燃气轮机原理概述及热力循环讲解.ppt

2.3 理想循环与实际循环的比较 工况条件的差别 (1)实际的压缩和膨胀过程均为有损耗的不可逆过程，不是等熵过程； (2)工质实际流动中存在压力损失，燃烧室和进排气道内的吸热和放热过程并非等压； (3)燃烧室中实际上存在不完全燃烧损失和散热损失； 2.3 理想循环与实际循环的比较 工况条件的差别 (4) 实际工质的比定压热容和等熵过程指数随温度、压力等变化，并非理性气体； (5) 压气机空气流量与透平燃气流量实际上不相等； (6) 实际燃气轮机中存在轴承摩擦等机械损失和传动损失。 2.3 理想循环与实际循环的比较 比功和效率变化趋势的异同 (1)理想循环与实际循环的比功Wn随压比π和温比τ的变化趋势一致，但实际循环的比功相对较小； (2)理想循环与实际循环的效率η 随压比π的变化趋势一致，但随温比τ的变化趋势不同：实际循环的效率η随温比τ的增加而增加；温比一定时，随压比π从小到大变化，效率η呈先增后减的趋势，而且存在一个使效率最高的最佳压比πηmax； (3) 实际燃气轮机的使效率η最高的最佳压比πηmax通常大于使比功最大的最佳压比πWmax。 第三节 改善燃气轮机性能的热力循环措施 再热循环 间冷循环 回热循环 其他多种热力循环组合的联合循环 改善措施 增大比功 提高热效率 目的 减小尺寸 改善热经济性 再热循环 定义：分段膨胀、中间再热的热力循环。 目的：通过增加透平膨胀功来增大比功。 (1)压比和温比一定时，再热循环可使比功增大；但燃料消耗量和总加热量增加，效率η有所降低。 相当于在简单循环的膨胀阶段增加一个附加循环，而该附加循环的效率低于简单循环。 (2)再热循环的透平总压比π在分级串联透平之间按几何平均分配，可获得最大比功。 两级串联透平的压比最佳分配为： n级串联透平之间燃气再热，则各透平的压比最佳分配为： (3)再热循环的排气温度较高，需采用回热器来提高热效率，因此适合在余热锅炉型联合循环中使用。 (4)分级透平之间空间狭小，再热器布置困难。 再热循环的特点 间冷循环 定义：对压缩段之间的工质进行冷却的热力循环。 目的：通过减小压气机的压缩功来增大比功。 (1)压比和温比一定时，间冷循环可使比功增大，但循环的效率η有所降低。 相当于在简单循环的压缩阶段增加一个附加循环，而该附加循环的效率低于简单循环。 (2)间冷循环压气机的总压比π在分级串联压气机之间按几何平均分配，可获得最大比功。 n级间冷压气机的最佳间冷压比为： (3) 分级压气机之间须增加间冷器，会增加机组的尺寸和重量。 间冷循环的特点 间冷循环的应用 机型：LMS100型燃气轮机 厂家：美国GE公司 参数：设计压比达到42，额定工况下效率达46% 间冷方式：一次间冷 特点： 采用间冷器——机组总尺寸、总重量增大； 水冷却空气——失去不用水的优点； 工质在间冷器中有压损，各压气机的压比乘积大于总压比才能保证压缩结束时达到所需压力。 回热循环 定义：利用排气余热对压气机出口的工质进行预热的热力循环。 目的：通过回收利用排气余热来提高热效率。 (1)透平排气温度高于压气机出口工质温度时，才能实现回热循环。 (2)回热循环可节省燃料热量，提高热效率。 (3)回热循环中使比功最大的最佳压比πWmax与简单循环基本相等或略高一些，而使效率最高的最佳压比πηmax则比后者低很多。 (4)回热循环的排气温度已经很低，采用余热锅炉型联合循环的必要性不大。 (5)回热循环会使机组尺寸和重量增加许多，因此在工程实际中应用不多。 回热循环的特点 其他多种热力循环组合的联合循环 必要性：单独的一种热力循环各有优缺点，而几种热力循环结合使用则可扬长避短，达到理想效果。 多种热力循环组合的联合循环方式： 间冷再热循环 间冷回热循环 再热回热循环 间冷再热回热循环 燃气-蒸汽联合循环 IGCC系统图 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle):整体煤气化联合循环 * * * * * * WH：Westing House，美国西屋公司 MHI：三菱重工业株式会社 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES ABB：Asea Brown Boveri Ltd. * 滞止压力是静压与速度压(或动压，不可压缩流体Bernoulli方程中的rho*vel^2/2项)之和。流体等熵减速到静止时的压力即为滞止压力，相应的温度为滞止温度。 * Hu—每千克燃料的低热值（KJ/Kg）；f —燃料空气比，即加给单位质量空气的燃料量。 * 目的：增大循环的比功；限制条件：燃气初温T3受材料性能限制；措施：在膨胀过程中，将工质引出至再热