燃氣輪機復習題

1、電站 燃氣輪機課 程復 習 思考題1.詞語解釋：(1)循環(huán)效率：當工質完成一個循環(huán)時，把外界加給工質的熱能q轉化成為機械功lc的百分數(shù)。(2)裝置效率(發(fā)電效率)：當工質完成一個循環(huán)時，把外界加給工質的熱能q轉化成為電功ls的百分數(shù)。(3)凈效率(供電效率)：當工質完成一個循環(huán)時，把外界加給工質的熱能q轉化成為凈功le的百分數(shù)。(4)比功:進入燃氣輪機壓氣機的1kg的空氣，在燃氣輪機中完成一個循環(huán)后所能對外輸出的機械功(或電功)ls ( kJ/kg)，或凈功 le ( kJ/kg ).(5)壓氣機的壓縮比：壓氣機的出口總壓與進口總壓 之比。(6)透平的膨脹比：透平的進口總壓與出口總壓 之比。(

2、7)壓氣機入口總壓保持系數(shù) ：壓氣機的入口總壓與當?shù)卮髿鈮褐取?8)燃燒室總壓保持系數(shù)：燃燒室的出口總壓與人口總壓 之比。(9)透平出口總壓保持系數(shù) ：當?shù)卮髿鈮号c透平的排氣總壓之比。(10)壓氣機的等嫡壓縮效率：對于1kg同樣初溫度的空氣來說，為了壓縮達到同樣大小的壓縮比 ，等嫡壓縮功與所需施加的實際壓縮功之比。 一 (11)透平的等嫡膨脹效率：對于1kg同樣初溫度的燃氣來說，為了實現(xiàn)同樣的膨脹比，燃氣對外輸出的實際膨脹功與等嫡膨脹功之比。 (12)溫度比：循環(huán)的最高溫度與最低溫度之比。(13)回熱循環(huán)：在簡單循環(huán)回路中加入回熱器，當燃氣透平排出的高溫燃氣流經(jīng)回熱器時，可以把一部 分熱能傳

3、遞給由壓氣機送來的低溫空氣。這樣，就能降低排氣溫度，而使進到燃燒室燃料量減少，從而提高機組的熱效率。(14)熱耗率：當工質完成一個循環(huán)時，把外界加給工質的熱能q,轉化成機械功(或電工) Ic,Is或Ie的百分數(shù)。(15)最佳壓縮比(16)燃燒效率：一個小于 1的參數(shù)，用來描寫燃燒過程中燃料能量的實際利用程度。(17)間冷循環(huán)：采用為了減少壓氣機的耗功量，把氣體稍微加壓后，就引出來冷卻降溫，然后再使 之增壓，從而提高比功的這種分段冷卻、逐漸加壓方法的燃氣輪機熱力循環(huán)，就叫做間冷循環(huán)。(18)再熱循環(huán)：為了在 T3* 恒定的條件下增大透平的膨脹功，可以使燃氣在透平中稍微膨脹降溫后，把它抽出來再噴油

4、燃燒，使其溫度恢復到T3* ,然后再去膨脹，這樣，就可以增加燃氣在透平后幾級的的膨脹作功量，從而達到提高機組比功的目的。2、試證明，簡單循環(huán)與機組熱效率最大值對應的最佳壓縮比，必定大于與機組比功達到最大值對應 的最佳壓縮比。3.試說明，當壓縮比等于1時，燃氣輪機不可能有任何機械功輸出，而壓縮比很大，達到某個值時，燃氣輪機也沒有功輸出。答：在燃氣輪機理論循環(huán)的分析中，如果近似地認為所有過程平均等壓比熱容相等，并且不考慮壓損，這樣燃氣輪機的比功和內效率的解析式可分別表示為：和 -由以上兩式可見，當壓比時，比功和效率都為零。當壓比提高時，比功和效率都提高，但當提高到到所謂極限壓比：時，壓氣機耗功等于

5、渦輪膨脹功，比功和效率又等于零。4 .環(huán)境溫度的改變對燃氣輪機的輸出功率有什么影響？原因是什么？答：隨著環(huán)境溫度的的降低，燃氣輪機的比功和熱效率增大，同時，空氣的密度增大，流經(jīng)燃氣輪機的空氣質量流量增大，因而燃氣輪機的輸出功率增大。反之，隨著環(huán)境溫度的升高，燃氣輪機的輸出 功率減少。5 .一臺燃用天然氣的燃氣輪發(fā)電機的供電效率為38 %,天然氣的低位發(fā)熱量為38000kJ/Nm3,試求耗氣率(Nm3/kWh)和熱耗率(kJ/kWh)。解：熱耗率：氣耗率：6 .提高燃氣透平的燃氣初溫對燃氣輪機的效率有什么影響？ 答：隨著燃氣初溫的提高，燃氣輪機的效率不斷增大。7 .已知壓氣機進口空氣總溫為 28

6、8K,總壓為0.1013Mpa ,壓比為13.55,等嫡效率為 0.88 ,燃氣透平的 等嫡效率也為 0.88,環(huán)境的壓為 0.1013Mpa ,溫度比4.5,空氣的比熱容 cp= 1.01kJ/ (kg K) , 丫 = 1.4,試求燃氣透平的出口總溫。解：燃氣初溫：透平理論出口總溫：透平等嫡效率： 透平出口總溫:8 .詞語解釋:(1)壓氣機的基元級：在壓氣機級的某一半徑r的地方，沿半徑方向取一個很小在厚度r,然后沿圓周方向形成一個與壓氣機的軸線同心的正圓柱形薄環(huán)，在這個薄環(huán)內包括有壓氣機級的一列動葉柵和一列靜葉柵的環(huán)形葉柵。這組環(huán)形葉柵就是壓氣機的基元級。(2)壓氣機的級：一列動葉柵與它下

7、游方向的一列靜葉柵共同組成壓氣機的一個級。(3)反力度：氣流在動葉柵內的靜始增量與滯止始增量之比，即：(4)沖角：葉柵的幾何入口角與進氣角之差，即(5)基元級的流量：指單位時間內流過葉柵通流截面的氣體數(shù)量，通?？梢杂觅|量流量或體積流量來表不'。(P53)(6)壓縮比：是一個表示空氣通過壓氣機的級以后，壓力相對升高的參數(shù)，通常，它是一個無因次量，反映壓氣機級的增壓能力。(P53)(7)效率：是一個用來表示壓縮過程中能量轉換過程完善程度的性能指標。最常見的是等嫡壓縮效率。(P54)(8)載荷系數(shù)：是一個衡量壓氣機級外加機械功量的特性系數(shù)。(P54)(9)滯后角(落后角)：葉柵的幾何出口角與

8、氣流流出葉柵時的出氣角之差。(P57)9簡述軸流式壓氣機的工作過程。答：空氣從進氣道進入壓氣機，逐級地完成壓縮過程，壓力和溫度升高，最后從排氣道排出。10如何計算基元級中動葉柵與氣流之間的作用力和外加的機械功？答：葉片對氣流的軸向作用力：工作葉輪加給氣流的機械功：或 11 .簡述基元級中能量的轉換過程與原因。答：(1)外界通過工作葉輪上的動葉柵把一定數(shù)量的壓縮軸功傳遞給流經(jīng)動葉柵的空氣，一方面使氣流的絕對速度卻能增高，同時讓氣流的相對速度卻能降低，以促使空氣的壓力得以增高一部分。(2)隨后，由動葉柵流出的高速氣流在擴壓靜葉中逐漸減速，這樣，就可以使氣流絕對速度卻能中一部分 進一步轉化成為空氣的

9、壓力勢能，使氣體的壓力進一步增高。12 .軸流式壓氣機的葉片為什么需要扭轉？答：對于采用直葉片的壓氣機級來說，除了靠近平均半徑的地方以外，其他部分都會發(fā)生氣流的分享現(xiàn)象，這不僅會惡化壓縮效率，甚至使壓氣機無法正常工作。為此，就應該根據(jù)速度三角形沿葉片高度方向的變化規(guī)律來設計壓氣機級的葉片，這樣的葉片必然是扭葉片。13 .試分析軸流式壓氣機中的能量損失？答：通常，可以把壓氣機的能量損失概括為內部損失和外部損失兩大類型。(1)所謂內部損失是指那些會引起壓氣機中空氣的狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的能量損失，它們有以下幾種：在壓氣機通流部分發(fā)生的 摩擦阻力損失和渦流損失，徑向間隙的漏氣損失，級與級之間內氣封的漏氣

10、損失，工作葉輪或轉鼓斷面與氣流的摩擦鼓風損失。（ 2）所謂外部損失是指那些只會增加拖動壓氣機工作的功率，但不影響氣流狀態(tài)參數(shù)的能量損失，它們有以下幾個方面：損耗在支持軸承和止推軸承上的機械摩擦損失，經(jīng)過 壓氣機高太側軸端的外氣封泄露到外界去的漏氣損失。14 .簡要分析軸流式壓氣機發(fā)生喘振的原因。答：喘振現(xiàn)象的發(fā)生總是與壓氣機通流部分中出現(xiàn)的氣流脫離現(xiàn)象有密切關系。當氣流發(fā)生較大的脫離時，氣流就會朝著葉柵的進氣方向倒流，這就為發(fā)生喘振現(xiàn)象提供了前提。15 .簡要說明防止軸流式壓氣機發(fā)生喘振的措施。答：（1）在設計壓氣機時應合理選擇各級之間流量系數(shù)的配合關系，力求擴大壓氣機的穩(wěn)定工作范圍。（2）在

11、軸流式壓氣機的第一級，或者前面若干級中，裝設可轉導葉的防喘措施。（3）在壓氣機通流部分的某一個或若干截面上，安裝防喘放氣閥的措施。（4）合理地選擇壓氣機的運行工況點，使機組在滿負荷工況下的運行點，離壓氣機的喘振邊界線有一定安全裕量的措施。（5）把一臺高壓比的壓氣機分解成為兩個壓縮比較低的高、低壓壓氣機，依次串聯(lián)工作；并分別用兩個轉速可以獨立變化的透平來帶動的雙軸燃氣輪機方案，可以擴大高壓比壓氣機的穩(wěn)定工作范圍。0.1Mpa ,溫度為16 .燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)中，工質視為空氣?？諝膺M入壓氣機時的壓力為15Co循環(huán)增壓比Tt =17,燃氣輪機進口溫度為1673K。循環(huán)的p v圖及T s圖

12、見下圖。若空氣的比熱容cp=1.01kJ/ （kg K） , 丫 =1.4,試分析此循環(huán)。若燃氣輪機進口溫度為1273K,試分析此循環(huán)效率的變化解：燃氣輪機定壓加熱理想循環(huán)由收下四個過程組成的，即：A.理想絕熱的壓縮過程1f2; B.等壓燃燒過程2-3;C.理想的絕熱膨脹過程3f4; D.等壓放熱過程41從圖中可以看到：在理想絕熱的壓縮過程中，面積體1啰21就是理想絕熱壓縮功。在等壓燃燒過程中，面積2$1取32就是空氣在此過程中從外界吸入的即用q1。在理想絕熱的膨脹過程中，面積3s4s123就是理想絕熱膨脹功。在等壓放熱過程中，面積4s4s114就是燃氣在此過程中釋放給外界的熱能q2。在p-v

13、圖中，面積34123表示1kg空氣在燃氣輪機中完成一個循環(huán)后能夠對外界輸出的理想循環(huán)功;在T-s圖中，面積34123與2$佃32的比值就是機組的循環(huán)效率。那么定壓加熱循環(huán)的理論效率為:可以看出，按定壓加熱循環(huán)工作的燃氣輪機裝置的理論熱效率僅僅取決于增壓比，而和升溫比無 關；增壓比愈高，理論熱效率也愈高。所以，=55.49%17 .燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)中，壓縮過程若采用定溫壓縮，則可減少壓氣機耗功量，從而增 加循環(huán)凈功。在不采用回熱的情況下，這種循環(huán)1 2' 2 34 1（如圖）的熱效率比采用絕熱壓縮的循環(huán)1 23 4 1是增加了還是降低了，為什么？解：絕熱壓縮時：定溫壓縮時：所

14、以這種循環(huán)的熱效率比采用絕熱壓縮的循環(huán)增加了18 .燃氣輪機裝置的定壓加熱理想循環(huán)中，工質視為空氣，進入壓氣機的溫度t1 = 27C、壓力p1 =0.1MPa ,循環(huán)增壓比p =衛(wèi)2=15。在燃燒室中加入熱量q1 = 433kJ/kg ,經(jīng)絕熱膨脹到 p4=Pi0.1MPa o設比熱容為定值，試求： （1）循環(huán)的最高溫度；（2）循環(huán)的凈功量；（3）循環(huán)熱效率；（4）吸熱平均溫度及放熱平均溫度。解：一一由可得,19 .在燃氣輪機理論循環(huán)的分析中，如果近似地認為所有過程平均等壓比熱容相等，即：Cpt c Cpv c Cpq c Cp和r1fti r，并且不考慮壓損，即 名：=8：=£砧，

15、這樣燃氣輪機內效率的解析式 p py pg pt y可表示為：*設 Cp=1.092 kJ/kg.K, e =11 , ny=0.89, =0.99, '=0.90, r=1.4,壓氣機進氣溫度 T0=298K,求透平前溫度丁3為1223K, 1323K, 1573K時燃氣輪機的內效率。并分析匕對燃氣輪機內效率的影響。解：當時，當時，當時，可見，當壓氣機進氣溫度不變時，隨著透平前溫度的增高，燃氣輪機內效率增高。20 .簡述燃氣輪機燃燒室的工作過程的特點。答：（1）由于燃燒室進口氣流速度較高，在如此高速下組織燃燒，無論從穩(wěn)定火焰或降低壓力損失方面考慮，都要采取專門措施，如設置擴壓器、火焰

16、管頭部進氣裝置等。（2）利用火焰管開孔規(guī)律來控制氣流分配，其中一部分空氣主要是參加燃料的燃燒，另一部分空氣主要是與高溫燃燒產(chǎn)物摻混，以降低燃燒室出口的燃氣溫度，這樣才能滿足燃燒與渦輪要求的進口溫度。（3）必須組織一部分空氣冷卻火焰管壁面。（4）對液體燃料，必須用噴嘴將它霧化，以加速其蒸發(fā)汽化，從而迅速形成與空氣混合的可燃混合氣。（5）在燃燒室結構設計中，需要仔細考慮熱膨脹問題。21 .從結構上燃氣輪機燃燒室通?？煞譃槟膸最?？各有什么優(yōu)缺點？答：從結構上燃氣輪機燃燒室通?？梢苑譃椋簣A筒型、分管型、環(huán)管型以及環(huán)形。（1）圓筒型燃燒室的最大優(yōu)點是：結構簡單；機組的全部空氣渡過一個或兩個燃燒室，能適應

17、固定式燃氣輪機的結構特點，便于與壓氣機和透平配裝；裝拆容易。由于燃燒室的尺寸比較大，因而在流阻損失較小的前提下，比較容易取得燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好的效果。其缺點是：燃燒熱強度低；笨重，金屬消耗量大；而且難于作全尺寸燃燒室的全參數(shù)試驗，致使設計和高度比較困難。（2）分管型燃燒室的優(yōu)點是：燃燒空間中空氣的流動模型與燃料炬容易配合，燃燒性能較易組織，便于解體體檢和維護。由于流經(jīng)燃燒室的空氣流量只是整個機組進氣問題的1/n,因而燃燒室便于在試驗臺上作全尺寸和全參數(shù)的試驗，試驗結果可靠而且節(jié)省費用。它的缺點是：空間利用程度差、流阻損失大，需要用聯(lián)焰管傳焰點火，制造工藝要求高。（3）環(huán)型燃燒室具有體積小

18、、重量輕，流阻損失小，聯(lián)焰方便、排氣冒煙少，火焰管的受熱面積小，發(fā)展?jié)摿Υ蟮纫幌盗袃?yōu)點，是一種很有發(fā)展前途的結構形式。它特別適宜與軸流式壓氣機匹配。但是由于燃燒空間彼此溝通，氣流與燃料炬不容易組織，燃燒性能較難控制，燃氣出口溫度場受進氣流場的影響較大而不易保持穩(wěn)定，同時，由于需要用機組的整個進氣量作燃燒試驗，試驗周期長而耗費大，加上結構的剛性差，在機組上又不便于解體檢查，致使這種燃燒室曾長期未獲廣泛使用，但目 前正在迅速發(fā)展之中（ 4） 環(huán)管型燃燒室是一種介于環(huán)型和分管型燃燒室之間的過渡性結構型式。它兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點，但卻繼承了重量較大，火焰管結構復雜，需要用聯(lián)焰管點火，制造工藝要求高等缺點。它

19、適宜與軸流式壓氣機配合工作，能夠充分利用由壓氣機送來的氣流的動能。在目前應用得還相當廣泛。22 .為什么燃燒室能在高溫下工作？答：選用耐高溫材料；合理控制燃燒室溫度；可靠的冷卻保護措施。23 .為什么擴散燃燒型燃燒過程必然會產(chǎn)生較多的“熱 NOx ”污染物？減少這些污染物可以采用哪些措 施？答：（1）擴散燃燒，火焰面上的，其溫度甚高，通常為理論燃燒溫度，它總是高于空氣中的與起化學反應而生成時的起始溫度。因而按這種方式組織的燃燒過程必然會產(chǎn)生數(shù)量較多的“熱 NOx ”污染 物。（ 2） 為了減少這些污染物，可以采取三種措施，即：A. 在高負荷條件下，向擴散燃燒的燃燒室中噴射一定數(shù)量的水或水蒸氣，

20、借以降低燃燒火焰的溫度；B. 在余熱鍋爐中安裝所謂的選擇性催化還原反應器（SCR） ; C.采用催化燃燒法。24 .為了克服均相預混方式的喘流火焰?zhèn)鞑ト紵椒ǖ娜秉c，可以采取哪些措施？答：（1）合理地選擇均相預可混混合物的實時摻混比和火焰和溫度。（2）適當增大燃燒室的直徑或長度，以適應火焰溫度較低時，火焰?zhèn)鞑ニ俣缺容^低的特點。（3）必要是在低負荷工況下仍然保留一小股擴散燃燒火焰，以防燃燒室熄火，并使?jié)M足燃氣輪機燃燒室負荷變化范圍很寬的要求。（4）合理地控制均相預混可燃混合物從調節(jié)閥噴口到燃燒區(qū)之間的輸運時間，不使與燃燒室火焰管的共振周期重合，以防燃燒室發(fā)生振蕩燃燒現(xiàn)象。（5）采用分組燃燒方式以

21、擴大負荷的變化范圍。25 .為什么采用分級燃燒方式可以擴大燃氣輪機負荷的變化范圍？答：采用分組燃燒方式時，供入各級燃燒區(qū)的燃料量是根據(jù)機組負荷量的變化而不斷改變的。26 .說明干式低Nox燃燒室工作原理。答：采用均相預混方式的湍流火焰?zhèn)鞑ト紵椒?，把燃料蒸氣（或天然氣）與氧化劑（空氣）預先混合成為均相的、稀釋的可燃混合物，然后使之以湍流火焰?zhèn)鞑サ姆绞酵ㄟ^火焰面進行燃燒，那時，火焰面的燃燒溫度與燃料和空氣實時摻混比的數(shù)值相對應。通過對燃料與空氣實時摻混比的控制，使火焰面的溫度永遠低于1650，這樣就控制“熱 NOx ”生成。27 .燃氣透平為什么能在高溫下工作？答：選用耐高溫材料；合理控制燃燒室

22、溫度；可靠的冷卻保護措施。28 .燃氣透平初溫是如何定義的？答：目前有定義燃氣透平初溫的三種方法，即： A.燃燒室的出口溫度 ；B.燃氣透平第一級噴嘴環(huán)后的燃氣溫度 ；C.以進入燃氣透平的所有空氣流量計算的平均溫度。29 .說明軸流式燃氣透平的工作原理。答：高溫高壓的燃氣在透平中作連續(xù)穩(wěn)定的絕熱流動，逐級完成膨脹過程，推動工作葉輪旋轉作功。30 .試說明基元級中燃氣能量的轉換關系。答：31 .試說明高溫高壓的燃氣在透平中作功的過程和原因。答：(1)首先，在噴嘴環(huán)中使燃氣發(fā)生膨脹過程，以增高氣流的流動速度，這樣，就能把燃氣本身所具有的能量 ，部分地轉化成為氣流的動能。在這個過程中燃氣的壓力、溫度

23、 和熱始 都被降低了，但其比體積則增大，而速度 卻增高了。由于當時燃氣與外界尚無熱能和功量的交換，因而燃氣的滯止始值和滯止溫度 是維持恒定不變的，可是滯止壓力則由于不可逆現(xiàn)象的存在，將略有降低。隨后，將高速的燃氣噴向裝有動葉柵的工作葉輪。利用燃氣在流過動葉柵流道時所發(fā)生的動量的變化關系，可以在動葉柵中產(chǎn)生一個連續(xù)作用的切向推力，借以推動工作葉輪轉動，并對外作功。(3)在工作葉輪中燃氣的作功過程有兩種方案可循。在沖動式透平級中，氣流流過動葉柵時一般不再繼續(xù)膨脹了，因而在動葉柵的前后，燃氣的壓力、溫度 和相對速度的大小幾乎不再發(fā)生變化；但是絕對速度和滯止始值必然都有相當程度的降低。屆時，燃氣絕對速

24、度卻能的減少量將全部轉化為燃氣對外界所作的膨脹軸功。但是，在反動式透平級中，氣流流過動葉柵時還會繼續(xù)膨脹。因而在動葉柵的前后，燃氣的壓力、溫度 和始值 都將進一步下降，而其比體積和相對速度卻有所增大。當然，膨脹終了時燃氣的絕對速度和滯止始值也都會有相當程度的降低。在這種情況下，燃氣流經(jīng)工作葉輪時所發(fā)生的絕對速度動能與相對速度動能變化量的總和，將全部轉化為燃氣對外界所作的膨脹軸功。32 .詞語解釋：燃氣透平的基元基：燃氣透平的級：一列靜葉和一列動葉組成一個最基本的透平“級”。中弧線： 葉型中所有內切圓的圓心連線，它可以是一個圓弧、拋物線，或者是某一種光滑的弧形曲線。柵距t:在兩個相鄰的葉片上，同

25、位點之間沿額線方向的距離。安裝角：葉型外弦線與后額線之間的夾角。(6)幾何入口角與幾何出口角 ：中弧線在葉型入口邊和出口邊的切線與前、后額線之間的夾角（ 7 ）燃氣透平的基元級：在透平級的某一半徑r 的地方，沿半徑方向取一個很小在厚度 r ，然后沿圓周方向形成一個與壓氣機的軸線同心的正圓柱形薄環(huán)，在這個薄環(huán)內包括有壓氣機級的一列動葉柵和一列靜葉柵的環(huán)形葉柵。這組環(huán)形葉柵就是燃氣透平的基元級。（ 8 ）透平動葉中等熵焓降整個級的總等熵焓降之比，通常也稱為熱力學反動度。透平動葉中氣體能量轉換成的作功量與整個級的總作功量之比，通常也稱為運動學反動度。（ 9 ）沖角：葉柵的幾何入口角與進氣角之差，（

26、10 ）中弧線：葉型中所有內切圓的圓心連線，它可以是一個圓弧、拋物線，或者是某一種光滑的弧形曲線。（ 11 ）滯后角：是指在輸入軸開始轉動時, 由于有齒側隙存在, 輸出軸滯后一個角度才開始轉動, 即輸出軸滯后于其理論位置的轉角（ 12 ）弦線：葉型內弧側進口邊與出口的公切線，又稱外弦（ 13 ）出口邊的厚度一般出口邊的型線是做成圓弧型的，其厚度就是出口邊圓弧的直徑（ 14 ）葉型剖面的幾何形狀：它是決定葉型形狀的關鍵尺寸，又稱型線（ 15 ）弦長 : 在葉片入口邊到出口邊之間沿弦線方向的距離，它表示葉型大小的特征尺寸（ 16 ）載荷系數(shù)：是衡量壓氣機級外加機械功量的特性系數(shù)17 7） 葉型折轉

27、角：中弧線入口端的切線與出口端的切線之間的夾角18 8） 相對柵距：t=t/b 表示葉柵中葉型排列的疏密程度19 9） 葉柵寬度：葉柵在軸線方向的尺寸33 .分析透平級中能量的損失。答：像壓氣機級那樣，透平級中會發(fā)生型阻損失、端部損失、徑向間隙的漏氣損失等那些會影響透平級中燃氣的狀態(tài)參數(shù)的內部損失，此外，還有由于氣流離開透平動葉柵時，因具有一定的絕對速度，而帶走的余速損失。34 .大型燃氣透平葉片為什么必須做成扭曲的？答：對于長葉片來說，在同一個轉速下，葉片根部與頂部的圓周速度和 就會相差很大。在設計這種葉片時，假如對這個因素不加注意，而仍然采用直葉片結構，就會在葉片進口處造成氣流脫離現(xiàn)象，致

28、使透平效率嚴重惡化。因而為了提高透平級的效率和作功能力，必須采用扭葉片。35 .與壓氣機比，為什么軸流試燃氣透平的級數(shù)少而效率比較高？答：在壓氣機中，為了避免氣流流過壓氣機葉柵時發(fā)生嚴重的脫離現(xiàn)象，通常，總是把壓氣機葉型的彎曲角 限制在 45°角以內。隨著壓氣機葉型彎曲角 的減小，必然會導致氣流流經(jīng)動葉柵時值的減少。這就是說：當壓氣機葉型的角受限制時，也正意味著外界通過工作葉輪和動葉柵傳遞給1kg 空氣的壓縮軸功必將受到了限制，即壓氣機級的壓縮比受到了限制。在透平中，由于在透平葉柵中氣流的膨脹加速過程，附面層的厚度較薄，不易發(fā)生氣流的脫離現(xiàn)象，氣流的折轉角可以設計得很大，即遠遠大于，

29、因而透平級的膨脹比就可以加大很多，而級的效率卻仍然能夠保持相當高的水平。36 .能夠查閱燃氣透平的特性曲線和燃氣輪機的聯(lián)合運行曲線。37 .比較軸流式壓氣機與軸流式透平的相同點與不同點。38 .燃氣輪機整體式結構的含義？答：壓氣機、燃燒室和燃氣透平，包括壓氣機進氣機匣和燃氣透平的排氣擴壓機匣，彼此聯(lián)接成為一個整體，安裝在同一個底座上。39 .GE 公司生產(chǎn)的燃氣輪機中，壓氣機的轉子采用什么型式的結構？它有什么優(yōu)缺點？答：壓氣機的轉子采用了外圍拉桿螺栓聯(lián)接的盤鼓式的轉子結構型式。盤鼓式的轉子把各級輪盤在接近輪緣處的鼓環(huán)，用多根細而長的拉桿螺栓，彼此壓緊而連接成為一體的，因而它在接近輪緣處是一個轉

30、鼓，這樣，可以使轉子具有很好的剛性。轉子旋轉時產(chǎn)生的離心力則是依靠輪盤承受的，致使這種轉子也能具有很好的強度。40 .影響燃氣輪機維修周期的“維修時間因素”和“起動因素”有哪些？答：燃料的種類；燃燒溫度的設定；蒸汽/水的噴注量；機組甩負荷與否；起動速率；高溫煙氣通道硬件所用的材料。41 .能夠計算“維修時間因素”和“起動因素”。42 .燃用天然氣的大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為什么要采用“三壓汽水發(fā)生系統(tǒng)？答：為了降低余熱鍋爐的排氣溫度，充分利用燃氣的余熱。43、絕熱壓縮過程中的損失、燃燒室中的壓力損失（假定與外界沒有熱交換）、以及絕熱膨脹過程的損失，如何在T-s 循環(huán)圖上表示？T-s 循環(huán)圖上

31、的實際循環(huán)面積是否等于有效比功？答：詳見P17的圖2-2a）以及P17-18的相關內容。第二問的答案在該部分內容的最后。44、 簡述對軸流式壓氣機的性能要求。答：（1） .增大壓氣機的空氣流量（ 2） .提高單轉子壓氣機的壓縮比（ 3） .改善壓氣機的效率（ 4） . 改善壓氣機的運行穩(wěn)定范圍（ 5） .結構緊湊，堅固耐用，便于制造45、簡述燃氣輪機燃燒室的工作過程的特點及其性能指標。答：燃氣輪機燃燒室的工作過程具有：.高溫；.高速；.高燃燒強度；.高余氣系數(shù)；.運行參數(shù)變化劇烈；.要求燃用多種燃料等一系列特點。性能指標：燃燒穩(wěn)定性好，在任何運行工況下都不會發(fā)生熄火或強烈的火焰脈動以及振蕩燃燒

32、現(xiàn)象；燃燒效率高，通常，在滿負荷工況下要求達到99%左右，怠速工況下不宜低于 90%;燃燒火焰短，不致伸入燃氣透平；出口溫度場均勻，或者按設計所要求的溫度場規(guī)律分布；流阻損失小，相對總壓降大約為3%-6%;結構緊湊、輕巧、單位時間內能在單位體積的燃燒空間內燃盡更多的燃料，燃燒熱強度大約是35-190W/(N - M);點火性能好；高溫元件冷卻良好，嚴防燒壞或發(fā)生翹曲變形，火焰管的最高壁溫一般不超過800 C、最好能控制在700-750 ；火焰管應有數(shù)千到上萬小時的使用壽命；排氣中污染的含量符合環(huán)境保護條例的規(guī)定。46、從結構上燃氣輪機燃燒室通?？煞譃槟膸最?？各有什么優(yōu)缺點？答：可分為圓筒型、分

33、管型、環(huán)管型、環(huán)型。圓筒型：結構簡單、便于維修、使用壽命長。缺點是：空間利用率差、比容積熱強度較低，不適用于要求結構緊湊的機組。分管型：較易組織良好的燃燒過程，且調試時所消耗的人力和物力都較小，比較容易從燃氣輪機上拆卸，檢修方便。缺點：結構較復雜，空間利用率不高，重量較重需冷卻保護的火焰表面相對較多，啟動點火時火焰管間傳焰性能差，出口溫度沿周向不均勻度大，燃燒室與直流布置地壓氣機和渦輪流路不適應，采故需用型線復雜地管道過度且壓力損失較大。環(huán)型：管道型線和結構都較為簡單，壓力損失也小。不需要連焰管傳焰，不存在啟動點火的傳焰問題。缺點：調試時消耗空氣量打、尤其匹配難度大、組織燃燒較難。由于對進口流

34、場比較敏感，故不易獲得穩(wěn)定的出口流場。環(huán)形火焰管由于剛性差，早高溫下易發(fā)生變形。另外從檢修方面看，這種燃燒室的拆卸比較困難。環(huán)管型：優(yōu)點：燃燒過程在尺寸較小的火焰管內進行，油氣匹配較好，這對組織燃燒有利。在調試燃燒室時，可在有1 到 3 個火焰管組成的扇形段中進行，由于所需空氣量少，有利于調試工作。尺寸比較緊湊。主要缺點：燃燒室進口段流動比較復雜，故擴壓器設計困難，同時它也存在傳焰問題。47、簡述擴散燃燒型燃燒室的工作過程。為什么燃燒室能在高溫下工作？答：由壓氣機送來的壓縮空氣，在逆流進入遮熱筒與火焰管之間的環(huán)腔時，因受火焰管結構形狀的制約，將分流成為幾個部分，逐漸流入火焰管，以適應空氣流量與

35、燃料流量的比值總是要比理論燃燒條件下的配比關系大很多的特點。其中的一部分空氣稱為“一次空氣”，它分別由旋流器、端部配器蓋板、過渡椎頂上的切向孔以及開在火焰管前段的三排一次射流孔，進到火焰管前端的燃燒區(qū)中去。在那兒，它與由燃燒噴嘴噴射出來的液體燃料或天然氣，進行混合和燃燒，轉化成為1500 -2000的高溫燃氣。這部分空氣大約占進入燃燒室的總空氣量的25%；另一部分空氣稱為“冷卻空氣”，它通過許多排開在火焰管壁面上的冷卻射流孔，逐漸進入火焰管的內壁部位，并沿著內壁的表面流動。這股空氣可以在火焰管的內壁附近形成一層溫度較低的冷卻空氣膜，它具有冷卻高溫的火焰管壁、使其免遭火焰燒壞的作用。此外，剩下來

36、的那一部分空氣則稱為“干凈空氣”或“摻混空氣”，它是由開在火焰管后段的混合射流孔，射到由燃燒區(qū)流來的1500-2000 的高溫燃氣中去的，它具有摻冷高溫燃氣，使其溫度比較均勻地降低到透平前燃氣初溫設計值的作用48、。了解GE公司設計的 DLN燃燒室、ABB設計的環(huán)境型(EV)燃燒室、Siemens的干式低 Nox 的混合型燃燒室的工作過程。49、了解燃燒室的變工況特性。答：在燃氣輪機的實際運行中，像壓氣機和燃氣透平的情況一樣，燃燒室也會在偏離設計工況的條件 下工作。那時流經(jīng)燃燒室的空氣流量、溫度、壓力、速度以及燃料消耗量都會發(fā)生變化，相應地，燃燒室的工作性能，例如燃燒效率n總壓保持系數(shù) 占、壁

37、面溫度、出口溫度場等，都會發(fā)生一定的Yy變化。為了配合整臺燃氣輪機變工況特性的研究，我們也有必要了解當機組的負荷變化時，燃燒室的某些特性是如何變化的。(燃燒效率n與機組負荷的關系曲線以及燃燒室的t與機組負荷的關系曲線1Y見書本P103)在燃燒室的變工況性能中，必須充分注意的另一個指標是貧油熄火極限問題。這個只對于 機組的安全運行有直接影響，這個指標只能通過燃燒室試驗測得。在燃燒室的調試過程中，人們應確 保燃燒室在機組可能出現(xiàn)的任何工況下，都不會發(fā)生熄火，而且在負荷驟增或驟減的動態(tài)過程中，也 不至于有熄火的任何危險。50、簡述燃氣透平的作用。答：燃氣透平的作用是：把來自燃燒室的、蘊儲在高溫高壓燃

38、氣中的能量轉化為機械功，其中一部分 用來帶動壓氣機工作，多余的本分則作為燃氣輪機的有效功輸出，去帶動外界的各種負荷。51、簡述軸流式燃氣透平的性能要求。*(1)提高燃氣透平的燃氣初溫已。因為它是改善燃氣輪機的效率和增大比功的重要因素。(2)改善燃氣透平的效率。(3)在保證燃氣透平效率的前提下，增高透平級的膨脹比，以適應高效、大功率燃氣輪機中壓氣機的*壓縮比 S不斷增大的需要，力求燃氣透平的級數(shù)不至于過多。(4)增大燃氣透平的通流能力，以適應大功率燃氣輪機中空氣流量不斷增大的需要。結構的緊湊性和耐用性，特別是透平葉片的使用壽命必須以I04h計算。此外，透平部件應便于制造。52、基元級中燃氣流施加

39、于動葉柵的作用力何機械功如何計算？答：周向分力 Pu =ma(Wlu-W2u)軸向分力 Pa = ma(W2aWla) + (PlP2)tma沒秒鐘流過工作葉片的氣體質量；Wla、W2a動葉柵進口與出口處相對速度Wl與W2的軸向分速度；Wlu、W2u 動葉柵進口與出口處相對速度Wi與W2的周向分速度；t動葉柵的一個間距寬度。機械外功：ly=u(Wlu-W2u) = uW u式中Wu標志著氣流在圓周方向扭轉的量，簡稱為扭速。53、比較軸流式壓氣機與軸流式透平的相同點與不同點。答：書本 P132-13654、為什么要對壓氣機通流部分進行清洗？答：壓氣機通流部分污染，致使壓氣機效率降低，特性曲線變壞，啟動時壓氣機耗功增加，出現(xiàn)起動機功率不足現(xiàn)象而導致啟動失敗55、產(chǎn)生“熱懸掛”的原因是什么？答：P189熱懸掛 發(fā)生在啟動機脫扣以后，機組轉速停止上升，運行聲音異常，若繼續(xù)增加燃料流量， 透平前溫升高，而轉速卻不上升，反而呈現(xiàn)下降的趨勢，最終導致啟動失敗。熱懸掛的主要原因：啟動過程線太靠近壓氣機的喘振界線56. 一臺燃用