燃气轮机及其热力循环优秀课件 (2)

ew qe fw H e u
we G GC f Hu
360Ne0 BH u
e = i m
3、耗油率和热耗率
（1）耗油率 ge
——产生单位有效功率时的燃料消耗量，kg/（kWh）
geN Be 36 NeG 0f03eH 6u0k0g/(khW )
——耗油率 ge与有效效率e成反比关系。 燃机效率越高，同功率下所耗燃料量愈少，经济性愈好。
——愈大，装置性能愈好。
稳定流动、稳定流动能量方程式
复习 滞止现象、滞止参数
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。
燃气轮机及其热力 循环
第二章 燃气轮机及其热力循环
2-1 概述 2-2 燃气轮机热力性能指标
热力参数（压比、温比）； 性能参数（比功和功率、热效率、耗油率和热耗率等）
2-3 燃气轮机的简单循环 2-4 燃气轮机热力循环计算 2-5 提高燃气轮机热力性能的途径
2-1 概述
1 循环分析的目的和一般方法
燃气的热物性与空气相近
理论分析中视工质为类同空气的某种定比热容理想气体。 ② 实际装置的工作循环是开式的，每个工作循环后均 将废气排弃，更换新的工质。
理论分析时抽象成闭式循环 燃烧过程视为对工质的加热过程 排气过程视为工质的放热过程
2021/3/14
4
2-2 燃气轮机热力性能指标
性能指标
——衡量一台动力装置好坏的标准。 ——有很多，例如经济性、动力性、可靠性、变工况特
功率N—单位时间内工质所做的功，kW。 燃气轮机的比功—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。
（1）循环比功wi
（又称指示比功、内比功、装置比功）
忽略机械损失
wi = wT - wC kJ/kg
相应的，指示功率、内比功率 ：
Ni = Gc wi kW
进入压气机的空气流量，kg/s。
* k 1
T
稳定流动能量方程式
q h 2 h 1 1 2c 2 2 c 1 2gz2-z1 w s
工质吸收 焓差
的热量
动能差
位能差
理论轴功
忽略燃气轮机进出口的位能差
q h 2 1 2c 2 2h 1 1 2c 1 2 w s
引入滞止焓
q(h2*h1*)ws
稳定流动 所有工质
性以及排放性能等，需用不同的方法来分析。
主要用热力学方法分析：
反映动力性能好坏的指标，常用比功和功率； 反映经济性好坏的指标，常用热
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
* 2
p
热效率分析外，一般还应当进行熵产或可用能损失方面
的分析2，021/以3/14便合理评估循环的完善性。
3
本课程主要讨论相关热力装置的理论循环，重点在于 分析热力循环的能量转换效应，必要时也会涉及一些实 际循环的问题。
⑵ 对实际气体动力循环所作的理想化处理 ① 实际的气体动力循环中，在循环的不同阶段工质成 份不同，有时是空气，有时是燃气。
燃料的低位发 热值，kJ/kg
—燃气轮机输出的有用功与其所耗燃料的热量的比值。
（1）内效率i ——内比功与热量的比值（装置热效率）
燃料空气比
iw qi f
燃料流量，kg/s
wi Hu
wi G GC f Hu
360Ni0 BH u
f Gf GC
燃料消耗量，kg/h
kg燃料/kg空气
（2）有效效率e——有效比功与热量的比值
2、什么是滞止现象？滞止参数？
滞止现象：当流动工质受到阻碍而使工质流速降 为零时所发生的现象。
滞止参数
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*
h* h12c2
滞止压力或总压 p*
p*p12c2
滞止温度或 总温 T*
T* T c2 2c p
静参数
k
p*
p T
分析动力循环的目的在于，评价该循环在热能对机械
能的连续转换及能量有效利用方面的工作性能，并探讨
影响该循环特性的主要因素。
⑴ 分析动力循环的一般方法
①对实际过程加以抽象和概括，将实际循环简化为理想
的可逆循环，分析其热功转换效果及影响因素。
②在理想可逆循环基础上再考虑实际循环有哪些不可逆
损失，及其产生的原因、大小和改进的办法。 对于实际循环，从能量的有效利用考虑，除需要进行
（2）热耗率 qe
——产生单位有效功率所耗的燃料热量，kJ/（kWh）
qe
BH u 360k0J/(khW )
Ne e
——热耗率 qe与有效效率e成反比关系。
4、有用功系数
——燃气轮机比功wi与涡轮比功wT的比值，即
wi 1- wC
wT
wT
——该系数说明，涡轮发出的功有多少带动负荷。 ——大时， （1）同功率的机组中，循环比功较大，装置可造得小些； （2）wC/wT比例小，则压气机对机组性能的影响小。
* 1
决定循环性能的重要参数
2、温比 *
—说明工质被加热的程度。
—涡轮前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值
用滞止温度（总温）表示：
*
T
* 3
T1*
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。
二、性能参数
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。
对于燃气轮机中的各热力过程都是适用的。
2-3 燃气轮机的简单循环
在工质流动的主要流程中，只有压气机、
燃烧室和涡轮三大件组成——简单循环
一、稳定流动能量方程式在燃气轮机中的应用
任何热机必须依靠工质经过一系列热力过程完成 一个循环，才能连续不断地对外做功。
在燃气轮机中，工质要完成压缩、加热、膨胀以 及放热等热力过程，必需连续不断地流进和流出设备。
wi和Ni：反映机组循环本身动力性能的好坏。
（2）有效比功we
考虑机械损失，
设机械效率为m，则 we = wi m= （wT – wC）m
相应的，有效功率：
kJ/kg
Ne = Gc we kW we和Ne：反映整个机组动力性能的好坏。 二者关系为： Ne = Ni m
比功可表征机组的重量和大小。
2、热效率