动力机械基础燃气轮机课件PPt.ppt

燃气轮机 主要内容 第一节 概述 第二节 地面燃气轮机 * 第一节 概述 第二节 地面燃气轮机 第三节 航空燃气轮机 Fundamentals of Aircraft Gas Turbine Engines 组成： 进气道 压气机 燃烧室 驱动压气机的涡轮 燃气发生器 动力输出机构 动力涡轮：地面燃气轮机或直升飞机 尾喷管：航空燃气轮机 燃料供给系统 控制调节系统 启动系统 与内燃机相比： 1、压缩、燃烧和膨胀分别在压气机、燃烧室和涡轮三个不同部件中进行， 是等压加热循环；而往复式内燃机的压缩、燃烧和膨胀是在同一气缸中 完成的，是等容或等容等压加热过程 2、单机功率大，体积小，重量轻，启动快，排气污染小 3、燃油耗率高，经济性较差，制造成本高 与汽轮机相比： 1、工质是燃气，而不是蒸汽 2、装置简单，紧凑，重量轻，体积小，启动快，带负荷快，不需大量冷却水 3、单机功率较小，效率较低，运行寿命短 一、用途 二、按轴分类 三、简单燃气轮机装置和热力循环 四、复杂循环装置的燃气轮机 一、用途 移动电站 调峰机组 1、发电 备用机组 2、动力 船舶 机车、汽车、坦克 石油和天然气输送管道加压站 3、航空中的直升飞机 200~300 km/h 武装直升机可达400 km/h 二、按轴分类 1、单轴式结构： 动力涡轮与燃气发生器驱动涡轮装在同一根轴上 2、分轴式结构： 动力涡轮与燃气发生器驱动涡轮装在各自的旋转轴上， 两涡轮可以有不同的转速，在非设计工况下，效率高， 运行范围较宽广 三、简单燃气轮机装置和热力循环 装置： 理想循环： 图中的1-2’-3’-4’-1曲线 1 2‘： 等熵压缩过程 等熵压缩比功 其中 ，即增压比 2’ 3‘： 工质定压吸热过程 吸热量 其中 ，即加热比 3‘ 4‘： 等熵膨胀作功过程 等熵膨胀比功 4’ 1： 工质等压放热过程 放热量 其中 ，即增压比 讨论： （1）循环比功随加热比 的增大而增大 （2）循环热效率随增压比的增加而增大，而与加热比无关 循环比功 循环热效率 实际循环： 图中的1-2-3-4-1曲线 考虑各种损失： 摩擦、涡流、散热、激波（音速或超音速流动） 比功 效率 四、复杂循环装置的燃气轮机 （1）回热循环燃气轮机 增加了一个回热器，将燃气轮机的排气对进入燃烧室前的空气进行 预热，相当于锅炉中的空气预热器 提高了循环效率 由于回热器中有压力损失，比功有所下降 （2）中冷循环燃气轮机 在压缩机的级间增设中冷器 压缩机耗功减少，循环比功增加（压缩功约占2/3） 高压压气机进口气流温度下降，燃烧室加热量要增加，在ε较低时， 对循环效率影响不大 （3）中冷回热循环燃气轮机 （4）再热循环燃气轮机 在高、低压涡轮之间增设一个再热燃烧室，对高压涡轮出口的燃气进行 加热后进入低压涡轮，相当于蒸汽轮机发电厂中的再热器 增加了循环比功 热效率有所下降，只有当ε较高时，热效率才高些 （5）联合循环燃气轮机 燃气 - 蒸汽联合循环 增大机组功率 提高经济性 应用广泛 第三节 航空燃气轮机 一、循环种类 二、推进器的性能参数 三、总效率 四、航空燃气轮机种类 一、循环种类 1、简单循环： 在涡轮和尾喷管之间设置加力燃烧室，以增加单位推力 2、再热循环： 二、推进器的性能参数 推力F： - 进入发动机的空气流量，近似代替燃气流量，kg/s - 喷气的气流速度，m/s - 飞机飞行的速度，m/s - 喷气压力，Pa - 大气压力，Pa - 尾喷管的出口截面积，m2 ，N 当燃气在尾喷管内完全膨胀时， 则 推进功率 喷气动能（即燃气热力循环的输出功率） 推进效率 讨论； （1） （2） ，w ，w 或更高一些 三、总效率 四、种类 1、涡轮喷气发动机： 用于近音速和超音速飞机和巡航导弹 *