第二章 燃气轮机及其热力循环
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式中 f = Gf /GC，一般为0.007~0.02；
G ─ 气封漏气和冷却用空气量，kg/s； G/GC ≈ 0.02~0.05。
Байду номын сангаас
2．各部件效率
（1）压气机效率C*
* * * * * w h h T T T * 1 s 1 cs C cs 2*s * 2* wc h2 h1 T2 T1* Tc*
部件效率，计算燃气轮机各截面的气体参数 和性能参数； 然后：根据所要达到的燃气轮机功率来确定空 气流量，或者根据给定的空气流量来计算燃
气轮机的功率。
热力循环计算的主要步骤 一、参数的选取
1．流量GT和燃料空气比f
二者随燃气轮机工况而变化。
GT = GC+Gf -G = GC (1+f-G/GC) kg/s
一般 m≈0.97~0.99
燃气轮机轴承摩擦等机械损失及驱动附属设备所消 耗的功率，用机械效率来考虑。
3．比热容Cp和绝热指数kT
随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化
比热容随温度和工质成分变化—变比热容 [复杂精确]
粗算时—可取平均温度下的值或取为定值
4．压力损失P
一般 进气系统的压力损失 PC = P0-P1* ≈ 0.01~0.03 bar
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
2-4 燃气轮机简单循环 性能的热力计算
首先：根据给定的燃气轮机工作过程参数和各
一般轴流式压气机 C*=0.83~0.92 离心式压气机 C*=0.75~0.85
通常B≈94%~99%；
（2）燃烧室效率B
B=100%绘制图1-6。
温升TB*= T3*-T2*
工质吸热量 B 消耗燃料放出的热量
B
(1 f )c pT (T3* T0 ) c pC (T2* T0 ) fc pT (Tf T0 ) f Hu
排气系统的压力损失
PT = P4*-P0 ≈ 0.02~0.08 bar
燃烧室内的压力损失
PB = P2*-P3* =（0.02 ~ 0.08）P2*
二、循环的计算
给定的必要条件：
大气条件、机组功率或空气流量、燃气初温、燃料 热值、耗油率等。
1．压缩过程计算
选取压比C* 、进气道压损PC、压气机效率 C* ；
(1 0.03) 17 15.67 T 3* 1623 * T 4 s kg 1 820.0( K ) 1.331 T kg 15.67 1.33
TTs T 3* T 4 s * 1623 820.0 803( K )
压气机进气道的压损率c 、燃烧室的压损率B、透平排气道 的 压损率T等。
计算结果：系统各处的压力、温度、流量及整机的耗油 （气）率、 耗油（气）量、循环热效率等。
[ 例 ] 现拟定按简单燃气轮机循环方案，其轴功率 Pgt=270MW ， 大 气 条 件 为 Ta=288K 、 pa=0.1013MPa ， 试 进 行 循 环 计 算 。 计 算 时 取 c=0.88， T=0.90， B=0.98， c =0.02， B=0.03 ， T=0.03 ， =17 ， T3*=1623K ， 燃 料 热 值 Hu=43124kJ/kg。 解 取 cpa=1.005kJ/(kg.K)，ka=1.4 cpg=1.156kJ/(kg.K)，kg=1.33 (1) 压缩过程：
计算压气机进出口参数（温度、压力）； 计算空气的比热容cpc ； 计算压气机实际比功wC。
2．燃烧过程
选取燃气初温T3* ，计算燃烧室温升TB ；
查取理论燃料空气比f’（查图1-6）； 选取燃烧效率 B，计算实际燃料空气比f； 选取燃烧室压力损失PB。
3．涡轮膨胀过程计算
选取排气道压损PT、涡轮效率 T* ；
T 1* Ta 288K
ka 1 ka
T 2 s * T 1* 288 17 647.1( K ) Tcs T 2 s * T 1* 647.1 288 359.1( K )
359.1 408( K ) c 0.88 T 2* T 1* Tc 288 408 696( K ) Tc Tcs
* * * * * h h T T w T * 3 4 T T T *3 4 * * * wTS h3s h4s T3* T4s TTS
（3）涡轮效率T*
一般，轴流式涡轮 T*=0.85~0.93 径流向心式涡轮 T*=0.70~0.88
（4）机械效率m
1.41 1.4
wc cpaTc 1.005 408 410.0(kJ / kg)
(2) 燃烧过程：
T 3* 1623( K ) qB cpg (T 3 * T 2*) 1.156 (1623 696) 1072(kJ / kg)
(3) 膨胀过程 ：
T (1 c)(1 B)(1 T ) (1 0.02) (1 0.03)
1-5 燃气轮机 热力计算举例
循环计算的目的通常是为了了解机器各处的热力参数及总 体热力特性，或者是为了验证所取参数的合理性。
已知条件：一般包括环境温度Ta(或T1*)和环境压力pa(或p1*)、 轴功率Pgt、压比及燃气初温T3*等。 选取的参数：压气机的等熵效率c、透平的等熵效率T、燃 烧室效率B
计算涡轮出口压力、排气温度； 计算涡轮膨胀比T* ； 计算燃气的比热容cpT、绝热指数kT ； 计算涡轮实际比功wT。
4．循环性能指标的计算
计算燃气流量GT、燃料消耗量B；
选取机械效率 m；
计算循环比功wi 、内功率Ni ； 计算燃气轮机有效功率Ne ； 计算机组耗油率ge 、热耗率qe ； 计算机组的内效率i 、有效功率e 。
G ─ 气封漏气和冷却用空气量，kg/s； G/GC ≈ 0.02~0.05。
Байду номын сангаас
2．各部件效率
（1）压气机效率C*
* * * * * w h h T T T * 1 s 1 cs C cs 2*s * 2* wc h2 h1 T2 T1* Tc*
部件效率，计算燃气轮机各截面的气体参数 和性能参数； 然后：根据所要达到的燃气轮机功率来确定空 气流量，或者根据给定的空气流量来计算燃
气轮机的功率。
热力循环计算的主要步骤 一、参数的选取
1．流量GT和燃料空气比f
二者随燃气轮机工况而变化。
GT = GC+Gf -G = GC (1+f-G/GC) kg/s
一般 m≈0.97~0.99
燃气轮机轴承摩擦等机械损失及驱动附属设备所消 耗的功率，用机械效率来考虑。
3．比热容Cp和绝热指数kT
随燃料的品种、燃料空气比和燃烧工况等不同而变化
比热容随温度和工质成分变化—变比热容 [复杂精确]
粗算时—可取平均温度下的值或取为定值
4．压力损失P
一般 进气系统的压力损失 PC = P0-P1* ≈ 0.01~0.03 bar
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
2-4 燃气轮机简单循环 性能的热力计算
首先：根据给定的燃气轮机工作过程参数和各
一般轴流式压气机 C*=0.83~0.92 离心式压气机 C*=0.75~0.85
通常B≈94%~99%；
（2）燃烧室效率B
B=100%绘制图1-6。
温升TB*= T3*-T2*
工质吸热量 B 消耗燃料放出的热量
B
(1 f )c pT (T3* T0 ) c pC (T2* T0 ) fc pT (Tf T0 ) f Hu
排气系统的压力损失
PT = P4*-P0 ≈ 0.02~0.08 bar
燃烧室内的压力损失
PB = P2*-P3* =（0.02 ~ 0.08）P2*
二、循环的计算
给定的必要条件：
大气条件、机组功率或空气流量、燃气初温、燃料 热值、耗油率等。
1．压缩过程计算
选取压比C* 、进气道压损PC、压气机效率 C* ；
(1 0.03) 17 15.67 T 3* 1623 * T 4 s kg 1 820.0( K ) 1.331 T kg 15.67 1.33
TTs T 3* T 4 s * 1623 820.0 803( K )
压气机进气道的压损率c 、燃烧室的压损率B、透平排气道 的 压损率T等。
计算结果：系统各处的压力、温度、流量及整机的耗油 （气）率、 耗油（气）量、循环热效率等。
[ 例 ] 现拟定按简单燃气轮机循环方案，其轴功率 Pgt=270MW ， 大 气 条 件 为 Ta=288K 、 pa=0.1013MPa ， 试 进 行 循 环 计 算 。 计 算 时 取 c=0.88， T=0.90， B=0.98， c =0.02， B=0.03 ， T=0.03 ， =17 ， T3*=1623K ， 燃 料 热 值 Hu=43124kJ/kg。 解 取 cpa=1.005kJ/(kg.K)，ka=1.4 cpg=1.156kJ/(kg.K)，kg=1.33 (1) 压缩过程：
计算压气机进出口参数（温度、压力）； 计算空气的比热容cpc ； 计算压气机实际比功wC。
2．燃烧过程
选取燃气初温T3* ，计算燃烧室温升TB ；
查取理论燃料空气比f’（查图1-6）； 选取燃烧效率 B，计算实际燃料空气比f； 选取燃烧室压力损失PB。
3．涡轮膨胀过程计算
选取排气道压损PT、涡轮效率 T* ；
T 1* Ta 288K
ka 1 ka
T 2 s * T 1* 288 17 647.1( K ) Tcs T 2 s * T 1* 647.1 288 359.1( K )
359.1 408( K ) c 0.88 T 2* T 1* Tc 288 408 696( K ) Tc Tcs
* * * * * h h T T w T * 3 4 T T T *3 4 * * * wTS h3s h4s T3* T4s TTS
（3）涡轮效率T*
一般，轴流式涡轮 T*=0.85~0.93 径流向心式涡轮 T*=0.70~0.88
（4）机械效率m
1.41 1.4
wc cpaTc 1.005 408 410.0(kJ / kg)
(2) 燃烧过程：
T 3* 1623( K ) qB cpg (T 3 * T 2*) 1.156 (1623 696) 1072(kJ / kg)
(3) 膨胀过程 ：
T (1 c)(1 B)(1 T ) (1 0.02) (1 0.03)
1-5 燃气轮机 热力计算举例
循环计算的目的通常是为了了解机器各处的热力参数及总 体热力特性，或者是为了验证所取参数的合理性。
已知条件：一般包括环境温度Ta(或T1*)和环境压力pa(或p1*)、 轴功率Pgt、压比及燃气初温T3*等。 选取的参数：压气机的等熵效率c、透平的等熵效率T、燃 烧室效率B
计算涡轮出口压力、排气温度； 计算涡轮膨胀比T* ； 计算燃气的比热容cpT、绝热指数kT ； 计算涡轮实际比功wT。
4．循环性能指标的计算
计算燃气流量GT、燃料消耗量B；
选取机械效率 m；
计算循环比功wi 、内功率Ni ； 计算燃气轮机有效功率Ne ； 计算机组耗油率ge 、热耗率qe ； 计算机组的内效率i 、有效功率e 。