3）使用选择性催化还原技术SCR5、220kV线路开关运行时SF6漏气严重引起闭锁时应（）。
(A)断开线路保护电源(B)断开该开关操作电源(C)立即到就地手动断开开关以防事故扩大。
正确答案：B（难）6、断路器的跳闸辅助触点应在（）。
(A)合闸过程中, 合闸辅助触点断开后接通(B)合闸过程中, 动、静触头接触前接通(C)合闸终结后接通正确答案：B（难）14、变压器油枕油位计的＋１５℃油位线，是标示（）的油标准置线。
(A)变压器温度在＋15℃时(B)环境温度在＋15℃时(C)变压器温升至＋15℃时正确答案：B（难）当避雷器泄漏电流较前一天升高（）以上时，应对其增加巡检次数，并汇报有关领导。
（A）5% （B）15% （C）20% （D）10%正确答案：D（难）发电机在并列过程中，当发电机电压与系统电压相位不一致时，将产生冲击电流，此冲击电流最大值发生在两个电压相差为（）时。
（A）0 º；（B）90 º；（C）180 º；（D）100 º。
正确答案：C（难）发电机过电流保护，一般均采用复合低电压启动。
其目的是提高过流保护的（）。
（A）可靠性；（B）快速性；（C）灵敏性；（D）选择性。
正确答案：C（难）发电机长期进相运行，会使发电机（）发热。
(A)转子 (B)定子端部 (C)定子铁芯 (D)定子线圈正确答案：B（中等）发电机三相定子绕组，一般都为星形连接，这主要是为了消除（）。
(A) 偶次谐波 (B) 三次谐波(C) 五次谐波正确答案：B（中等）69、高压厂变重瓦斯动作的可能原因是（）。
联合循环思考题
燃气轮机专业思考题基础部分：1．9 E机组性能参数、燃气轮机发电机组示意图？答：9E机组基本负荷时功率为123.4MW，热效率33.97%，3000转/分，发电频率50HZ，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比12.3，燃气初温1124℃。
发电机组示意图：2．9E机组采取防止压气机喘振的措施有哪些？答：采用压气机进口可转导叶IGV，改变进气功角，调节进气量，防喘；设置4个压气机11级抽气防喘阀，在起停过程中通过放气来防喘。
3.压气机喘振现象是怎样的？为什么会发生喘振？答：在压气机启停中，压气机可能发生巨大的振动，伴随着很大声音，严重时会毁坏机组。
发生喘振是因为压气机进气功角大，在叶背发生脱流，造成堵塞引起的。
4．压气机可转导叶的作用是什么？在启动过程中是怎样动作的？答：可转导叶作用：一是防止喘振，二是IGV温控中通过改变进气角度，调整进气量，保证较高排气温度，提高整个联合循环的热效率。
在启动中对可转导叶进行IGV温控，IGV的动作为：发完启动令后，IGV角度为34度，直到14HS继电器动作，IGV开始从34度开到57度，IGV开到57度位置时，机组位于全速空载状态；随着机组并网加载，排气温度上升，受IGV温控，IGV角度不变，当机组符合带到额定符合81％作用，机组转为FSR控制，IGV角度由57度逐渐开至84度。
5．燃气轮机在启动过程中随着转速的升高，经历哪几个阶段？答：（1）从发启动令到10%rpm,14HM继电器动作。
88AB，88HQ投入；（2）清吹过程，约60s,结束时转速约17％rpm；（3）清吹后降速至12％rpm，进入点火过程；（4）点火后升速，直至60％rpm，14HC动作，脱扣；（5）升速直至95%rpm,14HS动作，退出88QA，88HQ，防喘阀关闭（6）至空载满速。
7．燃机点火失败，应从哪些系统，哪些方面查找原因？答：首先考虑燃油系统故障，检查燃油分配器有没有卡涩，燃油饲服阀65FP有没有卡涩，主燃油泵离合器20CF有没有故障，主燃油泵有无故障，或者前置油泵未启动或管路上有关阀门未打开；然后，检查雾化空气系统，检查点火时雾化空气压力是否正常。
V94.3A燃气轮机控制策略分析
V94.3A燃气轮机控制策略分析曹越;章伟杰;杨景祺【摘要】介绍了西门子V94.3A燃气轮机调节控制系统的划分,依此对其控制逻辑进行分析,并以主控制系统与IGV控制系统协调作用得出用于燃烧的燃料空气比,燃料控制系统用于切换燃烧室的燃烧方式,从而实现不同运行阶段的控制.【期刊名称】《发电设备》【年(卷),期】2015(029)003【总页数】4页(P176-179)【关键词】燃气轮机;控制系统【作者】曹越;章伟杰;杨景祺【作者单位】上海发电设备成套设计研究院,上海200240;上海发电设备成套设计研究院,上海200240;上海发电设备成套设计研究院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TP273随着经济的高速发展,具有低污染的燃气轮机(简称燃机)发电技术与高效率的燃气-蒸汽联合循环技术受到重视。
V94.3 A型燃机的控制系统根据功能可以分为调节控制系统、顺序控制系统、保护系统和电源系统［1］。
笔者主要对用于调节作用的调节控制系统,包括主控制系统、IGV控制系统和燃料控制系统做研究分析。
主控制系统是燃机控制系统的核心,承担着燃机从点火到稳定运行阶段的控制任务,其使用最小值选择逻辑来实现燃料量的单变量控制(见图1)。
当起步升速控制器(HLG)被选择时,可以通过控制燃料量使机组转速按一定的启动曲线上升；当转速负荷控制器(NPR)被选择时,通过转速或负荷的反馈控制作用可以使机组维持在并网转速或带额定负荷；当排气温度控制器被选择时,保证机组在稳定运行时透平温度不超过允许值；负荷限制、压气机压比限制、冷却空气限制则作为该控制系统的约束条件,来保证机组可以安全运行。
1.1 起步升速控制系统起步升速控制系统不是在燃机启动后就直接启动。
燃机的启动是依靠启动变频器(SFC)来实现的,在SFC的拖动下,当透平发出的功率可以满足燃机系统耗功时,SFC 退出,燃机进入独自运行状态［2］。
此时起步升速系统的信号被最小值选择器所选择,控制燃机转速按一定的升速曲线上升,直到接近额定转速时,转速负荷控制系统被最小值选择逻辑选择,起步升速控制系统退出作用。
燃气轮机与联合循环-完整可编辑-课后题答案-第五单元
第五单元1、端差： 节点温差： 接近点温差：2、余热锅炉排烟温度选择时，除了考虑余热锅炉的效率还要考虑联合循环的总效率，不仅 要考虑热经济性，更要考虑包括整体投资因素在内的技术经济性，同时还受到烟气酸露点温度的限制。
实践：对含硫燃料，一般选150℃～200℃，对天然气，一般取100℃左右3、余热锅炉总体结构有立式和卧式两种。
卧式的的优点是烟气流动损失小，管束容易布置、易于配置脱硝装置和补燃系统、钢结构少、易于满足高地震地区的要求。
缺点是占地面积大，且因部件尺寸大而对制造、运输和安装有较高要求。
立式的优点是占地面积小，部件尺寸小，缺点是钢结构件多，配置脱硝装置和补燃系统困难。
4、因为多压汽水系统可以把燃气轮机的排烟温度降低到110----130℃的水平，对于燃烧硫分很少的天然气机组，其排烟温度可降至80----85℃。
研究表明，三压联合循环的效率比双压联合循环的效率大约可提高1%；双压和三压采用再热后，联合循环的效率均可提高0.8----0.9%.5、余热锅炉除氧——与低压汽包一体化常规煤粉电站的除氧----回热抽气除氧。
6、排烟温度越低，余热锅炉的效率越高。
7、a.是否采用多压汽水系统；b.是否对主蒸汽进行再热；c.蒸汽参数选取什么值；d.是否采用独立的除氧器。
8、联合循环汽轮机不同于常规汽轮机的地方是有;a.联合循环汽轮机的系统类型众多，彼此之间的参数有很大差别。
b.联合循环汽轮机的主蒸汽压力一般低于同功率常规汽轮机的主蒸汽压力。
原因：余热锅炉侧延期的平均温度远远低于常规锅炉侧的平均温度，其传热过程受到节点温差的严格控制，在一定的节点温差下，若果锅炉侧压力过高，锅炉的排烟温度就不可能被降低到较低的值。
c.联合循环汽轮机一般无回热抽气，而常规汽轮机一般有回热抽气。
∆t T T gw g w =-49∆t T T x g s=-7∆t T Tw s w =-79、联合循环的汽轮机一般采用滑压运行方式，原因：降低出力可以使余热锅炉的排烟温度降低，效率和产汽量提高，同时也可以使汽轮机的排汽湿度不至于过大。
《燃气轮机与联合循环》第一章 联合循环概论解析
能源与动力学院
第一章 联合循环概论
二、联合循环的热力学原理
燃气-蒸汽联合循环，将燃气轮机排出的温度较高的废热，用以 加热蒸汽循环，其主要特点： （1）提高热经济性，只要汽轮机和燃气轮机容量匹配，正确 选择各项参数和热力系统，其热效率可提高到45%； （2）减轻公害，由于利用了燃气轮机的废热，蒸汽锅炉的有 害气体排放可以大为减少； （3）适用于缺水地区或水源较困难的坑口电站； （4）改造旧电站，旧电厂改造锅炉报废，可以继续使用汽轮 机，若配以容量匹配的燃气轮机，改造成燃气-蒸汽动力循环，可 提高热效率；
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第一章 联合循环概论
二、联合循环的热力学原理
燃气轮机组缺点： （1）采用昂贵的天然气、石油等轻质燃料； （2）压气机耗费功率大（约为燃气轮机功率的2/3或 更多）； （3）放热温度高达400~650℃；
燃气轮机与联合循环
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第一章第一节 联合循环的热力学原理
一、汽轮机循环与燃气轮机循环的局限性 热机的热效率可以表示为：
T2 1 T1
若想效率升高：则需提高平均吸热温度； 或需减低平均放热温度（冷源温度）
燃气轮机与联合循环 能源与动力学院
第一章 联合循环概论
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第一章 联合循环概论
第一章 联合循环概论
燃气轮机与联合循环
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第一章 联合循环概论
第三节 常规余热锅炉联合循环
一、设备与系统 2、与常规蒸汽循环机组的区别 （1）联合循环没有多级回热加热系统
原因：常规锅炉具有空预器，可以进一步利用锅炉汽水 受热面后的烟气余热而不使余热损失掉；而联合循环余 热锅炉无空预器，若给水温度过高，排烟温度就会很高， 余热浪费掉；
燃气轮机原理与应用复习题50及答案
燃气轮机原理与应用复习题50及答案本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March燃气轮机原理与应用复习题2013-05-281 同汽轮机相比，燃气轮机的特点有哪些优点：（1）重量轻、体积小、投资省。
（2）启动快、自动化程度高、操作方便。
（3）水、电、润滑油消耗少，少用或不用水。
（4）燃料适应性强、公害少。
（5）维修快、运行可靠。
缺点：A. 热效率较低。
B.使用的经济性和可靠性较差。
2 燃气轮机涡轮叶片有哪几种冷却方式？每种冷却方式的大概降温范围？1)对流冷却 可使温度降低200-250℃ 2)冲击冷却 可使温度降低200-300℃ 3)气膜冷却 可使温度降低400--600℃ 4)发散冷却 可使温度降低500-800℃ 普遍使用前三种的混合3 航空用燃气轮机有哪几种类型？涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机 4 什么是燃气轮机循环的压比、温比？*1*2*p p =π*1*3*T T =τ压比 *：压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。
温比*：涡轮前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值。
5 什么是燃气轮机循环的比功、热效率、有用功系数燃气轮机的循环比功：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。
热效率：燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。
有用功系数：燃气轮机比功w i 与涡轮比功w T 的比值。
6 燃气轮机理想简单循环的比功与哪些因素有关？影响理想简单循环的比功ws 的重要因素：压比*和温比*。
（1） 压比*一定时，温比*增大，循环比功ws 增大。
（2） 温比*一定时，有一最佳比L *使比功最大，且*增大时，L *增大。
7 燃气轮机理想简单循环的效率与哪些因素有关？（1） 理想简单循环的热效率s只与压比*有关，而与温比*无关。
（2） 理想简单循环的热效率s随压比*增加而提高。
燃气轮机复习题修订稿
燃气轮机复习题内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）电站燃气轮机课程复习思考题1. 词语解释：（1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为机械功l c 的百分数。
ηη=ηηη⁄（2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为电功l s 的百分数。
ηηη=ηηη⁄（3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为净功l e 的百分数。
ηηη=ηηη⁄（4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg 的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的机械功（或电功）l s （kJ/kg ）,或净功l e （kJ/kg ）.（5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压p 2∗与进口总压p 1∗之比。
ε∗=p 2∗p 1∗⁄ （6）透平的膨胀比: 透平的进口总压p 3∗与出口总压p 4∗之比。
δ∗=p 3∗p 4∗⁄（7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压p 1∗与当地大气压p a之比。
εy =p 1∗p a ⁄（8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压p 3∗与入口总压p 2∗之比。
εr =p 3∗p 2∗⁄ （9）透平出口总压保持系数:当地大气压p a 与透平的排气总压p 4∗之比。
εt=p a p 4∗⁄（10）压气机的等熵压缩效率:对于1kg 同样初温度T 1∗的空气来说，为了压缩达到同样大小的压缩比ε∗，等熵压缩功l ys 与所需施加的实际压缩功l y 之比。
ηy ∗=l ys l y=h 2s ∗−h 1∗h 2∗−h 1∗ （11）透平的等熵膨胀效率:对于1kg 同样初温度T 3∗的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，燃气对外输出的实际膨胀功l t 与等熵膨胀功l ts 之比。
ηt∗=l tl ts=h 3∗−h 4∗h 3∗−h 4s∗⁄（12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。
内燃机原理课后练习及答案.doc
内燃机原理课后练习及答案第一章发动机性能1。
简要描述发动机的实际工作循环过程。
1)进气过程:为了使发动机连续运转，新鲜的工作介质必须连续吸入，即吸入过程。
此时，进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点移动到下止点。
2)压缩过程:此时，进气门和排气门关闭，活塞从下止点移动到上止点，气缸中的工作介质被压缩和加热。
压力不断上升，工作介质的压缩程度用压缩比表示。
3)燃烧过程: 在此期间，进气门和排气门关闭，活塞位于上止点前后。
其作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度增加，燃烧放热更多，在上止点附近热效率更高。
4)膨胀过程:此时，进气门和排气门关闭，高温高压工作介质推动活塞从上止点向下运动到点膨胀做功，气体的压力和温度也迅速下降。
(5)排气过程:当膨胀过程接近尾声时，排气阀打开，废气开始通过自身压力自由排出。
膨胀过程结束后，活塞从下止点返回上止点，排出气缸中的废气。
3.提高发动机实际工作循环热效率的基本方法是什么？可以采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本方法是:减少传热损失、燃烧损失、通风损失、不完全燃烧损失、工作流体流动损失和工作流体泄漏损失。
可以采取的提高工作介质绝热指数κ的基本措施是:(1)减小燃烧室面积和缩短后燃期可以减少传热损失。
⑵采用最佳点火提前角和供油提前角可以减少提前燃烧或补燃损失。
(3)多气门、最佳气门正时和最佳进排气系统可降低通风损失。
(4)加强燃烧室内的气流运动，提高混合气体的均匀性，优化混合气体的浓度，可以减少不完全燃烧损失。
(5)优化燃烧室结构，降低缸内流量损失。
[6]采用合理的气缸间隙，提高各密封面的密封性能，减少工作介质的泄漏损失。
4.发动机的指示器是什么？主要有哪些？回答:基于工作介质在活塞上做功的指数称为指示器性能指数。
它主要包括:指示器工作和平均指示器压力。
指示器功率。
指示器热效率和指示器燃油消耗率。
发动机的有效指标是什么？主要有哪些？答案:基于曲轴输出功的指数称为有效性能指数。
燃机相关练习题—简答题
1.什么是燃气轮机：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
2.燃气轮机的四大部件：压气机；燃烧室；透平；控制系统。
3.燃机循环（布雷登循环）包括哪几个过程？答：布雷登循环包括4个过程：(1)压气机中等熵压缩（或绝热压缩）过程；(2)燃烧室中定压加热过程；(3)透平中等熵膨胀（或绝热膨胀）过程；(4)大气中定压放热过程。
4.燃气轮机工作原理的实质是什么？答：空气经压气机压缩时，可以把外界施加的压缩轴功，全部转化为空气的烩增，使其能量水平提高，进而在燃烧室中燃烧，使燃料中的化学能释放出来，也转化为工质的焓增，进一步提高了高温高压燃气的能量水平。
当这种燃气在透平中膨胀时，焓值就会下降，并转化为膨胀轴功。
由于在透平中高温燃气的烩降要比在压气机中低温空气的烙增大，即燃气轮机的膨胀轴功大于空气的压缩轴功，这样才能确保燃气轮机对外界有净机械功量的输出。
5.燃气轮机将燃料的化学能转化为机械功的四个过程是什么？各在什么部件中完成的？答：燃气轮机将燃料的化学能转化为机械功的四个过程是: 压缩过程、燃烧加热、膨胀过程、放热过程。
压缩过程:在压气机中完成的。
燃烧加热过程:在燃烧室中完成的。
膨胀过程:在透平中完成的。
放热过程:在大气中自然完成的。
6.什么叫联合循环？联合循环有何优点?答：联合循环就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠置，组成一个总能系统循环。
由于它有很高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的终温（30～40℃），实现了热能的梯级利用，总的循环效率比单一循环高出很多。
7.什么是燃机温比，压比？答：温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与最低温度t1*之比值。
压气机出口的气体压力P2＊与进口的气体压力P1＊之比值，反映工质被压缩的程度。
燃气轮机原理概述及热力循环
（ Principles of Gas Turbine ）
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主要教学内容
第一章 概述 第二章 燃气轮机热力循环 第三章 燃气轮机主机及主要部件 第四章 燃气蒸汽联合循环装置 第五章 燃气轮机发电机组的调节与控制
学习参考书
选用教材： 燃气轮机发电动力装置及应用》 选用教材：《燃气轮机发电动力装置及应用》.林 汝谋，金红光主编. 汝谋，金红光主编.北京：中国电力出版社， 2004.9
第二节
国外燃气轮机的发展及应用 概况
一、发展简史
1、雏形：中国南宋高宗时的走马灯；15世纪末，意大利 、雏形：中国南宋高宗时的走马灯；15世纪末，意大利 的L.达·芬奇设计出的烟气转动装置。 L.达
2、1791年，英国J.巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程； 1791年，英国J.巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程； 3、1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。 1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。 4、1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。 1872年，德国F.施托尔策设计了一台燃气轮机。 5、1920年，德国H.霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机。 1920年，德国H.霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机。 6、1936年，瑞士制成第一台能量回收装置。它是利用生产 1936年，瑞士制成第一台能量回收装置。它是利用生产 中排放的气体在透平中膨胀作功的装置。 7、1939年，瑞士制成了效率达18％的4兆瓦发电用燃气轮机 1939年，瑞士制成了效率达18％的4 (简单循环)；德国生产装有涡轮喷气发动机的第一架飞机 简单循环) 试飞。 8、1941年，瑞士BBC制造的第一辆燃气轮机车通过了交货试 1941年，瑞士BBC制造的第一辆燃气轮机车通过了交货试 验。 9、1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水。 1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水。 10、1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。 10、1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。 此后燃气轮机的功率不断增大 此后燃气轮机的功率不断增大，应用逐渐广泛，与此 功率不断增大，应用逐渐广泛，与此 燃气轮机与其它热机相结合的复合装置。 同时，也出现了燃气轮机与其它热机相结合的复合装置 同时，也出现了燃气轮机与其它热机相结合的复合装置。
工程热力学课后题答案
答案（1）. ；（2）. ；
（2）. ；（4）. 。
7.容积为 的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：
（1）.活塞是否对流体做功？
（2）.通过对活塞加压，把流体压力从 提高到 ，热力学能变化多少？焓变化多少？
答案（1）. ；（2）. 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容直线关系式计算。
解
（1）按定值比热
（2）按平均比热容的直线关系式
12.利用内燃机排气加热水的余热加热器中，进入加热器的排气（按空气处理）温度为 ，出口温度为 。不计流经加热器的排气压力变化，试求排气经过加热器的比热力学能变化，比焓变化和比熵的变化。
(1)按定值比热容计算；
（2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？
（3）.汽轮机的功率为多少？
答案（1）口动能差后 的相对偏差
10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为 ，比焓 ，出口为同压下的水，比焓为 ,若蒸汽流量为 ，进入冷凝器的冷却水温为 ℃，冷却水出口温度为 ℃，试求冷却水流量为多少？水的比热容为 。
1
25
-12
（-46）
-9
（37）
2
-8
（8）
（74）
58
-16
3
（38）
17
-13
（8）
21
4
18
-11
（-22）
7
（29）
6.如图所示，某封闭系统沿 途径由状态 变化到 ，吸入热量 ，对外做功 ，试问：
（1）.系统从 经 至 ，若对外做功 ，则吸收热量是多少？
（2）.系统由 经曲线所示过程返回 ，若外界对系统左贡 ，吸收热量为多少？
汽轮机原理(热工机械)课后习题及答案(2020年7月整理).pdf
hn*
=
hb
=
ht* 2
m 0.5
带反动度的冲动级：具有一定反动度的冲动级，简称冲动级 m = 0.05 ~ 0.20 p1 p2 hn hb
复速级：只有一列喷嘴，后面有若干列动叶的级称为速度级，两列动叶的双列速度级
纯冲动级
反动级
复速级
喷嘴 动叶 喷嘴 动叶 喷嘴
动叶
压力 减小 不变 减小 减小 减小
= G ，实际流量与理论流量之比（P27）.不必判断喉口是否临界。如果蒸汽的进口状态已知，在亚临界压力的 Gcr
情况下，只是喷嘴出口压力的单值函数；而在临界压力和超临界压力的情况下，β=1，并不再随出口压力的变化而 变化。
4.蒸汽在渐缩喷嘴的斜切部分可以 达到超音速？蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀时，为什么会产生汽流偏转？
不变
速度 增大 减小 增大 减小 增大 减-不变-减
3.级的反动度如何定义？如何根据反动度进行级的划分？
级的反动度表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标；蒸汽在动叶通道内的理想焓降与喷嘴滞止理想焓降和动叶
通道内的理想焓降之和的比值。根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带
2
用“护套装置”减少鼓风损失，在不安装喷嘴的弧段内将动叶进出口汽道用护套罩起来，则工作叶片仅对护套内的 少量蒸汽产生鼓风作用，减少了鼓风所消耗的功率。 在部分进汽的级中，动叶总是不断地由非进汽部分(没有安装喷嘴的非工作弧段)移入进汽部分(由喷嘴组成的工作 弧段)，然后移出进汽部分再到非进汽部分；每一次进出，在喷嘴弧段的进口端，从喷嘴射出的蒸汽在进入动叶栅 之前，首先必须将动叶汽道中被夹带着一道旋转的停滞汽体推出动叶栅，并使之加速，这就消耗了工作汽流的一部 分动能，引起损失。另外，由于高速旋转作用，在喷嘴弧段的出口端，动叶和静叶之间将产生漏汽，在喷嘴弧段的 进口端，一部分停滞蒸汽要被吸入到动叶通道。这两部分能量损失之和称为斥汽损失。 10.请说明漏汽损失产生的原因及控制措施？ 在理想状况下，我们认为蒸汽都全部通过喷嘴和动叶的通道，但实际情况中在级内存在着漏汽，由此而造成的损失 称为漏汽损失。 由于隔板和轮轴之间存在间隙，而隔板前后又存在着压差，必然会有一部分蒸汽从隔板前通过间隙泄漏到隔板与叶 轮之间的汽室内，这些漏汽不通过喷嘴，没有参与作功，成为一种能量损失。同时，这部分漏汽还可能通过喷嘴与 动叶焊有贴边的动叶之间的轴向间隙流入动叶，由于这些漏汽不是从喷嘴中以正确的方向进入动叶，不仅不能通过 动叶作功，而且会干扰主汽流，这就是隔板漏汽损失。 为了满足动叶热膨胀和转子与静子之间相对膨胀的要求，动叶顶部与静子之间存在着轴向间隙和径向间隙。对于带 反动度的冲动级，动叶前后又存在着压差，则从喷嘴流出的蒸汽就会有一些不进入动叶汽道，而是通过动叶与隔板、 动叶与汽缸的轴向和径向间隙泄漏至级后。这部分漏汽也没有参与作功，形成动叶顶部漏汽损失。 在轮盘上开设平衡孔，使隔板漏汽通过平衡孔流人级后，与从动叶流出的主汽流汇合后进人下一级，避免隔板漏汽 从动叶根部轴向间隙混入主汽流，从而减小隔板漏汽损失。 减小动叶顶部漏汽损失：严格控制动叶顶端和汽缸壁之间的距离。 （P133-137） （减少漏汽损失的措施：加装隔板汽封片，减少漏汽量；在动叶片根部安装径向汽封片；在设计时采用合适的反动 度，使叶片根部形成根部不吸不漏；在叶轮上开平衡孔，使隔板漏汽经平衡孔漏向级后，避免混入主流。） 11.请说明湿汽损失产生的原因，它对汽轮机的工作有何危害？减小该损失采用哪些措施？（P144） 多级汽轮机的最末几级往往处于湿蒸汽区。在核电站中，当采用中间液体介质加热蒸汽时，由于新蒸汽的过热度一 般都不大，因此在其汽轮机中有较多的级在湿蒸汽区工作。对于湿蒸汽级，它们的工作大体上说可分成干蒸汽的工 作和水分的工作两部分。由于水分的存在，干蒸汽的工作将受到一定的影响，这种影响主要表现为一种能量损失， 这就是湿汽损失。 湿汽损失的水分存在产生的另一后果是对动叶片材料的冲蚀。 湿汽损失的大小与蒸汽的湿度成正比为减小湿汽损失就必须设法降低蒸汽的湿度 减少湿气损失的方法：(1)减少湿蒸汽中的水分。可采用由捕水口、捕水室和疏水通道组成的级内捕水装置，利用 水珠受离心力的作用被抛向通流部分外缘的特性而设计的。 (2)采用具有吸水缝的空心喷嘴，这些吸水缝可以吸去喷嘴出汽边上的凝结水，从而防止水珠从喷嘴出汽边脱流出 去，危害动叶。 (3)提高动叶的抗冲蚀能力。可对末几级动叶采用耐冲蚀的材料，例如镍铬钢、不锈锰钢等，均有较好的抗冲蚀性 能。也可在动叶进汽边背面上部焊上硬度很高的合金片，形成保护盖�
燃气-蒸汽联合循环简介
燃气-蒸汽联合循环简介摘要：本文主要介绍燃气-蒸汽联合循环机组的工艺流程，特点，主要燃机厂家的燃机和联合循环机组型号，燃机电厂的分类和布置方式，联合循环机组的主要设备，主要建构筑物，造价及成本情况等。
关键词：燃气-蒸汽联合循环机组工艺流程本文从联合循环机组的工艺流程、特点、分类和布置方式、主要设备、主要建构筑物、造价及成本情况等方面介绍燃气-蒸汽联合循环的发展现状。
一工艺流程天然气在燃气轮机中直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，尾气做功后经排汽管道直接排至大气，此时称为简单循环发电；若利用燃气轮机产生的高温尾气，通过余热锅炉，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电，此时称为联合循环发电。
目前，燃气轮机的制造技术得到迅速发展，燃气轮机的可用率及可靠性越来越高，应用燃气-蒸汽联合循环发电技术已经完全成熟。
二联合循环机组的特点1.有利于环境保护燃气轮机利用天然气发电，相对其他燃料发电，其燃烧后不会产生二氧化硫，不会增加空气中二氧化硫的浓度；氮氧化物的排放仅为燃煤的19.2%，二氧化碳的排放量为燃煤的42.1%，可以起到改善生态环境，保护环境的目的。
2.发电热效率高随着燃气轮机发电技术的成熟，目前联合循环发电热效率已达到55%，能大大节约燃料资源。
3.电厂占地面积小燃气轮机体积较小，辅助系统少，因而其占地面积小，可节约宝贵的土地资源。
4.系统简单，运行维护方便燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度高，操作及控制简单，能节约大量人力资源，提高工作效率，降低劳动力成本。
另外，设备简单，故障率较低，运行维护方便，维护费用较低。
5.节约用水由于燃气轮机不需要冷却水，只是余热锅炉需要淡水，蒸汽轮机需要冷却水，其需水量大大降低，比较适合缺水地区发电。
6.工期短由于燃气轮机设备简单，且多为组装式，因而建设工期短，比传统燃煤（油）电厂可节省工期一年。
三燃机和联合循环机组型号目前国际范围内主要的燃机厂家有：美国GE，日本三菱，德国SIEMENS，法国ALSTOM等，目前大多的国外燃机厂家已经将制造技术分别转让给国内三大动力集团，关键部件在国内的合资厂生产：美国GE与哈尔滨电力集团，日本三菱与东方电力集团，德国SIEMENS与上海电气集团均以转让制造技术的方式进行合作。
工程热力学第12章答案
第12章 气体动力装置循环12-1 某燃气轮机装置理想循环，已知工质的质量流量为15kg/s ，增压比π=10，燃气轮机入口温度T 3=1200K ，压气机入口状态为0.1MPa 、20℃，假设工质是空气，且比热容为定值，c p =1.004kJ/（kg ·K ），k =1.4。
试求循环的热效率、输出的净功率及燃气轮机排气温度。
解：−−4.114.11kk（1）极限回热时 =×===−−4.114.11126615.298kk T T T π497.47K=⎟⎠⎞⎜⎝⎛×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==−−4.114.113456115.12731kk T T T π763.05K循环吸热量 )(531T T c q p −= 循环放热量 ()162T T c q p −= 循环热效率=−−−=−−−=−=05.76315.127315.29847.497111162T T T T q q t η60.9%t=×===−−4.114.1126515.293kk L T T T π464.30K=⎟⎠⎞⎜⎝⎛×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==−−4.114.11455115.11731kk H T T T π740.71K循环吸热量 ()17.43471.74015.1173004.1)(531=−×=−=T T c q p kJ/kg 循环放热量 ()162T T c q p −=4.114.118−−kk t π12-5 某理想燃气-蒸汽联合循环，假设燃气在余热锅炉中可放热至压气机入口温度(即不再向环境放热)，且放出的热量全部被蒸汽循环吸收。
高温燃气循环的热效率为28%，低温蒸汽循环的热效率为36%。
试求联合循环的热效率。
解：假设高温燃气循环中热源提工１００ｋＪ热量。
在燃气轮机中作功为 28%281001=×=w ｋＪ燃气在余热锅炉中吸热为 72112=−=w q ｋＪ 在蒸汽轮机中作功为 92.25%36722=×=w ＫＪ 联合循环的热效率为 %92.5310092.2528=+=t η12-6 有人建议利用来自海洋的甲烷气体来发电，甲烷气作为燃气蒸汽联合循环的燃料。
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1.
从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a；
对外做功：1-2-3-4-5-6-1；
向低温热源放出热量：a-2-3-4-5-b-a；
效率：对外做功：1-2-3-4-5-6-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a的间接比。
2.
可用能
不可用能
1
2
3
4
a b
T
S
从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a；
对外做功：1-2-3-4-1；
向低温热源放出热量：a-1-4-b-a；
效率：对外做功：1-2-3-4-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a间接比。
3
和
4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。
燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。
汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。
其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。
燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。
5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量；
汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量；
而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。
由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机
循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。
6、ISO基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。
ISO环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa相对湿度60%。
7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组；
燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。
8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热；
后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。
两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。
9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。
余热锅炉型：
通过余热锅炉传向谁的热量：b-5-4-c-b；向外界放出了热量：a-1-5-b-a；汽轮机子循环：从余热锅炉吸收的热量：b-6-7-8-9-d-b，与面积b-5-4-c-b相等；
对外做功：6-7-8-9-10-11-6；通过凝汽器向外界放出的热量:b-11-10-d-b；
10、余热型：优点是技术成熟。
系统简单、造价低、启停速度快缺点是余热锅炉效率低、汽轮机的功率和效率也低，所以不仅机组功率不大，而且效率也不高。
补燃型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量大幅度提高，从而使机组的容量增大、效率提高；同时机组的变工况性能也可得到改善。
缺点是它并不是纯粹能量梯级利用意义上的联合循环，其中或多或少有一部分热量参与了汽轮机循环。
所以，他只是在因蒸汽参数受限而无法采用高参数大功率汽轮机的条件下才可能优越于纯粹能量梯级利用意义上的余热锅炉型联合循环。
增压型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量不受限制，从而可达到较大的机组容量和较高的机组效率；同时由于燃烧是在较高的压力下进行的，烟气的质量流速较高，所以锅炉的传热效率高，所需的传热面积小，锅炉尺寸紧凑缺点是系统复杂、制造技术要求高、燃气轮机不能单独运行，同时兼有和补燃型类似的缺点。
综上可知，余热锅炉型联合循环将是今后的发展方向。
11、增压流化床联合循环PFBCC和整体煤气化联合循环IGCC是最有发展前途的两种燃煤型联合循环。
12、最基本的优点：高效率、低污染、低水耗。
13、一拖一：一台余热锅炉和一台汽轮机。
可采用燃气轮机与汽轮机同轴，共同配置一台发电机的单轴方案，也可不同轴，各配置一台发电机的双轴方案。
二拖一：两台余热锅炉和一台汽轮机。
只能采用不同轴各配置一台发电机的双轴方案。
14、配置旁通烟道的好处：启停时，不必对燃气轮机、余热锅炉和汽轮机的工作状态进行严格协调；增加运行调节的灵活性，并方便临时性的检修及事故处理；必要时，可使燃气轮机维持单循环运行；可对整个工程分段建设、分期投运，从而可合理注入资金，更快地获得回报。
但配置旁通烟道需要增加投资，并且即使在正常运行的情况下，旁通挡板处也往往存在烟气泄漏损失，所以不再配置。
15和16、最大的差别在于：常规蒸汽循环机组中设有多级给水加热系统，该系统利用汽轮机的抽汽将给水逐级加热到比较高的温度后再送入锅炉，提高汽水工质在锅炉中的平均吸热温度从而提高循环效率；而联合循环机组一般不设给水加热系统，并且须使送入预热锅炉的给水问道尽可能的低。
其原因在于：常规蒸汽锅炉都装有空气预热器，它可以进一步利用锅炉汽水受热面后的烟气余热而不至于时余热损失掉；而联合循环机组中的余热锅炉并无空气预热器，因此若给水温度太高，汽水受热面后的烟气余热只能损失掉。
第二个主要的区别是常规机组设有专门除氧器，而联合循环机组往往将除氧器与余热锅炉或凝汽器合为一体，其原因也在于为了尽可能的利用烟气余热。
17、ηcc=ηgt+（1-ηgt）ηhηst；
Scc=【（1-ηgt）ηh】ηst/ηgt；
余热锅炉联合循环热效率ηcc，功比率Scc，燃气轮机效率ηgt，汽轮机循环的热效率ηst，余热锅炉效率ηh
18、在余热锅炉型联合循环中，燃气轮机的工作情况对联合循环的影响最大，汽轮机和余热锅炉的影响相等，但均比燃气轮机小。
19、只要ηgt提高1%不至于引起ηhηst降低1.13%以上，ηcc就可以随ηgt提高而提高。
20、优点：启停时间短，便于调峰运行；部分负荷下的热经济性高；占地面积小；比投资费用低；建设周期短；管理费用低；机组的运行性能高于或至少相当于常规燃煤机组缺点：机组的出力和功率受环境条件、特别是环境温度的影响较大；常规联合循环机组只能燃用石油、天然气等优质燃料，当本地区不具备这些资源时，燃料成本可能会比较高。
21、ηcc=ηgt+（1-ηgt）ηhηst=0.39+（1-0.39）*0.9*0.36=0.58764；
Scc=【（1-ηgt）ηh】ηst/ηgt=（1-0.39）*0.9*0.36/0.39=0.50676923；
Pcc=Pgt+Pst=Pgt（1+Scc）=406.827692MW.。