第十三讲：气体动力循环-燃气轮机循环

1、工程热力学气体动力循环分类按结构活塞式叶轮式汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站联合循环的顶循环piston engineGas turbine cycle工程热力学气体动力循环Gas Power Cycle工程热力学气体动力循环本章基本要求 熟练掌握分析动力循环的一般方法，活塞式内燃机循环以及燃气轮机装置循环的组成、热效率计算及提高气体动力循环效率的方法和途径。本章重点熟悉理想气体动力循环图示与计算理想气体动力循环的热力学比较提高燃气轮机装置热效率的热力学措施工程热力学工程热力学斯特林（Stirling)循环1816年提出，近几十年才实施冷气室热气室加热器冷却器AB回热器1-2 T

2、压缩2-3 V 吸热3-4 T 膨胀4-1 V 放热工程热力学斯特林循环图示12341234pvTs概括性卡诺循环核潜艇，制冷工程热力学勃雷登循环（Brayton Cycle）用途： 航空发动机 尖峰电站 移动电站 大型轮船 联合循环的顶循环工程热力学勃雷登循环示意图和理想化1234压气机燃气轮机燃烧室1）工质：数量不变，定比热理想气体理想化：2）闭口 循环3）可逆过程Combustion chamberCompressorTurbine工程热力学pvTs12341234T-s and P-v diagrams for the ideal Brayton Cycle工程热力学勃雷登循环的计算T

3、s1234吸热量：1p32qcTT放热量：2p41qcTT热效率：12241t1113211wqqqTTqqqTT 工程热力学勃雷登循环热效率的计算勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：41t321TTTT 411322111TTTTTT 112221111111kkTTTpTp 1133224411kkkkTppTTppT1t,C31TT 热效率表达式似乎与卡诺循环一样工程热力学勃雷登循环热效率的计算勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：t12111kkpp 定义： 压比21pp111kk tktPressure ratio工程热力学勃雷登循环净功的计算勃雷登循环净功的计算Ts123

4、4定义：循环增温比31TT324134211111pppwcTTcTTTTTc TTTT净1111kkkkpc T工程热力学对净功的影响对净功的影响Ts123431TT1111kkkkpwc T净34当 不变不变w净但T3 受材料耐热限制111tkk 工程热力学对净功的影响对净功的影响Ts31TT1111kkkkpwc T净当 不变太大w净3T太小ttw净存在最佳 ，使 最大w净111tkk 1T工程热力学最佳增压比最佳增压比 （w净净）的求解）的求解Ts1111kkkkpwc T净令opt3T2(1)opt()kkw净1T0w净最大循环净功211optpwc T工程热力学燃气轮机的实际循环T

5、s1234压气机：不可逆绝热压缩燃气轮机：不可逆绝热膨胀2421c12hhhh定义：压气机绝热效率燃气轮机相对内效率34oi34hhhh工程热力学燃气轮机的实际循环的净功Ts123424314221oi34cwhhhhhhhh净净功吸热量2113312chhqhhhh21kkoptoicw 净工程热力学燃气轮机的实际循环的热效率Ts1234241111111oikckkckwq净t热效率工程热力学影响燃气机实际循环热效率的因素1111111oikckkckwq净toict一定，t一定，有最佳 optt optt右移工程热力学和 的关系 opttoptw净optw净地面上，尺寸次要，省燃料，取

6、optt空中，尺寸重要，取optw净提高t受材料耐热限制取最佳 optt有无其它途径工程热力学提高勃雷登循环热效率的其他途径2若使T4T4 在500oC以上134Ts4p不可能如果T4T2预热空气，回热一、回热Regeneration工程热力学勃雷登循环回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室回热器4R2ARegenerator工程热力学回热在Ts 图上的表示2134Ts4R2R2A理想回热：实际回热:定义：回热度2222ARhhhh一般取0.60.9tt1wq净回简2R 4R2AEffectiveness工程热力学压气机间冷压气机间冷intercooling的图示的图示1234燃气轮机燃烧室间

7、冷器5压气机62Intercooler工程热力学压气机间冷在压气机间冷在Ts图上的表示图上的表示2134Ts265ABt1wq净间12341和62256联合工作tt间简ww间简ABt1A1Bwwqq净净间？结论：工程热力学压气机间冷热效率的推导压气机间冷热效率的推导ABtA1AtB1Bt1A1B1A1B1A1BtAtB1A1B1A1Bwwqqqqqqqqqqqq净净间当tAtBtAtBt间tAtBtAtBt间tAtBtAtBt间工程热力学间冷回热示意图间冷回热示意图134燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62回热器4R2RIntercoolerRegenerator工程热力学间冷回热在间冷回热在Ts

8、图上的表示图上的表示2134Ts265tt1wq净间+回简4R2Rtt1wq净间+回回ttt间+回回简www间+回回简结论：工程热力学再热再热reheating示意图示意图1234压气机燃气轮机燃烧室1燃烧室235Reheater工程热力学再热在再热在Ts图上的表示图上的表示213Ts344tt再简ww再简5结论：工程热力学再热回热示意图再热回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室2回热器燃烧室14R2R53Reheat-regenerative cycle工程热力学再热再热回热回热在在Ts图上的表示图上的表示213Ts344结论：54R2R2t+t11qq 再 回回ww再+回回2qq2回再+回ttt再+回回简www再+回回简工程热力学再热再热+间冷间冷+回热示意图回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室2回热器间冷器燃烧室12R4R工程热力学结论：再热再热+间冷间冷+回热回热在在Ts图上的表示图上的表示3Ts214tt+1wq净再+间+回再 回tttt再+间回再+回回简wwww再+间回再+回回简+ww再+间+回再 回2R4R工程热力学无穷多级的极限情