燃气轮机的概念与技术原理.pptx

目录Contents燃气轮机概述与应用燃气轮机基本技术原理12

燃气轮机：?一种旋转式动力机械?将燃料部分热能转变为机械能?以气体为工质，含压缩、燃烧、膨胀三个过程?核心组成：压气机、燃烧室、透平燃气轮机的雏形可以追溯到11世纪我国发明的走马灯：蜡烛燃烧后加热周围的空气，受热的空气上升，从而带动位于顶部的风车以及与风车同轴的纸人马一齐旋转。

航空动力（航空发动机）：飞机的心脏。

舰船动力：大型舰艇的理想动力源。

机车动力：汽车、坦克、机车

管线动力：天然气输送管线中的泵站、化工、油田、海上钻井平台

发电领域：

简单循环发电装置联合循环发电装置发电领域燃气轮机热电联产系统IGCC整体煤气化联合循环发电燃料电池

目录Contents燃气轮机概述与应用燃气轮机基本技术原理12

?燃气轮机与蒸汽轮机比较燃气轮机蒸汽轮机工作介质锅炉空气、天然气煤、水无有有冷凝器无给水处理设备排放无有NOx、水、CO2硫化物等有害气体要求有暖管时间长（现场安装）启动速度建设周期投资成本快短（整体输运）低要建煤站等配套设施建设周期长其它维修方便、运行可靠、自动化程度高

燃烧室：完成燃烧过程，化学能转换成热能压气机：完成压缩过程，机械能转换成压力能透平：完成膨胀过程，压力能和热能转换成机械能(部分用于驱动压气机)

理想简单循环燃气轮机12

?燃机工作原理P*222t1、压缩过程（压气机）hP*112t等熵绝热压缩过程12不可逆绝热压缩过程1Spp*2*?*c压比：1压缩功：w?h*2?h1*?cT（*2?T1*）（实际）cpcwct?h*2t?h1*?cT（*2t?T*）（理想）pct1

?燃机工作原理2、燃烧过程（燃烧室）燃料的碳和氢与空气中的氧相互化合成二氧化碳和水蒸汽，同时释放出反应热（称燃料低发热值），使燃料产物的焓值上升。燃烧过程中加入到工质的热量为：Q?c（T*?T*）pg32b

?燃机工作原理33、膨胀过程(透平)h34t等熵绝热膨胀过程34不可逆绝热膨胀过程4*3*4tpp膨胀比：?*T?S4whhcTT膨胀功：?*3?*4t?（*3?*4t），（理想）TtpTtwhhcTT?（），（实际）?*3?*4*3?*4TpT*3??*4*4twTT等熵效率：???TTwTT*Tt3

?压气机压气机是组成燃气轮机装置的三大部件之一，它的作用是实现燃气轮机装置热力循环中的空气压缩过程。在燃气轮机装置中，已经得到成功应用的有轴流式和离心式压气机两种。地面重型发电用燃气轮机一般采用轴流式压气机。轴流式压气机会有许多的叶片，形状类似螺旋桨叶片，分为“静子”（stator）与“转子”（rotor）两种。转子就像螺旋桨一样地旋转，在旋转的过程中将气流向后推，这时气流的压力就会提高，温度也会升高。静子的功用是将因为转子的作用而产生旋转的气流导引回轴向，以正确的角度进入下一组转子。通常：转子和静子交互配置，一组转子和一组静子就称为一级。

?基元级速度三角形用某一直径的圆柱面去截取压气机的一个级，并展为平面，即可得到一个由两排平面叶栅组成的基元级；基元级是构成压气机级的基本元素。压气级可以认为是由数量相当的基元级叠加而成。选取基元级的目的是将实际压气机内复杂的三元流动进行简化。

?基元级速度三角形w1c111uc2w2?22

?速度三角形由绝对速度C、相对速度W、圆周速度U向量合成。W=C-UW=C-U111222当U=U为圆柱面，U不等于U为非圆柱面。1212C=Cw1w2?1?21z2zc2?2c11u1u2

?速度三角形

?速度三角形w1puuRuw2pu为气流对叶片的作用力P在圆周速度方向上的分力；由于此力和叶片的运动方向相反，叶片必须为克服此力而作功。所以压气机中是外界向气体输入功。

?压气机的不稳定工作压气机在非设计工况下运行时会产生不稳定工作。特别是在低速工况下运行时，随着流量的减少，压气机会出现失速，严重时会出现喘振。压气机在一定转速下运行时，由于某种原因而出现流量增大或减小，产生负冲角和正冲角，气流就会在叶背或叶腹处分离。当流量减小时：i????产生正冲角，叶背分离。1c1当流量增大时：i????产生负冲角，叶腹分离1c1

?压气机的不稳定工作w1w1-iw1+iui?1c?1w1w1w1cc1aw21aw2c1aw2设计值小于设计值大于设计值

流量增大流量减小前几级中间级后几级前喘后堵前堵后喘

?压气机的不稳定工作?压气机不稳定的工作状态，是由于偏离设计工况后，设计点气流参数和几何参数的良好配合遭到破坏，形成过大的正、负冲角，使压气机发生喘振或堵塞。?压气机喘振的影响：燃机部件强烈的机械振动