燃气轮机原理精讲.ppt

燃气轮机原理与性能
精讲
第一章 概论
1-1燃气轮机简介 1-2燃气轮机的发展
1-3燃气轮机的应用 1-4燃气轮机的未来
1-5燃气轮机的分类 1-6燃气轮机涉及的主要学科 1-7燃气轮机的设计过程
第二章 燃气轮机循环理论
2-1燃气轮机循环主要性能指标 2-2理想燃气轮机循环
2-3实际燃气轮机循环 2-4复合燃气轮机循环
第三章 燃气轮机热力计算
3-1热力计算的目的 3-2燃烧室计算方法
3-3热力计算的步骤 3-4热力计算的举例
第四章 相似理论
4-1相似准则 4-2相似参数与换算参数第五章 燃气轮机部件特性
5-1轴流压气机特性 5-2透平特性
5-3燃烧室特性 5-4径向压气机、向心涡轮特性
第六章 燃气轮机变工况性能计算
6-1燃气轮机部件特性的处理 6-2燃气轮机部件间的匹配
6-3变工况性能计算方法
第七章 燃气轮机过渡工况
7-1燃气轮机起动过程 7-2燃气轮机加速过程
7-3燃气轮机减速过程 7-4燃气轮机加减速过程参数控制
第八章 燃气轮机性能仿真
8-1仿真方法 8-2计算实例教学参考书第一章概论1-2燃气轮机的发展1791JohnBarber第一个利用现代燃气轮机的热力学原理申请的设计专利
1872-Dr.F.Stolze(1836-1910)设计了真正的第一台燃气轮机，具有多级涡轮和单级的压气机，但并没有靠自身动力转动起来
1914-CharlesCurtis
档案记载的应用燃气轮机第一人

1930FrankWhittle
1930年申请了第一个用于喷气推进的燃气轮机专利
1941年第一台安装在飞机上的燃气轮机诞生（速度＝370MPH，1000磅推力）发电设备
功率：50MW
效率：40%
功率/重量、功率/体积最高的动力形式-燃气轮机占地面积小；高效、环保；21世纪最具竞争力的发电方式；海军舰船机车车辆简单循环：
单轴、分轴、双轴、多轴燃气轮机
单轴：负荷固定、转速固定；发电用；压气机固有的转动惯量，有利于防止在甩负荷时产生飞车；加入热交换器可以使整机热效率提高，但这要损失10%功率。
分轴：起动机仅满足燃气发生器即可；甩负荷时会带来涡轮的飞车，所以控制系统要有保证。
多轴：如果不采用热交换器而获得高的热效率，就要有高压缩比。虽然多级离心式压气机具有高的压比，但其效率要比轴流式的低，所以通常都是采用轴流式压气机。而当压气机在低转速时，由于压气机后几级由于出口面积减小，空气密度降低，气体轴向速度加大，叶片会出现阻塞。这种不稳定区的出现，会发生在燃气轮机起动或低负荷情况。
所以只在一台压气机上取得8以上的压比是很困难的。但只要采取将一台分为两台或更多台时，就可以克服上述困难。
在有些特殊的发动机上，由于流量小，多采用离心式；而轴流式则会由于流量小使其叶片过短，难以保证其效率。多轴燃气轮机转子轻型结构<10KG/PS，重型结构>15KG/PS
轻型结构：航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型）
重型结构：工业燃气轮机
金属耐热极限---1100℃；涡轮进气温度：1460℃
采用空气冷却叶片；---冷却技术
耐高温材料（单晶铸造，定向凝固等技术）
寿命：工业轻型2-10万小时；

燃气轮机装置的优势：
1、装置轻小；投资仅为蒸汽动力厂的20-80%以下；重量和所占空间只
有蒸汽轮机或内燃机的几分之一或几百分之一；技术周
期短；
流体力学（气体动力学）
热力学与传热
自动控制
材料与强度市场调研美国能源部21世纪先进燃气轮机系统研究（AGTSR）计划思考题第二章燃气轮机循环理论2-1燃气轮机循环主要性能指标2-2理想燃气轮机循环分析Thecycleefficiencyis
Makinguseoftheisentropicp-Trelation,

Andpressureratio
Thenshown
Theefficiencythusdependsonlyonthepressureratioandnatureofthegas.此时输出功为最大。复杂循环—回热循环2-3实际燃气轮机循环二、压力损失涡轮膨胀比燃料与空气比约为1/40-1/120,相对较小；
气封漏气和抽气冷却空气也使流量改变；
计算中：以空气流量为基准。抽气或漏气5%，会使功率下降10～20%；效率下降。
（四）燃烧室效率

（五）燃气性质
定比热：比热为常量；（平均比热）；用于简单循环计算；
变比热:比热是温度、燃料空气比的函数。实际计算使用；
使用方式：查图表；数学表达式（程序）；
（六）回热度、间冷度

回热度

间冷度

（七）机械效率（b）温比的影响
每增加100℃，比功约增加20-40%；效率增高；
实际大气温度的影响：
降低比提