电厂燃气轮机概论02热力过程

k1

k1

c
pT4

T3 T4
1


c pT4

p3 p4

k
1

c pT4
p2 p1

k
1
k 1
c pT4 ( k 1)
由： 可得：
WwGT0

c p [T3 (1

1
( 1) /
13
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。
14
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。
15
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
3
燃烧室 燃料
燃气轮机发电装置示意图
1800-2300K 3 2
q1
压气机
涡轮（透平）
发电机
1 进气口
电
q2
4
排气
热力系统示意图
5
1-2 等熵压缩（压气机内） 2-3 定压吸热（燃烧室内） 3-4 等熵膨胀（透平内） 4-1 定压放热（排气）
6
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。
20
• 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。
21
燃气轮机理想简单循环性能分析
22
理想简单循环比功
wGT cpT1*[ (1 m ) ( m 1)]
23
压气机耗功的计算：
19
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。
3
吸热量 q1 h3 h2 cp T3 T2
放热量
q2 h4 h1 c p T4 T1
2
4
压气机耗功 燃气轮机作功
1 s
循环净功
循环热效率
t

w0 q1
1
q2 q1
由
得 T3 T4
T2
T1
t

w0 q1
1
q2 q1
1 T1 1 1
)
T1(
( 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.
‹#›
理想简单循环热效率
随压比的提高，循环效率可以 一直提高的接近1吗？
28
燃气轮机装置循环的计算内容 T
37
工质流量的差别 为什么涡轮进口燃气的流量比压气 机中的空气流量小？
为什么wT不能和wC直接作减法运算？ 为什么T3*提高通常会造成效率下降？
38
二、燃气轮机复杂循环
1. 回热循环 2. 间冷循环 3. 再热循环
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。
16
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。
17
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：
18
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
压气机出口 = 燃烧室进口 ？ 透平进口 = 燃烧室出口 ？
7
8
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
9
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。
10
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。
T2
T2 T1
T
3
p 2
4
p
1 s
因 定义
则
k 1
T2 T1


p2 p1

k
k 1
k
p2 为循环增压比.
p1
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
32
33
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
34
燃烧室的损失主要表现 在那两个方面，目前的 情况怎样？ 不完全燃烧；散热损失
35
36
如何提高燃机的比功和效率？
一般来说，T3＊每提高100℃， 机组比功大约增加20％～40 ％，热效率增加2％～5％
大气温度Ta每降低10℃，机 组比功大约增加4％～10％， 热效率增加1％～2％
北京市高等教育精品教材立项项目
《电厂燃气轮机概论》
第2章 燃气轮机的热力过程
1
第2章 热力过程（燃机）
一． 燃气轮机简单循环 二． 燃气轮机的复杂循环 三． 航空燃气轮机循环 四． 注蒸汽的燃气轮机循环 五． 燃机热力循环计算方法
2
一、燃气轮机简单循环
1. 压比 2. 温比 3. 比功 4. 单机功率 5. 热效率
燃气初温： 在第一级喷嘴 后缘平面处的 燃气的平均滞 止温度
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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？
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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。
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
3 T
wc h2 h1 c p (T2 T1 )
Fra Baidu bibliotek

k1

c
pT1

T2 T1
1


c pT1

p2 p1

k
1
p 4
2 p
1
k 1
c pT1( k 1)
s
燃气轮机作功量的计算：
wT h3 h4 c p (T3 T4 )