第3章燃气轮机热力循环-4.ppt

第3章 燃气轮机热力循环 §3.1燃气轮机热力循环主要技术指标 §3.2燃气轮机理想简单循环分析 §3.3燃气轮机理想复杂循环分析 §3.4现代燃气轮机的主要参数及性能 §3.5燃气——蒸汽联合循环 §3.1.1燃气轮机热力循环 (一)理想简单循环比功 wGT = wt - wc 把 wt和wc的算式代入可得 wGT = cp T1* [τ( 1 – π-m ) - cp T1* (πm - 1 )] 上式表明，wGT只与温比和压比有关。将上式绘成曲线如图3-3(a)所示，该图表明： π一定时，τ越大，即T3*越高或T1*越低，则wGT越大； (2) 对于每一个τ值都有一个最佳的π与之相配合，才能得到最大比功。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 与间冷循环相同，也可把膨胀过程分为多段，并采用多次再热，以更多地增大比功。同样可得到最佳膨胀比分配为πiT=（π）1／n，其中n为膨胀段数，则再热为(n—1)次。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 与间冷循环相同，工质被引出再热时压力高低的不同，图中阴影线部分的面积大小将不同，即比功的增大值不同。因此，它同样有两透平之间膨胀比的最佳分配问题。用与间冷循环中相似的方法，可得到最佳膨胀比分配为 πHT=πLT π= πHT*πLT 式中 π——总膨胀比。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 理论上，再热次数无穷多时，膨胀过程就变为等温膨胀，膨胀功达到最大，循环比功增加最多。当然，与无穷多次间冷一样，无穷多次再热也是做不到的。 再热循环的加热量ql因有再热燃烧室而使计算公式有所不同。对于理想循环 q1= Cp[(T3*- T2*)+( T5*- T4*)] (3-17) 该式表明再热后循环的加热量增加了。循环热效率仍用式(3-2)计算。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 实际的再热循环，再热燃烧室中有压力损失和存在不完全燃烧，影响循环比功的增加和效率的变化。实际再热循环见图3-10(3)，有阴影的是比功增大的部分。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 图3-11 再热循环性能曲线 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 实际再热循环的性能见图3-11。循环比功比简单循环大很多，πmax也高一些。与图3-9相比较，再热循环的比功增加得更多些，原因是气体的热力性质在相同压比下温度高的焓降大，使再热后循环图增加的阴影部分的面积比间冷的大，比功增加更多。至于效率方面，在高的压比范围效率高于简单循环的，πηmax也高很多。因此，再热循环宜选取较高的压比，使比功增加多且效率较高。 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 实用的再热循环燃气轮机只用一次再热。再热后工质的温度一般取T5* = T3*。但在T3*在很高时，为了减少再热燃烧室冷却结构设计的困难（因其进口工质的温度已很高），可取T5*T3*。 间冷回热循环示意图 §3.2.2燃气轮机理想简单循环分析 §3.2.1燃气轮机理想简单循环 (二)理想简单循环热效率 理想简单循环热效率计算式为 ηGT = wGT/Δq23 把wGT和Δq23的算式代入可得 ηGT = 1 -π-m §3.2.2燃气轮机理想简单循环分析 可将上式绘成曲线如图3—3(2)所示。从图中可以看出： (1) π越大，ηGT越高。这是因为T2*随π增加而增加，为达到同一T3*所需加入的热量也减少，故效率增加。 (2)理想简单循环燃气轮机的循环效率只与压比有关，与温比无关。 §3.2.2燃气轮机理想简单循环分析 (三)简单循环的有用功系数 计算式为 λ = 1 - wc / wt = 1 – π-m /τ （3-11） 把上式绘成曲线见图3—3(c)，由图可见： (1) π一定时，随着τ的增大，透平等熵膨胀功将增大，故λ也随着增大； (2) τ一定时，随着π的增大，压气机等熵压缩功将增大，故使λ下降。 §3.3燃气轮机理想复杂循环分析 3.3.1提高燃气轮机热效率的措施 3.3.2提高燃气轮机比功的措施 3.3.1提高燃气轮机热效率的措施 简单循环燃气轮机的排气温度高达450—600℃，如果在燃气轮机中加装回热器，利用这高温排气来加热压气机出口的空气，提高它进入燃烧室的温度，可以减少加入燃烧室中的燃料量，从而提高了热效率，这就是回热循环，图3-4(1)为其方案示意。 3.3.1提高燃气轮机热效率的措施 图3-4 回热循环燃气轮机 3.3.1提高燃气轮机热效率的措施