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1、三、实际简单循环,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）： 具有相同的压比C*和初始温度T1* ； 涡轮前燃气初温相同， T3* = T3s* ； 环境参数均为p0、T0， 即p1* = p0 、T1* = T0 。,1、实际与理想简单循环的区别 综合分析结果： 由于各种不可逆因素的存在，机组性能变差。 （1）压气机耗功LC增大 、涡轮膨胀功LT减少 ，从而使机组比功Li降低，即： LC =LCs/C* LT =LTsT* Li = LT-LC Ls 动力性能变差 （2）工质吸热量q1减少、放热量q2增大，从而使机组热
2、效率i降低，即： q1 =q1sB q2 = cp(T4*- T1*) i = 1-Li/q1 =1- q2/q1 经济性能恶化,2、实际简单循环的比功Li 实际简单循环存在各种能损，偏离了理想循环。 可用两种方法表示能损程度： (一)相当于加热的多变过程 用多变指数n的大小衡量过程的不可逆程度； 只要确定n值，则LT和LC容易求得。 (二)引入比较直观的参数 压气机绝热压缩效率C*； 涡轮绝热膨胀效率T* 。,实际采用较多,较少采用,燃气轮机比功Li： Li = LT-LC,工质热力性质,压力损失,3、实际简单循环的热效率i,教材有误 改正！,4、实际简单循环的有用功系数, = f (*，*
3、，C*，T*),四、影响实际简单循环性能的主要因素 温比*、压比* 、部件效率C* T* B 、压力损失,下面定性分析各种因素对循环性能的影响。,1. 温比*、压比*,为了简化而又使结论不失其一般意义 先不考虑压力损失、物性变化：,简化公式,由简化后的公式可知：,当压比*=1时，比功Li=0、内效率i=0； 当压比*提高时，比功Li 和内效率i都增大； 但当压比提高到所谓极限压比时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，比功Li=0、内效率i=0。,最佳压比,两种极端情况之间，必存在使比功达到极大值的最佳压比*Limax 和使热效率达到极大值的最佳压比*imax 。 可对简化公式的*m求一阶偏导数，并令其
4、等于零求得。,实线按计算公式计算绘制，表示比功、内效率随循环主要 热力参数变化的变化规律； 虚线按最佳压比绘制，表示最佳压比随温比的变化规律。,Li ,kJ/kg,影响规律, 发动机压比的选择原则,发动机的重量尺寸是主要矛盾，例如军用机组。 应把压比选在*Limax 附近，使比功最大，降低空气耗量以及有关机组的重量尺寸。 发动机的经济性是主要矛盾，例如民用发电机组。 应把压比选在*imax附近，使机组热效率最大，把耗油率降低到最低限度。 一般可把压比取在*Limax与*imax之间， 使经济性和重量尺寸都得到一定照顾。,在提高燃气温度的同时，必须提高压比。 即T3* * ，必须*,2、部件效率
5、C*、T*、B的影响,当C*、T*提高时，比功Li 和内效率i都增加； 当B提高时，内效率i增加。 3、压力损失的影响 压力损失由进气道流动阻力、燃烧室流阻和热阻以及排气道的流动阻力引起的。 压力损失减小了涡轮膨胀比，使涡轮比功减少，影响了比功和热效率。 T*= C* ,一般 = 0.960.90。,1-4 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
6、随燃气轮机工况而变化。 GT = GC+Gf -G = GC (1+f-G/GC) kg/s 式中 f = Gf /GC，一般为0.0070.02； G 气封漏气和冷却用空气量，kg/s； G/GC 0.020.05。,2各部件效率,（1）压气机效率C* 一般轴流式压气机 C*=0.830.92 离心式压气机 C*=0.750.85,（2）燃烧室效率B,（3）涡轮效率T* 一般，轴流式涡轮 T*=0.850.93 径流向心式涡轮 T*=0.700.88,通常B94%99%； B=100%绘制图1-6。 温升TB*= T3*-T2*,（4）机械效率m,燃气轮机轴承摩擦等机械损失及驱动附属设备所消
7、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,一般 m0.970.99,一般 进气系统的压力损失 PC = P0-P1* 0.010.03 bar 排气系统的压力损失 PT = P4*-P0 0.020.08 bar 燃烧室内的压力损失 PB = P2*-P3* =（0.02 0.08）P2*,4压力损失P,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
8、机效率 C* ； 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LC。,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* ； 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LT。,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Li 、内功率Ni ； 计算燃气轮机有效功率Ne ； 计算
9、机组耗油率ge 、热耗率qe ； 计算机组的内效率i 、有效功率e 。,1-5 燃气轮机 热力计算举例,P24-28 同学们自学！ 改错： P20，第18行，将“T3* ”改为“T2* ”； P23，第6行，将“Tcm* ”改为“Tcm* ”， 第21行，将“f ”改为“f ”； p25，倒数第2行， 将“T3= T3+273”改为“T3= t3+273”； 所有温度的单位，改为 K 大写； 所有功率的单位，改为 W 大写。,作 业 习 题,1压力为1bar、温度为15的空气，以200 m/s的速度流动。试求：当空气完全滞止时的焓、温度和压力。 （已知cp=1.005 kJ/(kg.K) k=
10、1.4）,2已知某燃气轮机装置的参数如下： 用滞止参数计算 p1*=1.05bar t1*=27 t3*=900 压力保持参数C=B=T=0.98 c*=0.85 T*=0.90 B=0.98 m=0.98 cpc=1.005kJ/(kg.K) cpT=1.147kJ/(kg.K) kc=1.4 kT=1.33 c=9 GCGT=40kg/s Hu=43100kJ/kg 试求（1）画出燃气轮机装置的流程图和其实际循环的p-v图及T-s图； （2）确定三大件（C、B、T）进出口的参数（压力、温度）； （3）求燃料空气比f和每小时的耗油量B； （4）有效功率Ne、有效效率e、耗油率ge及热耗率qe。,3某一燃气轮机装置，已知Ne=21000kW，GC=116kg/s，热耗率qe=13450kJ/(kWh)，燃油热值为Hu=43100kJ/kg。现改烧天然气，其热值为8000kcal/Nm3、比重为rg=0.73kg/Nm3，完全燃烧时所需理论空气量为G0 =16kg/kg（天然气）。 试求：机组的耗气量B（Nm3/h）、 耗气率ge（Nm3/ /(kWh) ）、 有效效率 e、过量空气系数。,