山西能源学院：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第九章 气体动力循环（燃气轮机装置循环）

工程热力学第九章气体动力循环

工程热力学 第九章 气体动力循环

PART05燃气轮机装置循环

燃气轮机装置循环 PART 05

燃气轮机装置循环>燃气轮机装置简介用途：飞机、船用发动机、发电机组应用广泛ExdhaustntakCompressionCombusionNHTCombustionTurtineAirinletEhaustCompreseotChambereatCold SectionHot Section1.空气进入轴流式压气机被压缩2.压缩空气进入燃烧室，与燃油混合燃烧3.高温高压燃气进入燃气轮机做功4.废气排出

9-5 燃气轮机装置循环 1. 空气进入轴流式压气机被压缩 2. 压缩空气进入燃烧室，与燃油混合燃烧 3. 高温高压燃气进入燃气轮机做功 4. 废气排出 用途：飞机、船用发动机、发电机组 应用广泛 ➢ 燃气轮机装置简介 燃气轮机装置循环

燃气轮机装置循环》布雷顿循环假设：1.工质：燃气燃油燃烧室（数量不变，定比热，理想气体2.进、排气：抵消，闭口循环WnetA压气机燃气轮机U3.过程：理想化(可逆)排气新空气换热器压缩、膨胀过程：可逆绝热加热过程：定压排气过程：定压

9-5 燃气轮机装置循环 ➢ 布雷顿循环 燃烧室 压气机 燃气轮机 燃油 Wnet 新空气 排气 换热器 1. 工质：燃气 (数量不变，定比热，理想气体) 2. 进、排气：抵消，闭口循环 3. 过程：理想化(可逆) 压缩、膨胀过程：可逆绝热 加热过程：定压 排气过程：定压 假设： 燃气轮机装置循环

燃气轮机装置循环》布雷顿循环燃油燃烧室21、 p-v图、T-s图WnetA压气机燃气轮机L新空气排气3T换热器S压缩、月膨胀过程：可逆绝热加热过程：定压92D排气过程：定压S

9-5 燃气轮机装置循环 1、 p - v 图、T - s 图 燃烧室 压气机 燃气轮机 燃油 Wnet 新空气 排气 1 换热器 2 3 4 p v 1 4 2 3 p p s s 0 T s p p 1 2 3 4 q1 q2 0 s s 压缩、膨胀过程：可逆绝热 加热过程：定压 排气过程：定压 燃气轮机装置循环 ➢ 布雷顿循环

燃气轮机装置循环》布雷顿循环2、热效率=1- =1-c,(T -T)收益1_T-TW92netPn=代价T -Tc,(T,-T)4141s至-(a)-()--是-1-2、3-4等过程T -T7nt = 1可见：元个、nTK-1元K

9-5 燃气轮机装置循环 t = 收益 代价 1-2、3-4 等熵过程： 1 1 1 2 2 3 3 3 2 1 1 4 4 4 1 T p p T T T T p p T T T        − − −     − = = = = =         − 𝜂t = 1 − 可见：↑、t↑ 1 𝜋 𝜅−1 𝜅 2、热效率 T s p p 1 2 3 4 q1 q2 0 s s 4 1 3 2 1 T T T T = − − − net 1 w q = 2 1 1 q q = − ( ) ( ) 4 1 3 2 1 p p c T T c T T − = − − 燃气轮机装置循环 ➢ 布雷顿循环

燃气轮机装置循环>布雷顿循环3、循环净功TT2244hSS

7 9-5 燃气轮机装置循环 3、循环净功 T s p 1 2 3 4 0 p p 2' 3'' 3' 4'' T s 1 2 3 4 0 2' 2'' 3'' 3' 4'' 4' 燃气轮机装置循环 ➢ 布雷顿循环

燃气轮机装置循环>布雷顿循环3、循环净功Wnet =Wt-W, =c,(T, -T)-c,(T, -T)92循环增温比3=c.T、n1 元个、Wnet 7yT3王程上：在功率和n之间取得平衡e,7,121.00.8可见：定指数x定值= CpTi(VT - 1)2Wnet,maxK.元一定时 : t↑、WnetT0.2= t2(k-1)Tw0.0net,max2T一定时 ： 元↑、 Wnet

8 9-5 燃气轮机装置循环 ( ) ( ) w w w c T T c T T net T c 3 4 2 1 p p = − = − − − 𝝉 = 𝑻𝟑 𝑻𝟏 循环增温比 3、循环净功 T s p p 1 2 3 4 q1 q2 0 s s 1 1 1 1 p c T         − −   − = − − +      3 3 3 4 2 4 2 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 p p T T T T T T T c T c T T T T T T T T     = − − + = −  − +         𝑤 net,max = 𝑐𝑝𝑇1 𝜏 − 1 2 𝜋𝑤net,max = 𝜏 𝜅 2 𝜅−1 可见：定熵指数 定值  一定时：  ↑、wnet↑  一定时：  ↑、 wnet ↗↘ ↑、t↑； ↑、 wnet ↗↘ 工程上：在功率和t 之间取得平衡 燃气轮机装置循环 ➢ 布雷顿循环

燃气轮机装置循环>实际循环实际循环压气机、燃气轮机流量大、工功率大、不可逆性大，考虑实际情况1.p-v图、T-s图S

9 9-6 燃气轮机装置的定压加热实际循环 1. p - v 图、T - s 图 实际循环压气机、燃气轮机流量大、功率大、不可逆性大，考虑实际情况 v 1 4 2 3 p p s s 2' 4' p 0 T s p p s s 1 2 3 4 0 2 4' ' 燃气轮机装置循环 ➢ 实际循环

燃气轮机装置循环>实际循环2.热效率不可逆性表征：Wc.s压气机定效率nc.s燃气轮机相对内效率ni：W.实际耗功：w=hz-h,(h-h）；实际作功：w=h-hy=nr(h-hy)n.内部热效率：1(h2 - hl)nr(h3 -h4)(h2 -h1)nr(h3 - h4)ncWnetwi -wcnc,sni=1q1-(hz - h1)h3 h2'q1h3 - h1nc,s10

10 9-6 燃气轮机装置的定压加热实际循环 不可逆性表征： 实际耗功： c 2 1 2 1 ( ) c,s 1 w h h h h    = − = − ；实际作功： w h h h h T 3 4 T 3 4  = − = −   ( ) 内部热效率： 2. 热效率 T s p p s s 1 2 3 4 0 2 4' ' c,s c,s c w w  =  ；燃气轮机相对内效率 T T T w w   压气机定熵效率 = 𝜂i = 𝑤net ′ 𝑞1 ′ = 𝑤T ′ − 𝑤C ′ 𝑞1 ′ = 𝜂T ℎ3 − ℎ4 − 1 𝜂c,s ℎ2 − ℎ1 ℎ3 − ℎ1 − 1 𝜂c,s ℎ2 − ℎ1 = 𝜂T ℎ3 − ℎ4 − 1 𝜂c,s ℎ2 − ℎ1 ℎ3 − ℎ2 ′ 燃气轮机装置循环 ➢ 实际循环