燃气轮机3储运PPT课件

三、实践简单循环 特点：特点：热力过程中有各种能量损耗，是不可逆的；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熄灭而变。工质的热力性质和数量因熄灭而变。假定条件为便于与理想循环比较：假定条件为便于与理想循环比较：具有一样的压比具有一样的压比C*和初始温度和初始温度T1*；涡轮前燃气初温一样，涡轮前燃气初温一样，T3*=T3s*；环境参数均为环境参数均为p0、T0，即即p1*=p0、T1*=T0。1、实践与理想简单循环的区别综合分析结果：由于各种不可逆要素的存在，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、实践简单循环的比功Li 实践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；只需确定n值，那么LT和LC容易求得。(二)引入比较直观的参数 压气机绝热紧缩效率C*；涡轮绝热膨胀效率T*。实践采用较多实践采用较多较少采用较少采用燃气轮机比功Li：Li=LT-LC *1*1*1)1()1(1CmCpCTmTpTCCsTTsCTTcTcLL*1*2*4*3*1*3*11CTCTcCCTTTppppTTkkmkkm)(*CTpCpTCTCikkccfL、，工质热力性质工质热力性质压力损失压力损失3、实践简单循环的热效率i 11BiBiuiiqLqLfHL*1*2*1*2*1*2*1*2*1*2*1*2*1)1(11)1(111CmCCsssCCsCCTTTTTTTTTTTTLL,.),(B*CTCif)()(*1*2*1*2*31TTTcTTcqpBpBBCmCpCTmTpTCTcc*1)1()1(教材有误教材有误 矫正！矫正！*1)1(1CmCpBCci*11Tq 4、实践简单循环的有用功系数 =f(*，*，C*，T*)1TCLLLLTi 1*TCm 四、影响实践简单循环性能的主要要素温比*、压比*、部件效率C*T*B、压力损失n下面定性分析各种要素对循环性能的影响。下面定性分析各种要素对循环性能的影响。1.1.温比温比*、压比、压比*n为了简化而又使结论不失其普通意义为了简化而又使结论不失其普通意义n先不思索压力损失、物性变化：先不思索压力损失、物性变化：mmmkkkccccCTCTppBpCpTCT*0.1简化公式),(1)1()1(*1TCCmTmpifTcL),(1)1(11)1()1(*BTCBCmCmTmif由简化后的公式可知：由简化后的公式可知：n当压比当压比*=1=1时，比功时，比功Li=0Li=0、内效率、内效率i=0i=0；n当压比当压比*提高时，比功提高时，比功Li Li 和内效率和内效率i i都增大；都增大；n但当压比提高到所谓极限压比时，压气机耗功等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，比功于涡轮膨胀功，比功Li=0Li=0、内效率、内效率i=0i=0。n m1*）（极限CT最正确压比最正确压比n两种极端情况之间，必存在使比功到达极大值的最正确两种极端情况之间，必存在使比功到达极大值的最正确压比压比*Limax Limax 和使热效率到达极大值的最正确压比和使热效率到达极大值的最正确压比*imax imax。n可对简化公式的可对简化公式的*m m求一阶偏导数，并令其等于零求得。求一阶偏导数，并令其等于零求得。增大而增大。，且随温比一定时，当，可得由，可得由*maxmax 2m1Bmax*T*C*maxm*i2m1*T*C*maxiLm*i*10)(0LiiiiL实线按计算公式计算绘制，表示比功、内效率随循环主要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；热力参数变化的变化规律；虚线按最正确压比绘制，表示最正确压比随温比的变化规虚线按最正确压比绘制，表示最正确压比随温比的变化规律。律。Li ,kJ/kg影响规律影响规律 达达到到最最大大值值。时时，内内效效率率当当压压比比达达到到最最大大值值；时时，循循环环比比功功当当压压比比和和内内效效率率随随压压比比变变化化。）当当温温比比给给定定时时，比比功功（i*maxi*i*imaxL*L1也也越越高高。和和内内效效率率温温比比越越高高，循循环环比比功功单单调调递递增增。都都随随温温比比给给定定时时，比比功功和和内内效效率率）当当压压比比（ii*L*2比比也也提提高高。提提高高时时，相相应应的的最最佳佳压压）当当温温比比（*3 发动机压比的选择原那么发动机压比的选择原那么发动机的分量尺寸是主要矛盾，例如军用机组。发动机的分量尺寸是主要矛盾，例如军用机组。应把压比选在应把压比选在*Limax 附近，使比功最大，降低附近，使比功最大，降低空气耗量以及有关机组的分量尺寸。空气耗量以及有关机组的分量尺寸。发动机的经济性是主要矛盾，例如民用发电机组。发动机的经济性是主要矛盾，例如民用发电机组。应把压比选在应把压比选在*imax附近，使机组热效率最大，附近，使机组热效率最大，把耗油率降低到最低限制。把耗油率降低到最低限制。普通可把压比取在普通可把压比取在*Limax与与*imax之间，之间，使经济性和分量尺寸都得到一定照顾。使经济性和分量尺寸都得到一定照顾。在提高燃气温度的同时，必需提高压比。在提高燃气温度的同时，必需提高压比。即即T3*，必需，必需*2 2、部件效率、部件效率C C*、T T*、B B的影响的影响 当当C C*、T T*提高时，比功提高时，比功Li Li 和内效率和内效率i i都添加；都添加；当当B B提高时，内效率提高时，内效率i i添加。添加。3 3、压力损失的影响、压力损失的影响 压力损失由进气道流动阻力、熄灭室流阻和热阻以压力损失由进气道流动阻力、熄灭室流阻和热阻以及排气道的流动阻力引起的。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，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。影响了比功和热效率。T T*=C C*,普通普通 =0.960.90=0.960.90。1-4 燃气轮机简单循环燃气轮机简单循环 性能的热力计算性能的热力计算n首先：根据给定的燃气轮机任务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；n然后：根据所要到达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，普通为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压气机效率压气机效率C*普通轴流式压气机普通轴流式压气机 C*=0.830.92 离心式压气机离心式压气机 C*=0.750.85*1*2*1*2*1*2*1*2*ccsssccsCTTTTTTiiiiLL2熄灭室效率熄灭室效率 B3涡轮效率涡轮效率 T*普通，轴流式涡轮普通，轴流式涡轮 T*=0.850.93 径流向心式涡轮径流向心式涡轮 T*=0.700.88消耗燃料放出的热量工质吸热量B*T*4s*3*4*3*4s*3s*4*3*TTSTSTTTTTTTiiiiLL 通常通常B94%99%；B=100%绘制图绘制图1-6。温升温升 TB*=T3*-T2*u0f0*20*3H f)(f)()()f1(TTcTTcTTcpTpCpTB4机械效率机械效率m 燃气轮机轴承摩擦等机械损失及驱动燃气轮机轴承摩擦等机械损失及驱动附属设备所耗费的功率，用机械效率来附属设备所耗费的功率，用机械效率来思索。思索。3比热容比热容Cp和绝热指数和绝热指数kT随燃料的种类、燃料空气比和熄灭工况等随燃料的种类、燃料空气比和熄灭工况等不同而变化不同而变化比热容随温度和工质成分变化比热容随温度和工质成分变化变比热容变比热容 复杂准确复杂准确粗算时粗算时可取平均温度下的值或取为定值可取平均温度下的值或取为定值普通普通 m0.970.99普通普通 进气系统的压力损失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排气系统的压力损失 PT=P4*-P0 0.020.08 bar 熄灭室内的压力损失熄灭室内的压力损失 PB=P2*-P3*=0.02 0.08P2*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紧缩过程计算 选取压比C*、进气道压损PC、压气机效率 C*；计算压气机进出口参数温度、压力；计算空气的比热容cpc；计算压气机实践比功LC。2熄灭过程 选取燃气初温T3*，计算熄灭室温升TB；查取实际燃料空气比f查图1-6；选取熄灭效率 B，计算实践燃料空气比f；选取熄灭室压力损失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；计算涡轮实践比功LT。4循环性能目的的计算计算燃气流量计算燃气流量GT、燃料耗费量、燃料耗费量B；选取机械效率选取机械效率 m；计算循环比功计算循环比功Li、内功率、内功率Ni；计算燃气轮机有效功率计算燃气轮机有效功率Ne；计算机组耗油率计算机组耗油率ge、热耗率、热耗率qe；计算机组的内效率计算机组的内效率i、有效功率、有效功率e。1-5 燃气轮机燃气轮机 热力计算举例热力计算举例nP24-28 同窗们自学！n改错：n P20，第18行，将“T3*改为“T2*；n P23，第6行，将“Tcm*改为“Tcm*，n 第21行，将“f 改为“f；n p25，倒数第2行，将“T3=T3+273改为“T3=t3+273；n 一切温度的单位，改为 K 大写；n 一切功率的单位，改为 W 大写。作作 业业 习习 题题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。知cp=1.005 kJ/(kg.K)k=1.4n2知某燃气轮机安装的参数如下：知某燃气轮机安装的参数如下：用滞止参数计算用滞止参数计算n p1*=1.05bar t1*=27 t3*=900 压力坚持参数压力坚持参数 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 n Hu=43100kJ/kgn试求试求1画出燃气轮机安装的流程图和其实践循环的画出燃气轮机安装的流程图和其实践循环的p-v图及图及T-s图；图；n2确定三大件确定三大件C、B、T进出口的参数压力、温进出口的参数压力、温度；度；n3求燃料空气比求燃料空气比f和每小时的耗油量和每小时的耗油量B；n4有效功率有效功率Ne、有效效率、有效效率e、耗油率、耗油率ge及热耗率及热耗率qe。n3某一燃气轮机安装，知某一燃气轮机安装，知Ne=21000kW，GC=116kg/s，热耗率，热耗率qe=13450kJ/(kWh)，燃油热值为，燃油热值为Hu=43100kJ/kg。现改烧天然气，。现改烧天然气，其热值为其热值为8000kcal/Nm3、比重为、比重为rg=0.73kg/Nm3，完全熄灭时所，完全熄灭时所需实际空气量为需实际空气量为G0=16kg/kg天然气。天然气。n 试求：机组的耗气量试求：机组的耗气量BNm3/h、n 耗气率耗气率geNm3/(kWh)、n 有效效率有效效率 e、过量空气系数、过量空气系数。