燃气轮机性能分析及间冷回热改型升级研究

Gas Turbine Performance Analysis and Research of Intercooled Recuperated Upgrading
ZHAO Jun， FU Yao- m ing’TANG Q ing-ru
(Aviation Engineering Institute, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan Sichuan 618307, China)
第36卷 第 9 期
文 章 编 号 ：1006-93Hale Waihona Puke 8(2019)09-0091-07
计算机仿真
2019年 9 月
燃气轮机性能分析及间冷回热改型升级研究
赵 军 ，付 免 明 ，唐 庆 如
(中国民航飞行学院航空工程学院，四 川 广 汉 618307)
摘 要 :采 用 部 件 特 性 建 模 方 法 建 立 了 燃 气 轮 机 的 稳 态 模 型 。通 过 常 规 循 环 燃 机 与 加 入 间 冷 回 热 循 环 燃 机 性 能 的 对 比 分 析 发 现 间 冷 回 热 循 环 能 够 在 显 著 提 髙 燃 机 功 率 的 同 时 降 低 耗 油 率 ，且 通 过 间 冷 器 和 回 热 器 的 参 数 分 析 发 现 提 高 换 热 度 和 总 压 恢 复系数能够改善燃机的总体性能;间冷回热循环下的压气机压比并不是越高越好，存 在 高 压压气机和低压压气机的最经济 压比使得燃机耗油率最低，且高压压气机和低压压气机的最经济压比数值较为接近；间冷回热循环能够较好的改善燃机的 经 济 性 ，热效率可达46.7 1 % ，被证明是行之有效的改型升级措施，且能够降低技术风险。 关 键 词 :燃 气 轮 机 ;稳 态 模 型 ；间 冷 回 热 ;仿 真 中图分类号:V231.3 文献标识码:B
l 引言
随 着 航 空 发 动 机 和 燃 气 轮 机 国 家 重 大 专 项 的 立 项 ，航空 发动机和燃气轮机被列为国家“十 三 五 ”发展规划百个重点 发展项目的首位,发电及舰用燃气轮机的发展也迎来了难得 的发展机遇。目前常规循环燃气轮机的设计水平已经很高， 许 多 参 数 的 改 善 都 受 到 材 料 科 学 发 展 限 制 ，提 升 空 间 已 经 很 小 ，因 此 ，研究人员逐渐将目光转向采用复杂热力循环的燃 气 轮 机 研 究 上 [u3]。
sumption , and the most economic pressure ratio of the high pressure compressor and the low pressure compressor is
close. The intercooled recuperated cycle can better improve the economy of the engine, and the thermal efficiency can reach 46. 71 % . It is proved to be an effective upgrading measure and can reduce the technical risk. K E Y W O R D S ：Gas turbine；Static state model；Intercooled recuperated；Simulation
M 1A 1 坦 克 的 A G T 1 5 0 0 回热燃气轮机、用于英国海军驱逐舰 的 W R - 2 1 间 冷 回 热 燃 气 轮 机 、用 于 电 力 生 产 的 L MS 1 0 0 间 冷燃气轮机等。另 外 ，在微型燃气轮机上各种构型的回热器 均 有 使 用 ，大 幅 度 提 高 了 燃 气 轮 机 的 热 效 率 。在 航 空 领 域 ， 欧 盟 提 出 了 很 多 涉 及 间 冷 回 热 航 空 发 动 机 的 研 究 计 划 [5]，目 标是使二氧化碳排放降低20% (相 比 1995年技术的发动 机 ）和 使 氮氧化物排放降低8 0 % 。
A B S T R A C T ：W e established the steady state model of gas turbine in the paper by using the component characteristic modeling method. Through the comparison of the performance of the conventional cycle gas-turbine and the intercooled recuperated cycle gas- turbine, itwas found that the intercooled recuperated cycle can significantly increase the engine power and reduce the specific fuel consumption. Through the parameter analysis of intercooler and recupera­
tor, itwas found that increasing the heat transferdegree and total pressure recovery coefficient can improve the overall
performance of the gas turbine. The pressure ratio of the compressor is not the higher the better, the most economic pressure ratio of the high pressure compressor and the low pressure compressor makes the lowest specific fuel con­
间 冷 回 热 循 环 （Intercooled recuperated aero engine，IRA) 可 以 显 著 改 善 燃 气 轮 机 循 环 热 效 率 及 输 出 功 率 ，在 地 面 及 船 舶 用 燃 气 轮 机 中 得 到 了 广 泛 应 用 ，主 要 代 表 [4]有：用于
收 稿 日 期 :2018-06-20修 回 日 期 :2018-07-30