1、第3章 燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán),3.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)主要技術(shù)指標(biāo) 3.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析 3.3燃?xì)廨啓C(jī)理想復(fù)雜循環(huán)分析 3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能 3.5燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),3.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)主要技術(shù)指標(biāo),3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán) 3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù) 3.1.3燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的熱力參數(shù),開式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)從大氣連續(xù)地吸取空氣作工質(zhì)，經(jīng)過壓縮、加熱、膨脹作功后排回大氣放熱而不斷地循環(huán)工作。膨脹過程所作的功，要扣除壓縮過程耗功及其它損耗所需的耗功之后才是裝置的輸出功。開式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)通常采用內(nèi)燃方式加熱，把燃料直接噴入空氣工質(zhì)中燃燒。,3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)

2、,開式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī),閉式循環(huán)可以采用熱力性質(zhì)較好的非空氣工質(zhì)氣體，例如氦氣，它的壓縮、加熱，膨脹作功和放熱過程都在封閉的裝置系統(tǒng)中周而復(fù)始地進(jìn)行。閉式循環(huán)采用外燃方式即將熱量通過管壁來加熱工質(zhì)。半閉式循環(huán)中工質(zhì)空氣的主要部分在裝置中循環(huán)，但放出一部分燃燒后的廢氣至大氣，同時(shí)也吸入一部分新鮮空氣來補(bǔ)充氧氣，而且吸入的新鮮空氣量正好與放出的廢氣量相等。,3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán),閉式循環(huán)過程示意圖,燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)展初期曾采用過等容的爆燃方式加熱，但后來都采用了比較簡(jiǎn)單而更適宜于續(xù)流式透平機(jī)械的等壓不間斷的加熱方式，即理論上的等壓等熵循環(huán)，這是燃?xì)廨啓C(jī)最簡(jiǎn)單的理想循環(huán)。實(shí)際上，由于各種損耗的存在，上

3、述的等壓，等熵過程都是不能實(shí)現(xiàn)的，而只能是盡量接近它。另外由于等溫的壓縮過程及膨脹過程在熱力循環(huán)中較等熵過程更有利，可使壓縮過程少耗功而膨脹過程多作功，因此也可采用壓縮過程中的問冷和膨脹過程中的再熱來趨近等溫過程。,3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán),3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán),50年代采用復(fù)雜循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)相當(dāng)多。到60年代高溫材料及冷卻技術(shù)的進(jìn)展，趨向于提高燃?xì)獬鯗囟?jiǎn)化機(jī)組，大都采用簡(jiǎn)單循環(huán)。70年代由于能源緊張，又在考慮采用回?zé)岬葻崮芫C合利用的循環(huán)。80年代，燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)等高效率的機(jī)組得到了很大的發(fā)展。,3.1.1燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán),燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度較高，可達(dá)500左右，因此還可利用其熱量來

4、加熱壓縮后的空氣，從而在燃燒室加熱時(shí)就可節(jié)省一部分燃料，故能較多地提高裝置效率，這種循環(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)還能采用把間冷、回?zé)岷驮贌峤M合起來的復(fù)雜循環(huán)以提高性能。也可同其它工作循環(huán)結(jié)合起來提高綜合經(jīng)濟(jì)性能，例如渦輪增壓柴油機(jī)循環(huán)、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)和化工流程燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)等。,比功就是單位流量工質(zhì)所發(fā)出（或所需）的功率，壓氣機(jī)的比功也稱為能量頭或壓頭。 Wn = WT - WC,（一）裝置比功,3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù),（二）熱效率,熱效率的含義是指：當(dāng)工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，把外界加給工質(zhì)的熱能，轉(zhuǎn)化成為機(jī)械功（或電功）的百分?jǐn)?shù)。,3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù),式中Hu燃料的

5、凈比能，單位為kJ/kg； b燃料消耗率，即單位輸出功的燃料消耗量，單位為kg/(kWh); 3600系數(shù)，單位為kJ/(kWh)。 其中 燃料空氣比f(wàn)是燃料流量qf與空氣流量q之比， f = qf / q,3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù),（三）單機(jī)功率,由于地面電站燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)機(jī)組重量沒有嚴(yán)格要求，因此對(duì)比功并不作出特別的限制，而將燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的輸出電功率PGTG作為主要的性能指標(biāo)。 由于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫按髿鉁囟葘?duì)已選定的燃?xì)廨啓C(jī)性能有一定的影響，因此，燃?xì)廨啓C(jī)就有了標(biāo)準(zhǔn)額定功率、合同額定功率、現(xiàn)場(chǎng)額定功率和尖峰功率等幾個(gè)概念。,3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù),(1)標(biāo)準(zhǔn)額定功率

6、 (2)合同額定功率 (3)現(xiàn)場(chǎng)額定功率 (4)尖峰功率 通常將前三項(xiàng)統(tǒng)稱為基本負(fù)荷。 ANSI B1336“額定值及性能”將基本負(fù)荷定義為：每年運(yùn)行8000h和每次啟動(dòng)運(yùn)行800h。而將尖峰負(fù)荷定義為：每年運(yùn)行1250h和每次啟動(dòng)運(yùn)行5h。,3.1.2燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的性能參數(shù),3.1.3燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的熱力參數(shù),（一）溫比 = T3*/ T1* 溫比是循環(huán)最高全溫T3*與最低全溫T1*之比值。,3.1.3燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的熱力參數(shù),圖3-1 燃?xì)獬鯗氐亩x方法,燃?xì)獬鯗厥且粋€(gè)重要的參數(shù)，它是指循環(huán)中所達(dá)到的最高溫度。目前定義燃?xì)獬鯗赜腥N方法，在圖3-1說明了這些不同的溫度是如何被定義的

7、：燃燒室的出口溫度TA；燃?xì)馔钙降谝患?jí)噴嘴環(huán)(靜葉柵)后的燃?xì)鉁囟萒B；以進(jìn)入燃?xì)馔钙降乃锌諝饬髁坑?jì)算的平均溫度TC。,3.1.3燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的熱力參數(shù),=P2*/ P1* 壓比是壓氣機(jī)出口氣體全壓P2*與進(jìn)口氣體全壓P1* 之比值。,（二）壓比,3.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán) 3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),所謂理想簡(jiǎn)單熱力循環(huán)是指循環(huán)中的工質(zhì)假定為滿足氣體狀態(tài)方程的理想氣體，并認(rèn)為在理想熱力循環(huán)中所進(jìn)行的各熱力過程，除了有不可避免的給冷源的放熱損失外，和外部介質(zhì)既不發(fā)生熱量的交換，也不存在摩擦損失。,3.2.1燃?xì)廨?/p>

8、機(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),燃?xì)廨啓C(jī)理想開式簡(jiǎn)單循環(huán)由以下四個(gè)過程組成：即壓氣機(jī)中的理想絕熱壓縮過程、燃燒室中的定壓加熱過程、透平中的理想絕熱膨脹過程和排氣系統(tǒng)中的定壓放熱過程。我們把壓氣機(jī)進(jìn)口處空氣的狀態(tài)參數(shù)以下標(biāo)“1”表示，壓氣機(jī)出口即燃燒室進(jìn)口狀態(tài)以下標(biāo)“2”表示，燃燒室出口即透平進(jìn)口狀態(tài)以下標(biāo)“3”表示，而透平的排氣狀態(tài)用下標(biāo)“4”表示，將該循環(huán)表示在p-v圖和T-s圖上。,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),圖3-2 燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(1)在理想絕熱的壓縮過程中，空氣的狀態(tài)參數(shù)應(yīng)按pvK=常數(shù)這個(gè)規(guī)律進(jìn)行變化。壓縮過程的效果是使空氣的壓力p增高而比容v縮小。 (2)在等壓燃燒過程中，空氣的壓力

9、是恒定不變的，因而，在p-v圖上燃燒過程線23是一條與v軸平行的直線。,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),v,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(3)在理想絕熱的膨脹過程中，燃?xì)獾臓顟B(tài)參數(shù)應(yīng)按pvK=常數(shù)這個(gè)規(guī)律進(jìn)行變化。 (4)在等壓放熱過程中，燃?xì)獾膲毫σ彩呛愣ú蛔兊?，即P4=Pl，因而，在p-v圖上放熱過程線41也是一條與v軸平行的直線。,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(5)從p-v圖中不難看清：面積34123=面積34ab3面積12ba1。因而，當(dāng)lkg空氣在燃?xì)廨啓C(jī)中完成一個(gè)循環(huán)后能夠?qū)巛敵龅睦硐胙h(huán)功可以用面積34123來表示。,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(6)從T-s圖上不

10、難看清：由于QlQ2=面積23412，就是lkg空氣在燃?xì)廨啓C(jī)中完成一個(gè)循環(huán)后，能夠?qū)ν饨巛敵龅睦硐胙h(huán)功。當(dāng)然，這個(gè)面積越大，意味著循環(huán)的比功越大。,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(7)在T-s圖上，面積23412與面積23dc2。的比值就是機(jī)組的循環(huán)效率。顯然，當(dāng)面積23dc2一定時(shí)，假如面積23412越大，就意味著機(jī)組的熱效率越高。 因而，利用T-s圖，很容易定性地分析出各種因素對(duì)機(jī)組熱效率和比功這兩個(gè)指標(biāo)的影響關(guān)系。,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,理想的等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)中，由熱力學(xué)第一定律即外界加給氣體的熱量等于氣體的對(duì)外作功與氣體的比始增之和，即 q = w + cpT*

11、,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,循環(huán)四個(gè)過程中的功和熱的變化如下； 12壓氣機(jī)中等熵壓縮 q12 = 0，wc = cp (T2* - T1*) = cp T1* (m - 1 ) 23燃燒室中等壓加熱 q23 = cp (T3* - T2*) ，w23 = 0 34透平中等熵膨脹 q34 = 0，wt = cp (T3* - T4*) = cp T3* ( 1 -m ) 41大氣中等壓放熱 q41 = - cp (T4* - T1*)，w41 = 0 其中 m = ( k - 1 ) / k,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,圖3-3 理想簡(jiǎn)單性能曲線,(一)理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功 wGT

12、 = wt - wc 把 wt和wc的算式代入可得 wGT = cp T1* ( 1 -m ) - cp T1* (m - 1 ) 上式表明，wGT只與溫比和壓比有關(guān)。將上式繪成曲線如圖3-3(a)所示，該圖表明： 一定時(shí)，越大，即T3*越高或T1*越低，則wGT越大； (2) 對(duì)于每一個(gè)值都有一個(gè)最佳的與之相配合，才能得到最大比功。,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,3.2.1燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán),(二)理想簡(jiǎn)單循環(huán)熱效率 理想簡(jiǎn)單循環(huán)熱效率計(jì)算式為 GT = wGT/q23 把wGT和q23的算式代入可得 GT = 1 -m,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,可將上式繪成曲線如圖33(

13、2)所示。從圖中可以看出： (1) 越大，GT越高。這是因?yàn)門2*隨增加而增加，為達(dá)到同一T3*所需加入的熱量也減少，故效率增加。 (2)理想簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)效率只與壓比有關(guān)，與溫比無關(guān)。,3.2.2燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)分析,(三)簡(jiǎn)單循環(huán)的有用功系數(shù) 計(jì)算式為 = 1 - wc / wt = 1 -m / （3-11） 把上式繪成曲線見圖33(c)，由圖可見： (1) 一定時(shí)，隨著的增大，透平等熵膨脹功將增大，故也隨著增大； (2) 一定時(shí)，隨著的增大，壓氣機(jī)等熵壓縮功將增大，故使下降。,3.3燃?xì)廨啓C(jī)理想復(fù)雜循環(huán)分析,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施 3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措

14、施,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度高達(dá)450600，如果在燃?xì)廨啓C(jī)中加裝回?zé)崞?，利用這高溫排氣來加熱壓氣機(jī)出口的空氣，提高它進(jìn)入燃燒室的溫度，可以減少加入燃燒室中的燃料量，從而提高了熱效率，這就是回?zé)嵫h(huán)，圖3-4(1)為其方案示意。,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,圖3-4 回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī),3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,圖3-4 (2)是理想回?zé)嵫h(huán)的T-s圖。由于是理想循環(huán)，壓氣機(jī)出口空氣被加熱至與透平排氣相同的溫度，即T2a* = T4*，同時(shí)T2* = T4 a*，這意味著回?zé)崞髦?T4* - T2*)溫差范圍內(nèi)的熱量全部被回收，其次是加裝回

15、熱器后沒有壓力損失。,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,理想回?zé)嵫h(huán)的比功仍用式(2-4)計(jì)算。由于無回?zé)崞鞯母郊訅毫p失，故理想回?zé)嵫h(huán)的比功與理想簡(jiǎn)單循環(huán)的相同。加入的熱量q由于溫升從(T3* - T2*)變?yōu)?T4* - T2a*)而減少，使GT高于理想簡(jiǎn)單循環(huán)的熱效率。理想回?zé)嵫h(huán)的效率計(jì)算式為 GT = 1 -m / （3-12）,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,依據(jù)式(3-12)可作出下圖,圖3-5 理想回?zé)嵫h(huán)效率,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,實(shí)際的回?zé)崞鞒叽缬邢?，存在著傳熱溫差，因而必然是T2* T4*，。通常用一個(gè)回?zé)岫葋肀硎净責(zé)岬挠行С潭?，它等于?shí)際回?zé)崃?理

16、想回?zé)崃俊?實(shí)際回?zé)嵫h(huán)見圖3-4(3)，它與實(shí)際簡(jiǎn)單循環(huán)基本相同。由于回?zé)崞骷哟罅藟毫p失，使總的壓力保持系數(shù)下降約4%-8%，比功下降。,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,圖3-6 實(shí)際回?zé)嵫h(huán)效率,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,圖3-7 回?zé)岫葘?duì)效率的影響,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,實(shí)際回?zé)嵫h(huán)的效率與理想回?zé)嵫h(huán)相同之處是效率隨著增加而提高，不同的是出現(xiàn)了max。從圖中可看出，回?zé)嵫h(huán)的max比簡(jiǎn)單循環(huán)的大為下降，使它趨近于Wmax。其次是仍有臨界壓比，它的數(shù)值低于相同下簡(jiǎn)單循環(huán)的max?？梢娀?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)宜取較低的壓比。,3.3

17、.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,回?zé)岫葘?duì)效率的影響為：GT隨增大而提高，max值則有所下降。不同時(shí)的GT變化曲線隨著的增大而最終相匯合在一起，該匯合處的壓比即臨界壓比。,3.3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的措施,由于回?zé)崞鞯捏w積和尺寸較大，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，隨著燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前在大型燃?xì)廨啓C(jī)中實(shí)際應(yīng)用回?zé)嵫h(huán)并不多見。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,如果在壓縮過程中間冷卻工質(zhì)（簡(jiǎn)稱間冷）和在膨脹過程中間再加熱工質(zhì)（簡(jiǎn)稱再熱），就能夠有效地提高循環(huán)比功。此外，采用間冷和再熱還可能提高燃?xì)廨啓C(jī)效率。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,(一)間冷循環(huán) 所謂間冷循環(huán)，是指在壓縮

18、過程中，把工質(zhì)引至冷卻器冷卻后，再回到壓氣機(jī)中繼續(xù)壓縮的中間冷卻、逐漸壓縮的過程。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,圖3-8 間冷燃?xì)廨啓C(jī)冷循環(huán),3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,理想的間冷循環(huán)T11*=T1*，無壓力損失，圖中陰影部分的面積就是采用間冷后增大的比功。這時(shí)循環(huán)的比功為 WGT = WT - ( WLC + WHC ) = cp (T3* - T4*) - cp (T21* - T1*) + (T2* - T11*),3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,工質(zhì)被引出冷卻時(shí)壓力高低不同，圖中陰影部分的面積大小將不同，使比功的增大值不同，這必然存在著使比功增加最多的最佳引出壓力，此即L

19、C與HC之間的最佳壓比分配。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,在把式(3-13)演化為WGT = f(,LC)的關(guān)系式后，將WGT對(duì)LC微分，再令dWGT/dLC = 0，就得到了理想間冷循環(huán)的最佳壓比分配，這時(shí)循環(huán)比功最大。此時(shí)有 LC =HC (3-14) 式中的LC HC =。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,理論上，間冷次數(shù)無窮多時(shí)，壓縮過程就變?yōu)榈葴貕嚎s，壓縮耗功降至最低，循環(huán)比功增加最多。當(dāng)然，實(shí)際上這是做不到的。 理想間冷循環(huán)的加熱量q1和熱效率GT的計(jì)算公式仍與理想簡(jiǎn)單循環(huán)的相同。不同的是由于采用間冷，使T2*溫度降低，q1值增大，需加入更多的燃料。,上述是采用一次間冷時(shí)的

20、情況。當(dāng)把壓縮過程分為多段，并采用多次間冷時(shí)，可更多地增大比功，這時(shí)同樣存在著最佳的壓比分配問題。可以證明，當(dāng)采用n段壓縮，(n1)次冷卻時(shí)，每段壓縮的壓比i =時(shí)的WGT最大，其中為總壓比。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,實(shí)際的間冷循環(huán)，由于間冷器中有傳熱溫差，因而一般T11* T1*；采用水來冷卻的間冷器，兩者相差約15-25左右。其次是工質(zhì)在間冷器中有壓力損失，使得各段中的壓比要比理想的高些，才能在壓縮終了時(shí)達(dá)到所需的p2*壓力，導(dǎo)致各段壓縮的壓比的乘積大于總的壓比。顯然，此兩因素減少了采用間冷后的比功增大量。實(shí)際間冷循環(huán)見圖3-8(3)，其中有陰影

21、的是比功增大的部分。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,實(shí)際間冷循環(huán)的性能見圖3-9。與簡(jiǎn)單循環(huán)相比較，比功增加較多，且wmax也稍大一些，效率隨的變化曲線要比簡(jiǎn)單循環(huán)的平坦些，max高很多，在高壓比范圍的效率高于簡(jiǎn)單循環(huán)的?？梢婇g冷循環(huán)宜選取較高的壓比，這樣不僅比功可增加較多，又能獲得較高的效率。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,圖3-9 間冷循環(huán)比功性能曲線,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,間冷循環(huán)效率性能曲線,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,(二)再熱循環(huán) 再熱循環(huán)，是指在膨脹過程中間，把工質(zhì)引出至再熱燃燒室中加熱后，再回到透平中繼續(xù)膨脹以完成膨脹過程。 這種燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的方案圖中

22、c.c2是再熱燃燒室，由此使透平分為高壓(HT)和低壓(LT)兩個(gè)部分。為使再熱后比功增加得多些，再熱后工質(zhì)的溫度理應(yīng)高些，當(dāng)T5* = T3*時(shí)最好。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,3-10 再熱循環(huán)性能曲線,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,(二)再熱循環(huán) 理想的再熱循環(huán)見圖3-10(2)，T5* = T3*，完全燃燒，且無壓力損失，圖中有陰影線的面積就是采用再熱后增大的比功，這時(shí)循環(huán)的比功為 WGT=(WHT+WLT)-WC=Cp(T3*- T4*)+( T5*- T6*)- Cp(T2*- T1*) (3-15),3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,與間冷循環(huán)相同，工質(zhì)被引出再熱時(shí)壓

23、力高低的不同，圖中陰影線部分的面積大小將不同，即比功的增大值不同。因此，它同樣有兩透平之間膨脹比的最佳分配問題。用與間冷循環(huán)中相似的方法，可得到最佳膨脹比分配為 HT=LT = HT*LT 式中 總膨脹比。,與間冷循環(huán)相同，也可把膨脹過程分為多段，并采用多次再熱，以更多地增大比功。同樣可得到最佳膨脹比分配為iT=（）1n，其中n為膨脹段數(shù)，則再熱為(n1)次。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,理論上，再熱次數(shù)無窮多時(shí)，膨脹過程就變?yōu)榈葴嘏蛎?，膨脹功達(dá)到最大，循環(huán)比功增加最多。當(dāng)然，與無窮多次間冷一樣，無窮多次再熱也是做不到的。 再熱循環(huán)的加熱量ql因有再熱燃

24、燒室而使計(jì)算公式有所不同。對(duì)于理想循環(huán) q1= Cp(T3*- T2*)+( T5*- T4*) (3-17) 該式表明再熱后循環(huán)的加熱量增加了。循環(huán)熱效率仍用式(3-2)計(jì)算。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,實(shí)際的再熱循環(huán)，再熱燃燒室中有壓力損失和存在不完全燃燒，影響循環(huán)比功的增加和效率的變化。實(shí)際再熱循環(huán)見圖3-10(3)，有陰影的是比功增大的部分。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,圖3-11 再熱循環(huán)性能曲線,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,實(shí)際再熱循環(huán)的性能見圖3-11。循環(huán)比功比簡(jiǎn)單循環(huán)大很多，max也高一些。與圖3-9相比較，再熱循環(huán)的比功增加得更多些，原因是氣體的熱力性質(zhì)

25、在相同壓比下溫度高的焓降大，使再熱后循環(huán)圖增加的陰影部分的面積比間冷的大，比功增加更多。至于效率方面，在高的壓比范圍效率高于簡(jiǎn)單循環(huán)的，max也高很多。因此，再熱循環(huán)宜選取較高的壓比，使比功增加多且效率較高。,3.3.2提高燃?xì)廨啓C(jī)比功的措施,實(shí)用的再熱循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)只用一次再熱。再熱后工質(zhì)的溫度一般取T5* = T3*。但在T3*在很高時(shí)，為了減少再熱燃燒室冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難（因其進(jìn)口工質(zhì)的溫度已很高），可取T5*T3*。,間冷回?zé)嵫h(huán)示意圖,WR21間冷回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī),簡(jiǎn)單循環(huán)與ICR循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的油耗率對(duì)比,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能,為了提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率和比功，同時(shí)增大其單機(jī)

26、容量，著重點(diǎn)在于提高燃?xì)廨啓C(jī)的參數(shù)水平，如：燃?xì)獬鯗豑3*、壓縮比、空氣流量以及主要部件的效率等。 為此，需要采用耐高溫的合金材料來制作透平的通流部分和燃燒室的火焰管；設(shè)計(jì)先進(jìn)的葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，以及自動(dòng)化程度很高的、運(yùn)行安全可靠的調(diào)節(jié)控制和保護(hù)系統(tǒng)。,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能,圖3-12 CE公司機(jī)組之空氣流量隨年代的發(fā)展情況,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能,圖3-13 CE公司機(jī)組之壓縮比隨年代的發(fā)展情況,圖3-13 CE公司機(jī)組之壓縮比隨年代的發(fā)展情況,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能,圖3-14 CE公司機(jī)組之燃?xì)獬鯗睾透邷夭牧想S年代的發(fā)展情況,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參

27、數(shù)及性能,GE公司幾種型號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)的空氣流量、壓縮比以及燃?xì)獬鯗仉S年代的發(fā)展情況，大體上反映出世界范圍內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)主要參數(shù)的進(jìn)展。 GE公司、Siemens公司、ABB公司與西屋公司當(dāng)今幾種50周波的燃?xì)廨啓C(jī)之性能參數(shù)。它們代表了工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)的現(xiàn)有水平。,3.4現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)及性能,綜合以上各表的數(shù)據(jù)可知：現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的主要參數(shù)和性能都已獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到250MW；T3*恒定在1288-1300左右，單軸壓氣機(jī)的壓縮比已經(jīng)高達(dá)23-30，空氣流量為685kgs左右，發(fā)電效率在3638范圍內(nèi)變化。不久的將來，必將增至1427，發(fā)電效率將接近于40。當(dāng)然，航機(jī)改造的燃?xì)廨啓C(jī)的和發(fā)電效率早已超過此水平。,3-5 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)性能,一、聯(lián)合循環(huán)的基本方案 二、余熱鍋爐型燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的主要性能指標(biāo)