01燃气轮机热力循环原理汇总
燃气轮机原理(1)
燃气轮机原理(1)
燃气轮机原理
燃气轮机是一种以高速旋转涡轮机传递动力的热力机械，能够将燃料
燃烧释放的能量转换为机械能或电能。
其工作原理可分为以下几个方面：
1. 空气的压缩
燃气轮机最基本的组成部件是压气机，其主要功能是将进入机器的空
气进行压缩。
在压缩过程中，由于空气压缩比较明显，使空气温度升高，此时空气具有更多的能量，在后面的燃烧中将释放更多的能量。
2. 空气与燃料的混合
经过压缩后的空气进入燃烧室，通过喷嘴喷入燃料形成混合气，然后
由高压火花点火器进行点火。
燃料燃烧产生的高温高压气体将驱动涡
轮转子转动，使得机组转动。
3. 热力循环
涡轮传动跟压缩空气和燃料混合甚至接触燃烧产生的高温高压气体的
热力循环有关。
燃气轮机采用的是布雷顿循环，由压缩、燃烧和膨胀
三个阶段组成，其中压缩和膨胀阶段是通过涡轮完成的。
4. 热量转换
在燃气轮机的使用中，热量的转换是非常重要的一部分。
压缩空气时，
能给空气增加压强，使燃烧过程更充分，在燃烧后产生的高温高压气
体也可以增加其旋转力矩。
热量转换也可以表现为机组的功率输出，
同时也可以用来驱动其他机械设备。
总之，燃气轮机是一种高效率的动力机械，其应用广泛，不仅可以用
于发电、船舶、飞机、陆地机械等领域，也被用于工农业等很多领域。
随着技术进步的不断推进，燃气轮机的性能和效率也在不断提升。
燃气轮机原理精讲(1)
燃气轮机原理精讲(1)
燃气轮机（Gas Turbine）是一种高效、灵活、可靠的发电设备，被广
泛应用于能源、制造、交通运输等各个领域。
下面从三个方面来精讲
燃气轮机的原理。
一、燃气轮机的构成与工作原理
燃气轮机主要由压缩机、燃烧室、燃气涡轮和功率轮组成。
其工作原
理是：空气经过压缩机增压后进入燃烧室，燃料在其中燃烧产生高温
高压的燃气，然后燃气驱动燃气涡轮旋转，进一步推动功率轮带动发
电机发电。
二、燃气轮机的热力学基础
燃气轮机的工作原理基于空气与燃料的化学热力学反应。
在压缩机中，空气经压缩升高温度，然后进入燃烧室进行燃烧，热功率由燃烧产生
的高温高压燃气转化为转子运动，再转化为电能输出。
同时，燃烧的
过程也会产生大量的热量，需要通过冷却和排气来保证发电的可持续性。
三、燃气轮机的优势和发展趋势
相对于其他发电设备，燃气轮机有很多明显的优点：它们具有快速启动、高效节能、低排放、维护简单等特点，特别适用于紧急电力需求
和低载率运行。
随着燃气轮机技术的持续进步，未来的发展趋势主要
包括：提高系统效率、进一步降低排放、扩大燃气轮机的应用领域以
及提高系统可靠性和可维护性等。
总之，燃气轮机的原理是非常广泛的，理解燃气轮机的基础原理和优势，是使用和维护燃气轮机时的必经之路。
燃气轮机的实际热力循环
作者：水之北
1. 燃气轮机的实际循环 1.1. 燃气轮机的实际循环如图 1 的实线所示，包括四个热力过程：
n n n
熵增的多变压缩过程：空气从 p1 压缩至 p2； 略有压降的的加热过程：燃烧后的烟气温度从 T2 升至 T3，压力从 p2 略降至 p3； 熵增的多变膨胀过程，热烟气从 p3 膨胀至 p4＝p1，烟温从 T3 降至 T4； 等压放热过程，膨胀后的烟气从 T4 冷却至 T1。
h 02 h 01 1 h 02s h 01 c
(1)
其中ηc 是压气机的效率。那么：
h 02 h 02s 1 c h01 c
~1~
(Байду номын сангаас)
过程 1—2 的空气压缩功为：
L c 1 h 02 h 01
(3)
2.2. 略有压降的加热过程 2—3 已知参数：p2，T2，T3； 求解参数：p3，q2-3。 设燃烧室总压恢复系数为 σb，则：
(8)
将（8）带入（5） ，得到：
mf h 03 h 02 b H f K 03h 03 h f 2
(9)
2.3. 熵增膨胀过程 3—4 已知参数：p3，T3，p4； 求解参数：T4。
~2~
与式（1）类似，3—4 的等熵和熵增过程之间的关系为：
h g3 h g4 T h g3 h g4s h g4 1 T h g3 h g4s
p3 b p2
(4)
设喷油量为 mf，燃油的低发热值为 Hf，燃烧室燃烧效率为ηb，则：
q 23 b m f H f m f h f 2 1 m f h g3 h 02
(5)
《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）
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
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。
第3章 燃气轮机热力循环-4.
3.1.2燃气轮机热力循环的性能参数
(1)标准额定功率 (2)合同额定功率 (3)现场额定功率 (4)尖峰功率 通常将前三项统称为基本负荷。 ANSI B1336“额定值及性能”将基本负荷 定义为：每年运行8000h和每次启动运行800h。 而将尖峰负荷定义为：每年运行1250h和每次 启动运行5h。
§3.1.1燃气轮机热力循环
开式循环燃气轮机从大气连续地吸取空气 作工质，经过压缩、加热、膨胀作功后排回大 气放热而不断地循环工作。膨胀过程所作的功， 要扣除压缩过程耗功及其它损耗所需的耗功之 后才是装置的输出功。开式循环燃气轮机通常 采用内燃方式加热，把燃料直接喷入空气工质 中燃烧。
开式循环燃气轮机
燃气轮机排气温度较高，可达500℃左右， 因此还可利用其热量来加热压缩后的空气，从而 在燃烧室加热时就可节省一部分燃料，故能较多 地提高装置效率，这种循环称为回热循环。燃气 轮机还能采用把间冷、回热和再热组合起来的复 杂循环以提高性能。也可同其它工作循环结合起 来提高综合经济性能，例如涡轮增压柴油机循环、 燃气蒸汽联合循环和化工流程燃气轮机循环等。
（二）压比
π=P2*/ P1*
压比π是压气机出口气体全压P2*与进口气体全 压P1* 之比值。
§3.2燃气轮机理想简单循环分析
• §3.2.1燃气轮机理想简单循环 • §3.2.2燃气轮机理想简单循环分析
§3.2.1燃气轮机理想简单循环
所谓理想简单热力循环是指循环中的工质假 定为满足气体状态方程的理想气体，并认为在 理想热力循环中所进行的各热力过程，除了有 不可避免的给冷源的放热损失外，和外部介质 既不发生热量的交换，也不存在摩擦损失。
3.3.1提高燃气轮机热效率的措施
理想回热循环的比功仍用式(2-4)计算。由
燃气轮机循环水循环原理
燃气轮机循环水循环原理
燃气轮机循环水循环原理是指在燃气轮机运行过程中，通过循环水系统对轮机进行冷却和热回收的过程。
循环水循环原理的主要目的是保持燃气轮机的运行温度稳定，提高热能利用效率，同时减少对环境的影响。
燃气轮机的循环水系统由循环水泵、冷却器、水箱、热交换器、控制阀等组成。
循环水泵负责将水从水箱中抽入系统，并将水通过管道输送到燃气轮机的各个部位，以冷却燃气轮机的各个热点部位。
循环水在冷却过程中吸收了部分热量后，通过冷却器将热量排出，然后再次回到水箱中循环使用。
燃气轮机循环水的循环原理基于热力学的工作原理。
燃气轮机在运行过程中会产生大量的热量，如果不进行冷却，将会导致轮机过热而失效。
因此，通过循环水系统，可以将产生的热量带走，保持轮机的正常运行温度。
循环水循环过程中，水的温度会逐渐上升，这是因为水在冷却燃气轮机过程中吸收了热量。
为了保持循环水温度在可控的范围内，循环水系统中通常设有热交换器。
热交换器可以将循环水和其他介质（如蒸汽、油等）之间进行热量交换，将循环水的热量传递给其他介质，使循环水的温度得以降低，从而保持燃气轮机的运行温度稳定。
另外，燃气轮机循环水循环原理还可以实现热回收。
在循环水系统中，通过热交换器将循环水的热量传递给其他介质，如蒸汽。
这样可以利用循环水的热量，产生蒸汽用于其他工艺过程，从而提高能源利用效率。
总之，燃气轮机循环水循环原理通过循环水系统对燃气轮机进行冷却和热回收，保持轮机的运行温度稳定，提高能源利用效率，并减少对环境的影响。
这一原理在燃气轮机的设计和运行中起到至关重要的作用。
《燃气轮机与联合循环》第二章 燃气轮机的热力循环解析
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
能源与动力学院
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
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
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
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， 。
燃气轮机-热力循环
压降
* * * p B p3 p2 (0.02 ~ 0.08) p2
* p3 压力保持系数 B * 0.92 ~ 0.98 p2
燃烧不完全，燃烧效率B<1.0 (0.90~1.0)
实际吸热量降低 q1=q1sB
* 2 * 1
③3s-4s 涡轮中进行可逆绝热膨胀过程
* * q3s4s (i4 i s 3s ) LTs 0
* * LTs i3 i s 4 s kJ/kg
q3s-4s= 0
工质在涡轮中膨胀做功，称为膨胀功LTs
c p (T3*s T4*s )
c pT1* * (1 π
复习内容
1、什么是稳定流动？其条件是什么？
所谓稳定流动，就是热力系统在任何截面上， 工质的一切参数都不随时间而变。 稳定流动的条件： （1）进出口工质的热力状态不随时间而变； （2）进出口工质的流量相等且不随时间而变； （3）系统与外界交换的一切能量不随时间而变。
2、什么是滞止现象？滞止参数？
T * p p T
*
k k 1
稳定流动能量方程式
q i2 i1 c c
1 2 2 2
工质吸收 的热量
2 1
g z - z
2 1
位能差
Ls
理论轴功
焓差
动能差
忽略燃气轮机进出口的位能差
q i2 c i1 c Ls
1 2 2 2 1 2 2 1
滞止现象：当流动工质受到阻碍而使工质流速 静参数 降为零时 所发生的现象。 滞止参数： 通过可逆绝热压缩过程使工质流速降为零时所 得到的参数。 滞止焓或总焓 i* 滞止压力或总压 p*
01燃气轮机热力循环原理
14:33:55
59
14:33:55
60
涡扇发动机
• 涡扇与涡喷发动机工作原理的区别 • 涡扇发动机推进效率高的原因是什么？ • 涡扇发动机的热力循环
14:33:55
61
涡桨发动机
• 涡桨与涡喷、涡扇发动机的主要区别 • 涡桨发动机的热力循环
14:33:55
62
一． 燃气轮机简单循环热力过程 二． 燃气轮机的复杂循环 三． 航空燃气轮机循环 四． 燃机热力循环计算方法
取决于循环增压比，并随着π的增大而增加。
实际简单循环性能分析
14:33:55
30
14:33:55
31
比较图7.7 和图7.2 比较图7.8 和图7.4 比较图7.7 和图7.8
14:33:55
32
压气机和涡轮的效率
对比功的影响，谁更大一些？ 目前，压气机和涡轮的效率范围
14:33:55
33
燃烧室的损失主要表现 在那两个方面，目前的 情况怎样？
压气机出口 = 燃烧室进口 ？ 透平进口 = 燃烧室出口 ？
14:33:55
6
电站燃气轮机循环的主要性能指标
1. 压比 2. 温比 3. 比功 4. 单机功率 5. 热效率
14:33:55
7
1、压比
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。
14:33:55
8
2、温比
温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与 最低温度t1*之比值。
14:33:55
9
3、比功
比功是指相应于进入燃气轮机的每lkg 空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能 对外输出的功。
比功反映燃机哪方面信息？
燃气轮机-理论循环
q1R, i C p (T3 T2a ) C p (T3 T4 ) C p T3 (1
1
) C p T1 (1 k 1
k
1
k 1 k
)
∴ 理想回热燃气轮机循环的热效率：
t , R ,i
wi q1R,i
压气机增压比越低， t , R,i 越高
k 1 1 C p T1 1 k 1 k 1 k 1 k k 1 1 C p T1 1 k 1 k
加力燃烧室：使歼击机迅速起飞、爬升、加速和增大升限
F15/F16的F100发动机，B1-A的F101发动机 作业：结合T-s 图，分析膨胀过程中间一次加热时产生这种结果的原因 J7/J8的WP13和J10、J11的AL31F和太行、昆仑发动机等
航空燃气轮机： 地面燃气轮机：
加力燃烧室后无转动部件 Td › T3 中间加热时，燃烧室后还有动力涡轮， 加热温度不能太高，Td ≈ T3
wc1 ,i
1 2 1 '2 ' v1 v1 h1 h1 2 2
' wc2 , i w12 h2 h1
wc,i wc1 , i wc2 , i h2 h1
∴ 单位质量工质所作的机械功
wc,i h2 h1 C p (T2 T1 ) C pT1 (
t ,i
2、压缩过程一次中间冷却的理想燃气轮机循环：
1 pa / p1
2 / 1
T2' Tb 2
k 1 ' k
T1 ' 2
k 1 k
设循环总增压比仍为π
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理一、燃气轮机的概述燃气轮机是一种利用高温高压气体推动涡轮旋转，从而驱动发电机或者直接驱动机械设备的热力机械。
它具有结构简单、启动快速、运行平稳、效率高等优点，在工业生产和能源领域得到广泛应用。
二、燃气轮机的组成1. 压缩机：将空气压缩至高压状态，进入燃烧室进行燃烧。
2. 燃烧室：将空气和燃料混合并点火，使其产生高温高压气体。
3. 涡轮：接受高温高压气体的推动，带动转子旋转。
4. 发电机或者其他设备：通过涡轮旋转带动发电机或者其他设备运转。
三、燃气轮机的工作原理1. 压缩过程在压缩过程中，空气从进口处进入压缩机，并被逐渐压缩至设计要求的高压状态。
这个过程中需要消耗大量的能量，因此需要使用大功率电动机或者其他动力源来带动压缩机运转。
2. 燃烧过程经过压缩的空气进入燃烧室，与燃料混合并点火。
在高温高压下，燃料和空气发生化学反应，产生大量的热能。
同时，产生的高温高压气体通过喷嘴喷出，推动涡轮旋转。
3. 膨胀过程在涡轮上的叶片受到高温高压气体的冲击力后，开始旋转。
旋转时，涡轮叶片将能量传递给轴承和发电机等设备，并将剩余的能量排放到排气管中。
4. 排放过程在膨胀过程中产生的废气通过排气管排放到大气中。
为了保护环境和减少能源浪费，现代燃气轮机通常会采用废气再循环技术，将一部分废气重新引入到燃烧室中进行再次利用。
四、燃气轮机的优点1. 结构简单：相比于蒸汽轮机等其他类型的发电设备，燃气轮机结构更为简单。
2. 启动快速：燃气轮机启动时间短，只需要几分钟的时间即可达到额定转速。
3. 运行平稳：由于结构简单，燃气轮机运行过程中没有明显的振动和噪音。
4. 效率高：燃气轮机的效率较高，可以达到50%以上。
五、燃气轮机的应用领域1. 电力工业：燃气轮机可以直接驱动发电机产生电能。
2. 航空航天工业：燃气轮机可以用于飞行器、导弹等设备的推进。
3. 石油化工工业：燃气轮机可以用于化工厂的能源供应和驱动设备。
4. 海洋工程：燃气轮机可以用于船舶和海洋平台等设备的推进和能源供应。
燃气轮机-热力循环
影响理想简单循环 循环比功Ls的重要因素：压比*和温比* 影响
（1）压比
*
*
一定时，温比
*
增大，循环比功 Ls增大。
L
规律：( 2 ) 温比 * 一定时，有一最佳压比 * 使比功最大，
* L
1 * 2m
且
时，
* L
。
[
* L
1 * 2m
]
4* 3* 2* 1*
* * p p 存在摩擦和热阻力，总压有所降低 3 2
压降
* * * p B p3 p2 (0.02 ~ 0.08) p2
* p3 压力保持系数 B * 0.92 ~ 0.98 p2
燃烧不完全，燃烧效率B<1.0 (0.90~1.0)
实际吸热量降低 q1=q1sB
* T c pBT1* * (1 *2 * ) T1
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
q (i i ) Ls
* 2 * 1
1、分析热力过程
q1-2s= 0 压气机消耗的功用来压缩气体，称为压缩功Lcs
①1-2s 压气机中的可逆绝热压缩过程
*k 1 k
)
* * p v图上，LTs 面积3s - 4s - p1 - p2 - 3s
T3*s * T1*
k-1 k
p* T4*s 4s * * T3s p 3s
p1* * p 2
k-1 k
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。
燃气轮机原理概述及热力循环
燃气轮机原理概述及热力循环燃气轮机（Gas Turbine）是一种将燃烧燃料产生的高温气体转化为机械能的设备。
它利用高速旋转的轴承和叶片来驱动压缩机和发电机。
燃气轮机的原理可以分为三个主要的过程：压缩过程、燃烧过程和膨胀过程。
首先，压缩过程是燃气轮机的第一部分。
在压缩过程中，进气口吸入大量空气，并通过旋转的轴承和叶片将气体压缩。
压缩后的空气接着被送入燃烧室。
其次，燃烧过程是燃气轮机的第二部分。
在燃烧过程中，高压的空气与燃料混合并点燃。
燃烧燃料产生的高温气体使燃气轮机的工作物质增加能量，并且使气体在高温高压条件下进行高速流动。
最后，膨胀过程是燃气轮机的第三部分。
在膨胀过程中，高温高压的气体通过轴承和叶片扩张，使轴承和叶片高速旋转。
这些旋转的轴承和叶片驱动发电机，将动能转变为电能。
在燃气轮机的热力循环中，一般采用布雷顿循环（Brayton Cycle）。
布雷顿循环包含四个主要步骤：压缩、加热、膨胀和冷却。
首先是压缩过程。
进气口的空气通过压缩机被压缩，使压缩后的空气温度和压力增加。
然后是加热过程。
压缩后的空气经过燃烧室，与燃料燃烧产生高温气体。
接下来是膨胀过程。
高温高压气体通过轴承和叶片膨胀，使轴承和叶片旋转。
旋转的轴承和叶片通过机械耦合驱动发电机。
最后是冷却过程。
高温气体通过冷却器冷却后再次进入压缩机，循环往复。
与其他发电设备相比，燃气轮机具有一些显著的优点。
首先，燃气轮机可以非常高效地转换能量，能够达到约35％至45％的高效率。
其次，燃气轮机的启动时间相对较短，通常只需要几分钟即可启动并达到额定功率。
此外，燃气轮机还具有较小的体积和重量，占用空间相对较小。
总之，燃气轮机是一种重要的能源转换设备，其工作原理基于压缩、燃烧和膨胀三个主要过程。
同时，布雷顿循环是燃气轮机的热力循环，包括压缩、加热、膨胀和冷却四个步骤。
燃气轮机通过高效转换能量，具有快速启动、小体积和重量等优点，在能源领域发挥着重要作用。
燃气轮机原理概述及热力循环..
(4)中间冷却循环（Intercooled Cycle）
1.3 热力循环的分类 按照工质流动与组织方式分类
–(1)开式循环（Open Cycle） –(2)闭式循环（Closed Cycle） –(3)半闭式循环（Semiclosed Cycle）
(1)开式循环（Open Cycle）
特点 –工质由大气进入燃 机，再排入大气； –结构最简单，紧凑 轻巧、启动快； –少用或不用冷却水。
先进微型燃气轮机具有多台集成扩容、多燃料、低燃料 消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控 和诊断等一系列先进技术特征，除了分布式发电外，还 可用于备用电站、热电联产、并网发电、尖峰负荷发电 等，是提供清洁、可靠、高质量、多用途、小型分布式 发电及热电联供的最佳方式，无论对中心城市还是远郊 农村甚至边远地区均能适用。
第三代：
时间：2000年及其后若干年；
性能参数：燃气初温1400-1600℃、单机功率 250-350MW、简单循环效率≥40%，联合循环 效率≥60%。典型代表：GE “H”型机组
第四代：
燃气轮机处在或接近于理论燃烧空气量条件下 工作，燃气初温1600～1800℃，冷却系统可能 被取消，采用新的高温材料-密度更小、高温性 能更好（如陶瓷材料）
[1]、《燃气轮机及其联合循环发电》.姚秀平编著.北京：中 国电力出版社，2004.10
[2]、《整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）》.焦树 建 编著.北京：中国电力出版社，1996.12
[3]、《燃气-蒸汽联合循环的理论基础》.焦树建主编.北京： 清华大学出版社，2003.11
焦树建 2007.8
目前，世界上只有美、英、俄、法、 德、日本等几个少数发达国家具备独 立研制燃气轮机的能力，其核心技术 一直被这些国家所垄断。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
19:32:57
1
燃料
燃烧室
燃气轮机发电装置示意图
1800-2300K 3 2
压气机
q1
涡轮（透平） 发电机
电
q2
1 进气口
4 排气
一． 二． 三． 四．
燃气轮机简单循环热力过程 燃气轮机的复杂循环 航空燃气轮机循环 燃机热力循环计算方法
19:32:57
3
一、燃气轮机理想简单循环
温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与 最低温度t1*之比值。
19:32:57
9
3、比功 比功是指相应于进入燃气轮机的每lkg 空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能 对外输出的功。
比功反映燃机哪方面信息？ WGT 与 WT 和 WC 的关系？
19:32:57 10
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。
2 p 1
4
c pT1 (
k 1 k
1)
s
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 ( k 1)
19:32:57 18
• 热耗率 机组每输出产生l kW· h的功需要多 少焦耳的热量。
• 油耗 每产生lkW· h的功所消耗的标准燃 油（是指发热量为43124kJ/kg的燃油） 的克数。
19:32:57
19
燃气轮机理想简单循环性能分析
19:32:57
20
理想简单循环比功
wGT c T [ (1
什么是燃料的低热值？燃料的高热值？
燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得 的热量数值。由于燃料燃烧产物中的H2O在冷凝 的过程中会放出潜热包括在量热计所测的数值中，
所以测出的数值称为高热值。这部分潜热在发动
机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热 值中减去。燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量 称为低热值。
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
19:32:57
11
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。
19:32:57
12
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。
1 s
因 定义 则
k 1 p2 T2 k T1 p 1 p2 为循环增压比. p1
k 1 k
t 1
1
k 1 k
显然，定压加热燃气轮机循环的热效率完全 取决于循环增压比，并随着π的增大而增加。
实际简单循环性能分析
19:32:57
30
19:32:57
15
5、热效率
当工质完成一循环时，把外界加给工质的热量
转化成为机械功或电功的百分数。 有三种计算方法：
19:32:57
16
q
: 每1kg空气，加给机组的热量；
f
: 每1kg空气，加入的燃料量；
Hu ：燃料的低热值； Gf ：每秒钟加给机组的燃料量； PGTG：单机输出电功率
19:32:57 17
w0 q2 t 1 q1 q1
T
3
q1 h3 h2 c p T3 T2 q2 h4 h1 c p T4 T1
2 1
4
s
由 得
T3 T4 T2 T 1
T
3
w0 q2 t 1 q1 q1
p
2
4
p
T1 1 1 1 T2 T2 T1
由： 可得：
w W 0 c p [T3 (1 GT
( 1) / ) T ( 1） ] 1 ( 1) /
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.
T
T3
3
3
3
在循环最高温度T3和最低 温度T1一定的情况下，循 环增压比对比功的影响
2
4
4
T1
1
4 s
理想简单循环热效率
推导上式
随压比的提高，循环效率可以 一直提高的接近1吗？
19:32:57 26
燃气轮机装置循环的计算内容 吸热量 放热量 压气机耗功 燃气轮机作功 循环净功 循环热效率
热力系统 示意图
19:32:57
4
1-2 3-4
等熵压缩（压气机内） 2-3 等熵膨胀（透平内） 4-1
定压吸热（燃烧室内） 定压放热（排气）
19:32:57
5
约定：
1. 压气机进口处空气的状态参数，以下标“1”表示；
2. 压气机出口（燃烧室进口）状态，以下标“2”表示； 3. 透平进口（燃烧室出口）状态，以下标“3”表示； 4. 透平的排气状态，以下标“4”表示。
19:32:57
13
单机功率
• 现场额定功率 指在燃气轮机发电厂所处的当前环境 的条件下，诸如大气压、大气温度、压力 损失等条件下的最大持续功率。
19:32:57
14
单机功率
• 尖峰功率 在规定的运行条件下，保持一个约定 的短时间内，燃气轮机以高于连续额定功 率安全运行的最大功率。
19:32:57
31
比较图7.7 和图7.2 比较图7.8 和图7.4
比较图7.7 和图7.8
19:32:57
压气机出口 = 燃烧室进口 ？ 透平进口
19:32:57
= 燃烧室出口 ？
6
电站燃气轮机循环的主要性能指标
1. 2. 3. 4. 5. 压比 温比 比功 单机功率 热效率
19:32:57
7
1、压比
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。
19:32:57
8
2、温比
* p 1
m
) ( 1)]
m
推导上式
19:32:57
21
压气机耗功的计算：
T
3
wc h2 h1 c p (T2 T1 )
p
k 1 k T2 p2 c pT1 1 c pT1 1 p1 T1