燃?xì)廨啓C(jī)裝置考試復(fù)習(xí)

1、燃?xì)廨啓C(jī)裝置考試題目全解一、填空（28分）28空共28分1. 燃燒室的能量轉(zhuǎn)化指標(biāo)為：燃燒效率，是指化學(xué)能釋放的程度和熱能利用的程度。熱損失有：化學(xué)不完全燃燒損失，物理不完全燃燒損失，散熱損失2. 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)熱力參數(shù)有：壓比，壓氣機(jī)出口氣流滯止壓力和進(jìn)口氣流滯止壓力之比溫比，循環(huán)最高滯止溫度與最低滯止溫度之比性能參數(shù)有：比功wn，單位質(zhì)量工質(zhì)的輸出功/單位流量工質(zhì)發(fā)出的功率效率，裝置輸出的有用功與輸入的燃料熱值之比有用功系數(shù)，又叫功比，裝置比功與透平發(fā)出的功率之比3 燃燒室的燃料空氣配比關(guān)系表達(dá)方式有：空氣過量系數(shù)，燃料空氣比可能發(fā)生的熄火情況：濃態(tài)熄火，稀態(tài)熄火4 回?zé)崞鞣譃椋涸偕?，表?/p>

2、式（表面式分為管型，管翅型）兩類壓損：燃?xì)鈧?cè)對性能的影響是空氣側(cè)的倍5. 變工況性能的影響因素有：熱力循環(huán)，各部件特性，軸系方案，負(fù)荷特性6. 變工況性能的計算方法：記住以下一句話即可 利用各部件的變工況特性曲線和功率、轉(zhuǎn)速、流量、壓比四個參數(shù)的平衡關(guān)系來求解變工況性能：即各部件（壓氣機(jī)、渦輪、燃燒室、進(jìn)排氣管、回?zé)釟猓┑淖児r性能以及功率、轉(zhuǎn)速、流量、壓比四個基本平衡方程7. 燃燒室類型：按布置形式分：圓筒形，分管型，環(huán)管型，環(huán)形；按氣流流過分：順流式，逆流式，角流式，旋風(fēng)式。二、選擇（30分）三選一，每題三分1. 有關(guān)回?zé)嵫h(huán)的性質(zhì)利用透平的排氣預(yù)熱進(jìn)入燃燒室的氣體，只要存在溫差，即可回?zé)?/p>

3、理想回?zé)嵫h(huán)與理想簡單循環(huán)相比，可以提高效率，但是比功不變理想回?zé)嵫h(huán)的效率同溫比和壓比都有關(guān)溫比一定時，壓比增大，效率降低（因?yàn)榛責(zé)釡夭頣4-T2降低）；壓比一定時，溫比增大，效率增高一般回?zé)岷烷g冷技術(shù)同時運(yùn)用，使得間冷回?zé)嵫h(huán)的比功、效率都增加2. 關(guān)于理想、實(shí)際循環(huán)的比較非等熵過程；燃燒室中存在流動的壓力損失和不完全燃燒損失；燃?xì)夂涂諝獾臒崃π再|(zhì)不同；兩者的流量差別；熱損失、泄露損失、摩擦損失、傳動輔機(jī)耗功等其他損失3. 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)三種方式各有什么特點(diǎn)分為無補(bǔ)燃余熱鍋爐、有補(bǔ)燃余熱鍋爐、增壓鍋爐三種都是利用透平排出的氣體繼續(xù)進(jìn)入蒸汽輪機(jī)內(nèi)做功，使得燃機(jī)排氣能量更多利用無補(bǔ)燃型的由于

4、燃?xì)馔钙脚艢馑腿胗酂徨仩t來加熱蒸汽輪機(jī)的給水，故朗肯循環(huán)的最高溫度一定小于燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度，且蒸汽輪機(jī)的功率只有燃?xì)廨啓C(jī)的一半左右，機(jī)組的輸出功率小；而有補(bǔ)燃型該溫度不受燃機(jī)排氣溫度的限制，故而蒸汽輪機(jī)的功率可以很高；增壓鍋爐型則把燃燒室和鍋爐合二為一。4. 壓氣機(jī)、透平對裝置性能的影響注意標(biāo)記：壓氣機(jī)的下標(biāo)是c,透平的下標(biāo)是t；下標(biāo)s表示等熵過程（理想過程）透平內(nèi)效率（t）對裝置的比功（wn）影響具有放大作用，放大系數(shù)為1/壓氣機(jī)內(nèi)效率（c）對裝置的比功影響小于透平內(nèi)效率的影響，放大系數(shù)約為(1/)-1透平內(nèi)效率對裝置的熱效率（）影響為：變化為t變化的1/壓氣機(jī)內(nèi)效率對裝置的熱效率（）影響為

5、：c對影響小于(1/)-1注解：上述的“影響”指的是比如壓氣機(jī)/透平內(nèi)效率改變了多少，造成裝置熱效率變化了多少，是壓氣機(jī)/透平內(nèi)效率的變化率與裝置熱效率的變化率之間的比值5. 間冷循環(huán)壓氣機(jī)壓比的分配間冷循環(huán)是指壓縮過程中將工質(zhì)引出間冷后再回到壓縮機(jī)內(nèi)繼續(xù)壓縮以完成壓縮過程的循環(huán)，可以增加循環(huán)的比功不過以熱效率的降低為代價。（間冷使得壓縮過程氣體的溫度降低，有利于減少壓氣機(jī)所耗的壓縮功使得比功增加）為了使得壓縮循環(huán)耗功最少，假設(shè)n-1次間冷將壓氣機(jī)分為n級，則1=2=n=1/n時取得最小值，此時對應(yīng)的比功最大。（為壓氣機(jī)的總壓比，=i）6. 變工況串聯(lián)透平膨脹比再分配的規(guī)律當(dāng)透平的膨脹比變化時

6、，透平的各級膨脹比都隨之變化，但是各級的變化程度不同。結(jié)論：當(dāng)透平總的膨脹比下降時，高壓透平的膨脹比下降較慢，低壓透平下降的比較快故實(shí)際中采用2/L的分軸方案：適合帶牽引，適合帶動變速負(fù)荷7. 實(shí)用的分軸方案分軸方案是指采用一個壓氣機(jī)和兩個透平，表示的格式為2/某特定字母（H高壓透平；L低壓透平；P并聯(lián)透平），2代表軸數(shù)，字母表示帶動負(fù)荷的透平，那么另一個透平就是帶動壓氣機(jī)了（和壓氣機(jī)同軸）8. 大氣條件對燃機(jī)的影響大氣溫度升高，機(jī)組功率下降，效率下降；大氣壓力升高，機(jī)組功率上升，效率不變或有可能減少；海拔上升（意味著大氣溫度下降壓力下降，將兩個綜合考慮），機(jī)組功率正負(fù)抵消，不受影響，效率提高

7、9. 起動過程中軸上的扭矩關(guān)系起動：燃?xì)廨啓C(jī)從靜止到空載工況的過程，分為三階段。冷加速：外界動力源帶動轉(zhuǎn)子達(dá)到點(diǎn)火的轉(zhuǎn)速，到15%20%n0時才噴油點(diǎn)火熱加速：點(diǎn)火后，T3溫度升高，當(dāng)透平的出力逐漸升高直至達(dá)到壓氣機(jī)的耗功時，達(dá)到一平衡點(diǎn)，此時轉(zhuǎn)速為自持轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于自持轉(zhuǎn)速后才可脫扣（撤去起動時候的外動力源），此時為脫扣轉(zhuǎn)速nb繼續(xù)熱加速：由脫扣轉(zhuǎn)速自行加至空載額定轉(zhuǎn)速n0小于自持轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)扭矩大于透平的，大于自持轉(zhuǎn)速后，透平的扭矩大于壓縮機(jī)的。10. 關(guān)于機(jī)組各個部件的流量及等效流量的概念Gt=G+Gf-Gcl+Gcl上式中，G表示壓縮機(jī)壓縮的空氣流量，Gt表示流經(jīng)透平做功的混合氣流量

8、，加入燃燒室的燃料流量為Gf，工程上，一般從壓縮機(jī)出口的氣體中抽一部分氣體冷卻高溫部件（燃?xì)廨啓C(jī)的透平葉片），抽的冷卻氣體流量為Gcl，而在抽的冷卻用氣完成冷去過程后，再次送入透平內(nèi)部做功，雖然此部分做功能力低于主流燃?xì)?，故把它折合成與主流燃?xì)庾龉δ芰ο嗤摹爱?dāng)量”空氣量Gcl三、分析（22分）三題一共22分1. 理想簡單、回?zé)?、間冷循環(huán)工作過程T-S圖以及回?zé)?、間冷對提高比功，效率有什么影響。以回?zé)嵫h(huán)為例比較分析如下：（兩者溫度壓力參數(shù)相同）和簡單循環(huán)相比，回?zé)嵫h(huán)不能提高比功，從T-S圖上可以看出，wn不變和簡單循環(huán)相比，回?zé)嵫h(huán)可以提高機(jī)組效率，從T-S圖上可以看出，wn不變，但回?zé)嵫?/p>

9、環(huán)的吸熱量小于簡單循環(huán)的，由效率=比功/循環(huán)吸熱量，知回?zé)嵫h(huán)效率更高。從數(shù)學(xué)表達(dá)式來看，回?zé)嵫h(huán)的效率=1-（k-1/k）/，可知溫比一定，降低壓比可以提高效率；壓比一定時，增加溫比可以提高效率2. 燃燒室中氣流為什么要組織，怎樣組織。原因：由于燃燒室中的燃燒過程具有高溫、高速、高空氣過量系數(shù)、高熱強(qiáng)度、工質(zhì)參數(shù)變化范圍寬以及可燃用多種燃料的特點(diǎn)，燃燒室的工作條件惡劣為了使得燃燒室的各個性能指標(biāo)盡量高，保證燃料更好地燃燒，故而要求燃料和空氣配比的合適，燃燒區(qū)有較高的溫度，保持燃燒區(qū)有適當(dāng)?shù)目諝饬鲃樱ūＷC氧氣的供應(yīng)和火焰的穩(wěn)定），而這些都需要燃燒室氣流的組織來實(shí)現(xiàn)燃燒室氣流的組織包括空氣流的組

10、織和燃料流的組織空氣流的組織：空氣分流：燃燒室工作有高空氣過量系數(shù)和高速的特點(diǎn)，采用擴(kuò)壓器和火焰穩(wěn)定器采取分流的方法將空氣分為一次空氣和二次空氣；一次空氣供入采取將一次空氣分別通過旋流器和開在火焰筒前端的幾排一次射流孔供入燃燒區(qū)，該方法可以保證燃燒室具有更寬廣的符合變化范圍，因?yàn)榇藭r燃燒室具有“一次空氣自調(diào)特性”：負(fù)荷低時，位于火焰長度之外的射流孔供入的空氣不回射入燃燒火焰，不會參與燃燒使得燃燒溫度下降，保證燃燒情況仍然良好，高負(fù)荷時，火焰變長，后幾排射流孔供入的空氣直接射入火焰中，即使補(bǔ)充所需氧氣，這種能夠隨著火焰長度的伸縮而自動調(diào)節(jié)參與燃燒反應(yīng)的一次空氣量的特性就是“一次空氣自調(diào)特性”火焰

11、穩(wěn)定：由旋流器進(jìn)入火焰筒前部的一次空氣，由于旋流器葉片導(dǎo)流，會旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)入燃燒區(qū)后，離心力使得很大一部分氣流被甩到火焰筒壁附近，形成螺旋運(yùn)動的環(huán)狀空氣層，被稱為“一次空氣的主流區(qū)”，即順流區(qū)：氣流速度與來流速度相同，氣流速度快溫度低含氧豐富，為燃燒區(qū)提供新鮮空氣，但由于順流區(qū)的離心作用，會對火焰筒中心部位的氣流產(chǎn)生抽吸作用，故在軸線附近形成低壓，形成回流區(qū)：氣流速度與支流相反，氣流溫度高速度快，主要為燃燒產(chǎn)物，這股反向流動的高溫燃?xì)馄鋵?shí)是一個可靠而穩(wěn)定的點(diǎn)火源，可以保證一次點(diǎn)火成功后就可以連續(xù)燃燒，成為“自續(xù)點(diǎn)火方式”；此外，回流延長反應(yīng)物在火焰筒內(nèi)停留時間，可使燃料盡可能完全燃燒燃料場的組

12、織：燃料濃度場的分布應(yīng)該與氣流分布的特性相適應(yīng)，使得燃?xì)馀c空氣配合合理，混合迅速，形成適宜告高速而且穩(wěn)定燃燒的混合物；液體燃燒要保證一是霧化成很細(xì)的顆粒，二是使燃料霧在燃燒空間內(nèi)有合理的分布；使用離心式噴油嘴時，燃料流在離心力的作用下會形成中空的逐漸擴(kuò)大的燃料中空錐面，使得燃料濃度場和氣流分布適應(yīng)，把大量的燃料集中到火焰筒外側(cè)的新鮮空氣中去；這種分布不均的濃度長對提高燃燒的穩(wěn)定性也是有好處的，由于燃料濃度的不均，在燃燒空間中一定存在可燃的局部地區(qū)，依靠這些局部可燃區(qū)域，使得低負(fù)荷工況下火焰也有可能維持發(fā)展參考：燃燒室中燃燒過程的組織（包括本題問的氣流的組織）通用的原則和手段：空氣分流，一次空氣

13、保證充分而快速的燃燒，二次空氣保證出口摻混均勻和部件冷卻；液體燃料采用特殊的霧化措施；氣流流場與燃料密度場密切配合以形成有利于燃燒混合物形成和燃燒的條件；采取必要的冷卻措施3. 結(jié)合壓氣機(jī)特性曲線分析透平機(jī)組變工況時特性。一共分為單軸帶恒速，單軸帶變速以及分軸三類，特以單軸驅(qū)動恒速負(fù)荷為例說明如下：畫出壓氣機(jī)變工況特性線，D點(diǎn)滿負(fù)荷運(yùn)行，隨著負(fù)荷下降，n不變，在圖上標(biāo)出D-C的平衡運(yùn)轉(zhuǎn)線經(jīng)濟(jì)性：D-C離開最佳效率區(qū)，壓氣機(jī)效率下降；由弗留蓋爾公式知，負(fù)荷降低后的折合流量正比于1-(p4/p3)2的開方，由于負(fù)荷降低，圖上D-C線所示，壓比降低，膨脹比p3/p4降低，故p4/p3升高，可知折合流量下降，由圖知q略增或不變，而p3下降，由式折合流量等于 q(T3)0.5/p3,知道T3下降較多，使得透平效率下降；綜上，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性變差。穩(wěn)定性：（包括是否喘振，是否過熱）D-C使得喘振裕度增加，機(jī)組遠(yuǎn)離喘振邊界；甩負(fù)荷時，由壓氣機(jī)做阻力，機(jī)組不易超速；由圖知q略增或不變，增加負(fù)荷加燃料不易引起T