清華大學(xué)聯(lián)合循環(huán)實(shí)用教案

1、第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述第1頁(yè)/共151頁(yè)第一頁(yè)，共151頁(yè)。1、理想循環(huán)(xnhun)和實(shí)際循環(huán)(xnhun)理想循環(huán)(xnhun)構(gòu)成燃?xì)廨啓C(jī)的四個(gè)過(guò)程可逆理想循環(huán)(xnhun)不是卡諾循環(huán)(xnhun)（不是等溫加熱和等溫度放熱）等熵壓縮等壓加熱等熵膨脹等壓排氣放熱TS圖 和P-v圖 ？第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 第2頁(yè)/共151頁(yè)第二頁(yè)，共151頁(yè)。理想理想(lxing)循環(huán)循環(huán)T-S 圖和圖和P-v圖圖第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)(xnhun)概述概述 畫(huà)圖注意畫(huà)圖注意(zh y)：12溫差溫差? 34溫差溫差第3頁(yè)/共151頁(yè)第三頁(yè)

2、，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 實(shí)際循環(huán)四個(gè)不可逆過(guò)程(guchng)壓縮不等熵(絕熱有損失)燃燒不等壓膨脹不等熵(不絕熱,熵變不等于0)進(jìn)氣過(guò)程(guchng)有損失排氣放熱過(guò)程(guchng)不等壓TS圖 不考慮進(jìn)、排氣和燃燒室內(nèi)流動(dòng)損失?1、燃?xì)廨啓C(jī)的理想循環(huán)(xnhun)與實(shí)際循環(huán)(xnhun) 第4頁(yè)/共151頁(yè)第四頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 不考慮進(jìn)、排氣和燃燒室內(nèi)的流動(dòng)不考慮進(jìn)、排氣和燃燒室內(nèi)的流動(dòng)(lidng)損失循環(huán)損失循環(huán)T-S 圖圖考慮燃燒室內(nèi)流動(dòng)考慮燃燒室內(nèi)流動(dòng)(lidng)損失的損失的T-S圖？圖？考慮進(jìn)、排氣和燃燒

3、室內(nèi)的流動(dòng)考慮進(jìn)、排氣和燃燒室內(nèi)的流動(dòng)(lidng)損失循環(huán)損失循環(huán)T-S 圖圖P-v圖？圖？第5頁(yè)/共151頁(yè)第五頁(yè)，共151頁(yè)。1、燃?xì)廨啓C(jī)的理想循環(huán)(xnhun)與實(shí)際循環(huán)(xnhun) 第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 第6頁(yè)/共151頁(yè)第六頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)循環(huán)概述循環(huán)概述 2、燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單循環(huán)與復(fù)雜循環(huán)簡(jiǎn)單循環(huán)，燃?xì)廨啓C(jī)只由一個(gè)壓氣機(jī)，一個(gè)燃燒室和一個(gè)透平構(gòu)成 復(fù)雜循環(huán)，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)成做一些(yxi)變化回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)微型燃機(jī)微型燃機(jī)不回?zé)嵝什换責(zé)嵝?720%回?zé)峄責(zé)?T2增加，增加，T4下降，下降，平均

4、吸熱溫度平均吸熱溫度(wnd)增增加，平均放熱溫度加，平均放熱溫度(wnd)減小，換熱溫差減小，效減小，換熱溫差減小，效率率 2630%。代價(jià)？限制？。代價(jià)？限制？第7頁(yè)/共151頁(yè)第七頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)循環(huán)概述循環(huán)概述 2 2、燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)(jindn)循環(huán)與復(fù)雜循環(huán)GEGE公司公司( (nn s)LMS100 s)LMS100，采用間冷循環(huán)，目的：加大比功，簡(jiǎn)單循環(huán)，采用間冷循環(huán)，目的：加大比功，簡(jiǎn)單循環(huán)效率最高燃機(jī)效率最高燃機(jī)4646，功率，功率1010萬(wàn)千瓦，壓比萬(wàn)千瓦，壓比4242，1010分鐘啟動(dòng)到滿負(fù)荷分

5、鐘啟動(dòng)到滿負(fù)荷, ,燃?xì)馊細(xì)獬鯗爻鯗?3801380度。間冷代價(jià)？度。間冷代價(jià)？) 1(*1mcpacTcw第8頁(yè)/共151頁(yè)第八頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)(xnhun)概述概述 2 2、燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)(xnhun)與復(fù)雜循環(huán)(xnhun)(xnhun)再熱循環(huán)再熱循環(huán))1 (*3mtpatTcw得：比功增加得：比功增加失：設(shè)備排氣溫度失：設(shè)備排氣溫度(wnd)增加，向冷增加，向冷源放熱增加源放熱增加限制條件？限制條件？第9頁(yè)/共151頁(yè)第九頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)循環(huán)概述循環(huán)概述

6、 間冷回?zé)衢g冷回?zé)嵩贌峄責(zé)嵩贌峄責(zé)衢g冷、回?zé)帷⒃贌嵫h(huán)間冷、回?zé)?、再熱循環(huán)2、燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)的簡(jiǎn)單循環(huán)與復(fù)雜循環(huán)第10頁(yè)/共151頁(yè)第十頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 3、多軸式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán) （航空發(fā)動(dòng)機(jī)和艦船用燃?xì)廨啓C(jī)）分軸:1個(gè)壓氣機(jī),2段透平,1段拖動(dòng)壓氣機(jī),1段拖動(dòng)負(fù)載雙軸：2段壓氣機(jī),2段透平,平行雙軸,高拖高,交叉(jioch)雙軸,高拖低,負(fù)載任意，高壓透平拖動(dòng)高壓壓氣機(jī)居多，負(fù)載可以與任意轉(zhuǎn)子共軸三軸：2段壓氣機(jī),3段透平(LMS100)串流：分開(kāi)的透平燃?xì)饬鲃?dòng)串連排列(straight-flow)并聯(lián):分開(kāi)的透平燃?xì)饬鲃?dòng)并聯(lián)排列(parall

7、er-flow) 多軸目的：追求變工況性能和啟動(dòng)性能 適應(yīng)復(fù)雜循環(huán)布置第11頁(yè)/共151頁(yè)第十一頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 3、多軸式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán) （航空(hngkng)發(fā)動(dòng)機(jī)和艦船用燃?xì)廨啓C(jī)）分軸分軸多軸多軸第12頁(yè)/共151頁(yè)第十二頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)(xnhun)：燃?xì)廨啓C(jī)與其他的熱能動(dòng)力裝置，或熱力系統(tǒng)，或熱力循環(huán)(xnhun)組合在一起，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成新的熱能動(dòng)力系統(tǒng)或多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)(xnhun) 第13頁(yè)/共151頁(yè)第十三頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述

8、4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)： 廢氣(fiq)渦輪增壓器（沒(méi)有燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)）與內(nèi)燃機(jī)的復(fù)合循環(huán) 渦輪增壓渦輪增壓(zn(zn y) y)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)(T) (T) 渦輪渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī) 第14頁(yè)/共151頁(yè)第十四頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：使用(shyng)燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力回收系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程需要壓縮氣體生產(chǎn)過(guò)程需要壓縮氣體生產(chǎn)過(guò)程最終排除有一定壓力生產(chǎn)過(guò)程最終排除有一定壓力和溫度的氣體和溫度的氣體目的：生產(chǎn)過(guò)程為主，動(dòng)力回目的：生產(chǎn)過(guò)程為主，動(dòng)力回收收(hushu)為輔助，減小生產(chǎn)為輔助，減小生產(chǎn)能耗能耗發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)第15頁(yè)/共

9、151頁(yè)第十五頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：氨氣氧氣燃燒制取硝酸要求反應(yīng)氣體有一定(ydng)壓力,氧化反應(yīng)放出熱量制取硝酸的動(dòng)力制取硝酸的動(dòng)力(dngl)回收裝置回收裝置C1出口壓力出口壓力0.20.5MPa氨氧化器內(nèi)空氣與氨生成高溫亞硝酸氨氧化器內(nèi)空氣與氨生成高溫亞硝酸氣氣,經(jīng)過(guò)余熱鍋爐降低溫度經(jīng)過(guò)余熱鍋爐降低溫度C2出口壓力出口壓力0.71.5MPa吸收塔和脫氣塔內(nèi)生成硝酸吸收塔和脫氣塔內(nèi)生成硝酸尾氣經(jīng)換熱器加熱尾氣經(jīng)換熱器加熱,200510度度,進(jìn)入進(jìn)入透平作功透平作功汽機(jī)蒸汽來(lái)自亞硝酸氣余熱鍋爐汽機(jī)蒸汽來(lái)自亞硝酸氣余熱鍋爐第16頁(yè)/共1

10、51頁(yè)第十六頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)循環(huán)概述循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：使用燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力(dngl)回收系統(tǒng)透平透平(tu pn)膨脹機(jī)膨脹機(jī)(獲得較低的溫獲得較低的溫度度)可以達(dá)到超過(guò)可以達(dá)到超過(guò)-100度的度的制冷效果制冷效果利用利用:制氧制氧發(fā)動(dòng)機(jī)模擬高空試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬高空試驗(yàn)第17頁(yè)/共151頁(yè)第十七頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)復(fù)合循環(huán)：燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)多聯(lián)供系統(tǒng)-熱電聯(lián)供 不供熱而凈發(fā)電，發(fā)電功率不供熱而凈發(fā)電，發(fā)電功率(gngl)(gngl)為為77.28MW

11、, 77.28MW, 效率效率44% 44% 設(shè)計(jì)負(fù)荷供熱和發(fā)電，電功率設(shè)計(jì)負(fù)荷供熱和發(fā)電，電功率(gngl)(gngl)為為69.59MW, 69.59MW, 供熱供熱60MW 60MW ，熱利用，熱利用率率73%73%；最大發(fā)電功率最大發(fā)電功率(gngl)(gngl)和最大供熱時(shí)，發(fā)電功率和最大供熱時(shí)，發(fā)電功率(gngl)75MW(gngl)75MW，供熱，供熱80MW80MW，熱利用率，熱利用率86%86%只用余熱鍋爐排氣道上的換熱器只用余熱鍋爐排氣道上的換熱器E E供熱，可供熱供熱，可供熱19.43MW 19.43MW 兩臺(tái)兩臺(tái)2.55萬(wàn)千瓦三軸燃機(jī)萬(wàn)千瓦三軸燃機(jī)兩臺(tái)余熱鍋爐，一臺(tái)兩臺(tái)

12、余熱鍋爐，一臺(tái)2.6萬(wàn)汽機(jī)萬(wàn)汽機(jī)與熱電分供相比，節(jié)省天然氣與熱電分供相比，節(jié)省天然氣8000Nm3/h與熱電分供比，節(jié)約天然氣與熱電分供比，節(jié)約天然氣8000NM3/h第18頁(yè)/共151頁(yè)第十八頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)(xnhun)：燃?xì)廨啓C(jī)多聯(lián)供系統(tǒng)-冷熱電聯(lián)供 旅社旅社夏季平均需夏季平均需電電1300kW燃機(jī)燃機(jī):480kW電不足電網(wǎng)供應(yīng)電不足電網(wǎng)供應(yīng)(gngyng)蒸汽不足鍋爐供應(yīng)蒸汽不足鍋爐供應(yīng)(gngyng)機(jī)組日工作機(jī)組日工作12小時(shí)，旅館總能源消耗節(jié)約小時(shí)，旅館總能源消耗節(jié)約27%以上以上第19頁(yè)/共151頁(yè)第十九頁(yè)，共151頁(yè)

13、。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：燃?xì)廨啓C(jī)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 煤的氣化技術(shù) 成熟與完善 ， 煤的氣化為核心的“合成氣園”多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)的概念和工程。 用煤的氣化設(shè)備(氣化爐)，將煤制備成煤氣(合成煤氣，簡(jiǎn)稱合成氣，主要成分是CO和H2 ，還有N2、CO2、CH4、H2S、COS、H2O、SO2等氣體）。 利用合成氣來(lái)進(jìn)行跨行業(yè)，跨部門的聯(lián)合生產(chǎn)，以得到多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、液體燃料(y t rn lio)(甲醇、F-T合成燃料、二甲醚) 、城市煤氣和氫氣，以及用于工業(yè)生產(chǎn)的工藝用和民用的熱能和電能，這就是多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。第20頁(yè)/共151頁(yè)第二十頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié)

14、 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合(fh)循環(huán)：燃?xì)廨啓C(jī)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)中能源多聯(lián)產(chǎn)中能源(nngyun)、資源、環(huán)境一體、資源、環(huán)境一體化系統(tǒng)圖化系統(tǒng)圖經(jīng)濟(jì)性分析經(jīng)濟(jì)性分析1000元?dú)庠獨(dú)?2000元甲醇元甲醇1000元?dú)庠獨(dú)?1000多元電多元電CO變換變換CO+H2O=CO2+H2第21頁(yè)/共151頁(yè)第二十一頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：與輕水(qn shu)反應(yīng)堆組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 反應(yīng)堆出來(lái)的為飽和蒸汽，反應(yīng)堆出來(lái)的為飽和蒸汽，溫度溫度(wnd)較低較低高壓壓氣機(jī)出來(lái)的蒸汽經(jīng)過(guò)高壓壓氣機(jī)出來(lái)的蒸汽經(jīng)過(guò)低壓過(guò)熱蒸汽

15、加熱低壓過(guò)熱蒸汽加熱效率提高效率提高35減少轉(zhuǎn)子與隔板的水蝕減少轉(zhuǎn)子與隔板的水蝕第22頁(yè)/共151頁(yè)第二十二頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)(xnhun)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(xnhun) 氦氣透平前溫氦氣透平前溫750900度度聯(lián)合聯(lián)合(linh)循環(huán)效循環(huán)效率率4550第23頁(yè)/共151頁(yè)第二十三頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)復(fù)合循環(huán)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 為什么選擇為什么選擇(xunz)?為工質(zhì)為工質(zhì),冷卻反應(yīng)堆冷卻反應(yīng)堆,1傳熱性能好傳熱性能好 2 中子捕獲

16、截面較小中子捕獲截面較小3射線下不會(huì)分解射線下不會(huì)分解 4 大范圍內(nèi)不發(fā)生相變大范圍內(nèi)不發(fā)生相變5對(duì)所接觸的其他物質(zhì)化學(xué)上穩(wěn)定對(duì)所接觸的其他物質(zhì)化學(xué)上穩(wěn)定6 比功大比功大 7 放射感應(yīng)性小放射感應(yīng)性小 8 便宜便宜 9 容易補(bǔ)充容易補(bǔ)充第24頁(yè)/共151頁(yè)第二十四頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)高溫氣冷堆可以(ky)直接使用的氣體(除稀有氣體)H2,He,CO2,N2,O2, 放射性方面中子捕獲截面排序D2, He, H2, O2, CO2,N2射線感應(yīng)放射性 He, H2, 為0, N2, 0.045, CO2,

17、1第25頁(yè)/共151頁(yè)第二十五頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)傳熱性能傳熱系數(shù)排序大到小He, H2, N2, CO2換熱面積小到大 He,1, H2, 1.06, N2, 2.56, CO2,4.22對(duì)反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料穩(wěn)定性影響CO2,550度以上(yshng)和石墨發(fā)生反應(yīng)H2,高溫下使得鋼材催化,和石墨發(fā)生反應(yīng)O2,氧化其他物質(zhì), N2, 高溫下和鋼發(fā)生氮化反應(yīng)第26頁(yè)/共151頁(yè)第二十六頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)循環(huán)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)流體力學(xué)特

18、性音速(300K) He, 1000, N2,350, CO2,270泄漏, He,容易, N2, CO2,不容易對(duì)燃機(jī)適應(yīng)性壓力損失(低溫):He, 1, N2,2.24, CO2,0.86,0氫氣.22氦氣壓力損失幾乎(jh)不隨溫度變化,二氧化碳線形增加循環(huán)耗用動(dòng)力He, 1, N2,4, CO2,1.8, 氫氣.28(表面溫度相等,流通面積改變)第27頁(yè)/共151頁(yè)第二十七頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合(fh)循環(huán)：與核電系統(tǒng)組合的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)對(duì)燃機(jī)適應(yīng)性緊急狀態(tài)適應(yīng)性N2,和, CO2,好,可以用空氣補(bǔ)充,氦氣需要考慮其他方法燃機(jī)總熱效

19、率氦氣輪機(jī),二氧化碳輪機(jī),氫氣輪機(jī)最高效率對(duì)應(yīng)最佳壓比(從低到高):氦氣,氫氣,氧氣,二氧化碳價(jià)格 (小到大):氫氣,氧氣,氮?dú)?二氧化碳,氦氣總結(jié)：氦氣是最合理的選擇第28頁(yè)/共151頁(yè)第二十八頁(yè)，共151頁(yè)。第一節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)(xnhun)概述 4、燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)：與燃料電池組合(zh)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 第29頁(yè)/共151頁(yè)第二十九頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析任務(wù)：建立循環(huán)效率和描述部件和工質(zhì)性能參數(shù)之間的關(guān)系，溫比、壓比、壓氣機(jī)效率、透平效率、流阻損失、工質(zhì)絕熱指數(shù)途徑：從理想循環(huán)逐漸逼進(jìn)實(shí)際循環(huán)目的：深刻理解部件性能對(duì)循環(huán)總體性能的影響

20、 第30頁(yè)/共151頁(yè)第三十頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 1 1、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)(jindn)理想循環(huán)的熱力學(xué)分析理想循環(huán)的熱力學(xué)分析 理想循環(huán)理想循環(huán)(xnhun)實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)(xnhun)回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)(xnhun)效率、比功、有用功系數(shù)效率、比功、有用功系數(shù)第31頁(yè)/共151頁(yè)第三十一頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 1 1、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力學(xué)分析學(xué)分析壓氣機(jī)耗功壓氣機(jī)耗功(進(jìn)入進(jìn)入(jnr)壓氣

21、機(jī)的是壓氣機(jī)的是1kg/s空空氣氣) 1() 1() 1()(*11*1*1*2*1*1*2mpakkpaSpaSpacTcTcTTTcTTcw透平作功透平作功)11 ()1 ()(*3*3*4*3*4*3mpgSpgSpgtTcxTTTcxTTcxw循環(huán)吸熱量循環(huán)吸熱量 Q1= xCpgT3* - - CpaT2s* 第32頁(yè)/共151頁(yè)第三十二頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 1 1、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)(xnhun)(xnhun)的熱力學(xué)分析的熱力學(xué)分析 效率效率 mmmmmmSpapgmpampgctTxyxyTcTxc

22、TcTcxQww1111) 1(1)1 () 1()1 (*2*3*1*31= T3*/ T1*，溫比，溫比 x=Gt/Gcpapgpapgccccyagkk 假定假定(jidng)第33頁(yè)/共151頁(yè)第三十三頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 1 1、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力學(xué)分析單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力學(xué)分析 循環(huán)效率只是循環(huán)效率只是(zhsh)(zhsh)壓比的函數(shù)，與燃?xì)獾某鯄罕鹊暮瘮?shù)，與燃?xì)獾某鯗販豑3T3* *無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) 隨著壓比的增加，效率是單值地增大隨著壓比的增加，效率是單值地增大 效率與工質(zhì)的熱物性有關(guān)，工質(zhì)的比熱比效率與工質(zhì)的熱

23、物性有關(guān)，工質(zhì)的比熱比k k值越大，值越大，由由m = (k-1)/k m = (k-1)/k 可知，壓比相同，使用可知，壓比相同，使用k k值大的工質(zhì)，值大的工質(zhì)，其循環(huán)效率較高。（空氣，其循環(huán)效率較高。（空氣，k=1.4k=1.4，對(duì)于氦氣，對(duì)于氦氣，k=1.660k=1.660） 效率與效率與x x、y y、無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) mT11第34頁(yè)/共151頁(yè)第三十四頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 1 1、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力學(xué)分析單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單理想循環(huán)的熱力學(xué)分析 比功定義比功定義(dngy)(dngy)？ 比功是指對(duì)于比功是指對(duì)于1kg1kg的壓

24、氣機(jī)進(jìn)氣來(lái)說(shuō)，燃?xì)廨啓C(jī)的作的壓氣機(jī)進(jìn)氣來(lái)說(shuō)，燃?xì)廨啓C(jī)的作功量功量 ) 1(1)1 () 1()1 (*3*1*3mmpampampgctTxyTcTcTcxwww最大比功壓比最大比功壓比w. op t mwoptxy21)(x x、y y、增加，比功增加增加，比功增加比功大比功大, ,表明對(duì)于一定功率表明對(duì)于一定功率(gngl)(gngl)機(jī)組機(jī)組, , 結(jié)構(gòu)緊結(jié)構(gòu)緊湊湊第35頁(yè)/共151頁(yè)第三十五頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略(hl)(hl)流阻損失）流阻損

25、失）假設(shè)假設(shè)(jish):吸熱和放熱過(guò)程吸熱和放熱過(guò)程等壓等壓ssTTTT4422,第36頁(yè)/共151頁(yè)第三十六頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)(jindn)實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）分析（忽略流阻損失）cmpacSpapacTcTTcTTcw/ ) 1(/ )()(*1*1*2*1*2tmpgtSpgpgtTcxTTcxTTcxw)1 ()()(*3*4*3*4*3ccpapgTcTxcQ/ )(*2*31第37頁(yè)/共151頁(yè)第三十七頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(

26、rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)的熱力學(xué)分循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）析（忽略流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率* *各參數(shù)影響分析（壓比、溫比）各參數(shù)影響分析（壓比、溫比）TmmcmmtcccmccmmtccccpapgcmpatmpgctxyxyxyxyTTcxcTTcTcxQww)1() 1() 1)( ) 1(11/ ) 1()1 ( / )(/ ) 1()1 (*3*2*3*1*31*第38頁(yè)/共151頁(yè)第三十八頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際

27、循環(huán)單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)(xnhun)(xnhun)的熱力學(xué)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）分析（忽略流阻損失）循環(huán)循環(huán)(xnhun)(xnhun)效率效率* *各參數(shù)影響分析各參數(shù)影響分析與理想循與理想循環(huán)環(huán)(xnhun)(xnhun)的比較的比較*T增大(zn d)，減小，壓比越高，*與T之間的差值會(huì)越來(lái)越大1) 1() 1(mcmtcccxyxyT*0 1) 1(1) 1(2mcctcccmxyxyxy第39頁(yè)/共151頁(yè)第三十九頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力

28、學(xué)分析（忽略流阻損失失(snsh)(snsh)）循環(huán)效率循環(huán)效率* *各參數(shù)影響分析各參數(shù)影響分析燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行條件燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行條件循環(huán)效率值為正循環(huán)效率值為正壓比越大或者壓氣機(jī)效率和透平壓比越大或者壓氣機(jī)效率和透平(tu pn)效率越低，要效率越低，要求求值越大，也就是所要求的值越大，也就是所要求的T3*溫度越高溫度越高 mtcxy)/(tcmxy不滿足，啟動(dòng)機(jī)停，燃機(jī)不滿足，啟動(dòng)機(jī)停，燃機(jī)停停第40頁(yè)/共151頁(yè)第四十頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的

29、熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）學(xué)分析（忽略流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率溫比溫比c) 0)1() 1()1 ()1(2mcctmtmcccxyxy增加時(shí)，增加時(shí)，T3T3* *溫度溫度(wnd)(wnd)增大，增大，增大，循環(huán)效增大，循環(huán)效率增大；率增大； 增幅下降。增幅下降。022Ttccmmtcc) 1(*第41頁(yè)/共151頁(yè)第四十一頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略(hl)(hl)流阻損失）流阻損失）循環(huán)效率壓比循環(huán)效率壓比d) 壓比壓比1，0；mtcxy1)(0；.

30、 op t ,=1- Q=1- Q2 2/Q/Q1 1 0 增大增大(zn d) 最大最大 減小減小 0 負(fù)功負(fù)功121QQmmcmmtcccxyxy)1() 1() 1)(*第42頁(yè)/共151頁(yè)第四十二頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)(jindn)實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）（忽略流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率最佳效率壓比最佳效率壓比， ， tcxy1) 1(xycAm)() 1)(*AAAAccmopt12.1)1 ( 02)1 (2AA0)(2)1 (222*AAAAAc

31、c第43頁(yè)/共151頁(yè)第四十三頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）（忽略流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率cccc增大，增大， * *線性地增大；線性地增大；效率效率tt的增大，的增大， * *線性增大線性增大cc的增大，的增大，* *非線性增大。非線性增大。 mmcmmtcccxyxy)1() 1() 1)(*第44頁(yè)/共151頁(yè)第四十四頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循

32、環(huán)的熱力學(xué)分析單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析(fnx)(fnx)（忽（忽略流阻損失）略流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率xx的影響的影響分析：僅僅考慮燃料變化，天然氣機(jī)組改燒中低熱分析：僅僅考慮燃料變化，天然氣機(jī)組改燒中低熱值燃料后效率變化，燃料發(fā)熱量變化，燃料量變值燃料后效率變化，燃料發(fā)熱量變化，燃料量變x值增大（與溫比對(duì)效率的影響值增大（與溫比對(duì)效率的影響(yngxing)相同），相同）， 循環(huán)效率循環(huán)效率*相應(yīng)地增大相應(yīng)地增大實(shí)際情況，廠用電增加，循環(huán)效率下降實(shí)際情況，廠用電增加，循環(huán)效率下降,天然天然氣氣,e,1.5-2%,高爐煤氣高爐煤氣19%第45頁(yè)/共151頁(yè)第四十五頁(yè)，共151頁(yè)

33、。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略(hl)(hl)流阻損失）流阻損失）循環(huán)效率循環(huán)效率yy影響影響y y值增大（與溫比對(duì)效率值增大（與溫比對(duì)效率(xio l)(xio l)的影響相的影響相同），同）， 循環(huán)效率循環(huán)效率(xio l)(xio l)* *相應(yīng)地增大相應(yīng)地增大T3T3增加，增加，y y增加增加與使用燃料的種類和性質(zhì)有關(guān)與使用燃料的種類和性質(zhì)有關(guān)第46頁(yè)/共151頁(yè)第四十六頁(yè)，共151頁(yè)。cmpatmpgctTcTcxwww/ ) 1()1 (*1*3*第二節(jié) 單軸燃?xì)?/p>

34、輪機(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)的熱力學(xué)分析循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失）（忽略流阻損失）比功比功 T1*保持保持(boch)不變，比功隨不變，比功隨T3*(即溫比即溫比)的增大線性增大的增大線性增大, T1*減小，比功增大減小，比功增大第47頁(yè)/共151頁(yè)第四十七頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 01*11*3*mcpamtpgmTcmTcxwctpactpgmoptwxyTcTcxA*1*3.2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析

35、(fnx)(fnx)（忽略流阻損失）（忽略流阻損失）比功比功第48頁(yè)/共151頁(yè)第四十八頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 moptw.2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略(hl)(hl)流阻損失）流阻損失）最佳比功壓比和最佳效率壓比關(guān)系最佳比功壓比和最佳效率壓比關(guān)系mopt12.1)1 (?第49頁(yè)/共151頁(yè)第四十九頁(yè)，共151頁(yè)。最佳最佳(zu ji)效率壓比另一表達(dá)式假設(shè)忽略燃燒效率影響效率壓比另一表達(dá)式假設(shè)忽略燃燒效率影響) 1() 1()() 1)(112*AAAAAAA) 1() 1()

36、 1() 1(02)1 (AAAAAA)1 (*max.moptA1cc02)1 (2AA最佳效率最佳效率(xio l)壓比壓比滿足滿足第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 第50頁(yè)/共151頁(yè)第五十頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略流阻損失損失(snsh)(snsh)）比功比功最佳效率壓比和最佳比功壓比的關(guān)系最佳效率壓比和最佳比功壓比的關(guān)系)1 (*max.moptA11*max.optmoptwmmoptwmopt.optwoptoptopt

37、wT.*3增加，增加，增加，moptwA.tcxy第51頁(yè)/共151頁(yè)第五十一頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析（忽略(hl)(hl)流阻損失）流阻損失）比功比功cmpatmpgctTcTcxwww/ ) 1()1 (*1*3*透平效率增大，比功線性地增大。透平效率增大，比功線性地增大。壓氣機(jī)效率的增加，比功非線性增大壓氣機(jī)效率的增加，比功非線性增大 ？ 對(duì)壓氣機(jī)效率求偏倒數(shù)，導(dǎo)函數(shù)值對(duì)壓氣機(jī)效率求偏倒數(shù)，導(dǎo)函數(shù)值0 0，是增函數(shù)，因而，是增函數(shù)，因而(yn r)(yn

38、r)比功隨壓氣機(jī)效率的增大而增大；其導(dǎo)函數(shù)的值比功隨壓氣機(jī)效率的增大而增大；其導(dǎo)函數(shù)的值卻在減小，隨著壓氣機(jī)效率的加大，比功增大的速率在減小。卻在減小，隨著壓氣機(jī)效率的加大，比功增大的速率在減小。第52頁(yè)/共151頁(yè)第五十二頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 2 2、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)分析(fnx)(fnx)（忽（忽略流阻損失）略流阻損失）有用功系數(shù)有用功系數(shù)tcmtmpgcmpatctxyTcxTcwwww1)1 (/ ) 1(1*3*1*X,y,X,y,溫比、透平、壓氣機(jī)效率溫比、透平、壓氣機(jī)效率(xio

39、 l)(xio l)增大，有用系增大，有用系數(shù)增大增大。數(shù)增大增大。壓氣機(jī)壓比增加，有用功系數(shù)下降壓氣機(jī)壓比增加，有用功系數(shù)下降 第53頁(yè)/共151頁(yè)第五十三頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)(xnhun)(xnhun)考慮流動(dòng)考慮流動(dòng)損失的熱力學(xué)分析損失的熱力學(xué)分析 考慮壓氣機(jī)進(jìn)氣管道流動(dòng)損失與通過(guò)空氣過(guò)濾裝置的考慮壓氣機(jī)進(jìn)氣管道流動(dòng)損失與通過(guò)空氣過(guò)濾裝置的損失，壓氣機(jī)進(jìn)口前損失，壓氣機(jī)進(jìn)口前P1P1* *=cPa=cPa* *進(jìn)口，進(jìn)口，cc，壓氣機(jī)總，壓氣機(jī)總壓保持壓保持(boch)(boch

40、)系數(shù)系數(shù) 燃燒室是準(zhǔn)等壓燃燒，燃燒室是準(zhǔn)等壓燃燒，P3P3* *=ccP2=ccP2* *, cc, cc，燃燒室，燃燒室總壓保持總壓保持(boch)(boch)系數(shù)系數(shù) 考慮透平排氣管道的流動(dòng)損失考慮透平排氣管道的流動(dòng)損失, , 透平出口排氣壓力透平出口排氣壓力P4P4* *=Pa=Pa* */t/t，tt是透平總壓保持是透平總壓保持(boch)(boch)系數(shù)系數(shù) ctaatcccPPPPPPPPPPPPPP*1*2*4*3*4*3*2*1*4*2*3*1第54頁(yè)/共151頁(yè)第五十四頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)

41、考慮單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)考慮(kol)(kol)流動(dòng)損失流動(dòng)損失的熱力學(xué)分析：效率的熱力學(xué)分析：效率)1() 1()1 ()1() 1()1 ()1() 1() 1)()1() 1()1 () 1)()1() 1() 1()()() 1() 1() 1()1 ()1)(1 ()()(),() 1() 1() 1()1 (/ )(/ ) 1()1 (*2*3*1*31mccmcmtcccmccmcmtcccmccmcmcmctcccmccmcmtcmcmctcccmccmcmcmcmmctcccmccmcmcmcmcmtcccmccmcmcmtcccccpapgcmcpatmcmpgctcx

42、yxyxyxyxyxyxyxyxyxyxybxyxyabaxyxyTcTxcTcTcxQww1)1 ()1 (pmcmcm流阻損失測(cè)度流阻損失測(cè)度(c du)參數(shù)參數(shù)*) 1() 1() 1()1 (*mcmmtcccxyxytctcxyxyc* 第55頁(yè)/共151頁(yè)第五十五頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)考慮單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)考慮(kol)(kol)流動(dòng)損流動(dòng)損失的熱力學(xué)分析：比功失的熱力學(xué)分析：比功)1()1 (/ ) 1()1 (*1*1*3mcmcmtccpacmcpatmtpgctcxyTcTcTcxww

43、w0) 1()1 (mcmcmtcxy如果如果(rgu)比功為比功為0mtcmccxy1)11 (1要求要求第56頁(yè)/共151頁(yè)第五十六頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)考慮流動(dòng)損失的熱力學(xué)單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)考慮流動(dòng)損失的熱力學(xué)分析分析數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)(shxu)(shxu)證明證明01)1() 1(1mmccmctccccxymxy增大增大( (流阻損失流阻損失(snsh)(snsh)減小減小), c), c上升上升, , 比功上升比功上升0cw第57頁(yè)/共151頁(yè)第五十七頁(yè)，共151頁(yè)。mmmmopt122.)1 ()1

44、(第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際循環(huán)(xnhun)(xnhun)考慮流動(dòng)損失的考慮流動(dòng)損失的熱力學(xué)分析熱力學(xué)分析最佳最佳(zu ji)效率效率壓比壓比mcmopt21max.)1(212121.)(mmmoptwoptwopt.最佳比功壓比最佳比功壓比兩個(gè)最佳壓比關(guān)系兩個(gè)最佳壓比關(guān)系減小，減小，woptwopt增大增大第58頁(yè)/共151頁(yè)第五十八頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 3 3、 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)考慮流動(dòng)損失的循環(huán)考慮流動(dòng)損失

45、的熱力學(xué)分析熱力學(xué)分析(1+-)0，減小，opt減小， (1+-)1.0, i=0.971-0.075(Ma0-1)1.35=0.9335 Ma01.0, i=0.971-0.075(Ma0-1)1.35=0.9335 Pt2= i Pt2= iPt0=0.9335Pt0=0.93350.96480.9648105105 =0.9006 =0.9006 105 105 ，PaPa Tt2=Tt0=327.65K Tt2=Tt0=327.65K 第82頁(yè)/共151頁(yè)第八十二頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)

46、機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力(rl)(rl)計(jì)算計(jì)算算例算例 風(fēng)扇出口參數(shù)風(fēng)扇出口參數(shù) Pt22=Pt2 Pt22=Pt2CL=0.9006CL=0.90061051053.8=3.423.8=3.42105105，PaPa 風(fēng)扇出口總溫：風(fēng)扇出口總溫： 每千克空氣壓縮耗功：每千克空氣壓縮耗功： KTTCLkkCLtt93.502)11 (1222kgkJTTcLttpCL/,16.176)(222第83頁(yè)/共151頁(yè)第八十三頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力(rl)(rl)計(jì)算計(jì)算算例算例 高壓壓氣機(jī)出口參

47、數(shù)高壓壓氣機(jī)出口參數(shù) Pt3=Pt22 Pt3=Pt22CH= 3.42CH= 3.42105 105 4.474=15.34.474=15.3105105，PaPa 出口總溫：出口總溫： 每千克空氣壓縮耗功：每千克空氣壓縮耗功： KTTCHkkCHtt97.808)11 (1223kgkJTTcLttpCH/,57.307)(223第84頁(yè)/共151頁(yè)第八十四頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(shj)(shj)點(diǎn)熱力計(jì)算點(diǎn)熱力計(jì)算算算例例 燃燒室出口參數(shù)燃燒室出口參數(shù) 燃燒室能平方程：燃燒室能平方程

48、： 油氣比油氣比 pt4=pt3 pt4=pt3b=14.84b=14.84105105，PaPa， Tt4=1800K Tt4=1800KTt4,W3a+WfTf, WfTt3,W3affbtaptfapgHWTWcTWWc3343)(3493. 04343tpgfbtptpgafTcHTcTcWWf第85頁(yè)/共151頁(yè)第八十五頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(shj)(shj)點(diǎn)熱力計(jì)算點(diǎn)熱力計(jì)算算算例例 高壓渦輪高壓渦輪高壓(goy)壓氣機(jī)燃燒室冷卻器與主流混合器1冷卻器與主流混合器1高壓渦輪轉(zhuǎn)子

49、低壓渦輪轉(zhuǎn)子wcWc 飛機(jī)引氣用飛機(jī)引氣用Wc2Wc133a44a4.54c5W3=Wc, W3a=Wc(1-1-2), W4= Wc(1-1-2)(1+f)W4a=W4.5= Wc(1-1-2)(1+f)1W4c=W5= Wc(1-1-2)(1+f)1 2第86頁(yè)/共151頁(yè)第八十六頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例 高壓高壓(goy)(goy)渦輪混合器渦輪混合器1 1能平方程能平方程atapgtpgtcpTWcTWcTWc444431KTat17414PaPPtat544

50、10*84.14冷卻氣流與主流混合(hnh)模型1主流主流W4混合流混合流W4aWc1第87頁(yè)/共151頁(yè)第八十七頁(yè)，共151頁(yè)。第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例 高壓渦輪出口總溫，高壓渦輪膨脹比高壓渦輪出口總溫，高壓渦輪膨脹比 高壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子(zhun z)(zhun z)的功率平衡的功率平衡2235 . 444)(ttcpmHtatapgTTWcTTWcKTt14815 . 4145 . 45 . 44/11ggkkTHatttatTHTTPp193. 2THPaP555 . 410*

51、767. 6193. 2/10*84.14第88頁(yè)/共151頁(yè)第八十八頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算(j sun)(j sun)算例算例 低壓渦輪混合器低壓渦輪混合器1 1能平方程能平方程ctcpgtpgtcpTWcTWcTWc445 . 45 . 432KTct14404atctPPP55 . 4410*767. 6低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子(zhun z)功率平衡功率平衡方程方程MLtctpgctcpTTcfWTTBWc)(*)1 (*)1()(1 (542121222KTt9 .1241515/4555 . 4/11ggkkTLttttT

52、LTTPp018. 2TLPaPPTLctt554510*353. 3018. 2/10*767. 6/第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 第89頁(yè)/共151頁(yè)第八十九頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例混合室出口混合室出口(ch ku)(ch ku)參數(shù)，參數(shù)，入，外涵空氣、低壓渦輪出口入，外涵空氣、低壓渦輪出口(ch ku)(ch ku)燃?xì)?，出混合燃?xì)猓龌旌先細(xì)馊細(xì)饣旌鲜夷芷椒匠袒旌鲜夷芷椒匠痰诙?jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 655622555)(tIIptIIptpgTWWcTWcT

53、WcKkgkJBcBccmpmpgp./177. 1163917. 0)1)(1 (212155fBWWBIImKTt10646mItIImtmtBPBPP12256第90頁(yè)/共151頁(yè)第九十頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例加力燃燒室參數(shù)加力燃燒室參數(shù)入，混合室出口燃?xì)?、燃油，出，截面入，混合室出口燃?xì)?、燃油，出，截?jimin)7(jimin)7混合燃混合燃?xì)鈿饧恿θ紵矣蜌獗燃恿θ紵矣蜌獗饶芷椒匠棠芷椒匠痰诙?jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單(jindn)循環(huán)熱力學(xué)分析 *cIIcfababWWWWf776666)(tpfabtpfa

54、bfabTcWWTWcHW7766776)(tpabftptpfabTcHTcTcWW77667721)111 (tpfabtptpabTcHTcTcBfffCIIcWWWWW6第91頁(yè)/共151頁(yè)第九十一頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空航空(hngkng)(hngkng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例加力燃燒室參數(shù)加力燃燒室參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)總油氣比發(fā)動(dòng)機(jī)總油氣比第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 BWWWWWWWWfcfabcfIIcfabf10fWWWWafcf)1 ()1 (21321)1 ()(BfWWWWfWWabccIIcabcfabBf

55、Bffab1)1 ()1 (210第92頁(yè)/共151頁(yè)第九十二頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)航空燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算算例例加力燃燒室參數(shù)加力燃燒室參數(shù)加力時(shí)加力時(shí) Tt7=2000K, Cp7=1.244kJ/(kg.K) Tt7=2000K, Cp7=1.244kJ/(kg.K)近似近似加力油氣比加力油氣比 fab=0.03229 fab=0.03229加力時(shí)總油氣比加力時(shí)總油氣比 f0 f00.054260.05426不加力總油氣比不加力總油氣比 f0 f00.022210.02221加力出口氣流總壓加力出口氣流總壓不加

56、力出口氣流總壓不加力出口氣流總壓不加力不加力 Tt7=1064K Tt7=1064KTt6Tt6第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 PaPPtabt556710122. 310252. 396. 0PaPPtabt556710187. 310252. 398. 0第93頁(yè)/共151頁(yè)第九十三頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)航空燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)(rnqlnj)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例尾噴管參數(shù)尾噴管參數(shù)加力出口總壓加力出口總壓 不加力出口總壓不加力出口總壓加力時(shí)總溫加力時(shí)總溫 Tt9 Tt92000K2000K不加力總溫不加力總溫 Tt9

57、 Tt91064K1064K不加力馬赫數(shù)不加力馬赫數(shù)第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 PaPt559100596. 310122. 398. 0PaPt559101233. 310187. 398. 0366. 21)(121999ggkktgaPPkM完全完全(wnqun)膨脹，膨脹，p9=p0=0.227bar第94頁(yè)/共151頁(yè)第九十四頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算例算例尾噴管參數(shù)尾噴管參數(shù)(cnsh)(cnsh)加力馬赫數(shù)加力馬赫數(shù)根據(jù)出口總溫和馬赫數(shù)確定出口靜溫根據(jù)出口總溫和馬赫數(shù)確定出口靜溫加力出口

58、靜溫加力出口靜溫不加力出口靜溫不加力出口靜溫 578.36K 578.36K加力音速加力音速不加力音速不加力音速465m/s465m/s第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 342. 21)(121999ggkktgaPPkMsmRTkag/64099KMkTTagt1097)211 (2999第95頁(yè)/共151頁(yè)第九十五頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空航空(hngkng)(hngkng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算算算例例尾噴管參數(shù)尾噴管參數(shù)加力出口速度加力出口速度 c9=a9 c9=a9Ma9Ma9 1499m/s 1499m/s 不加力出口速度不

59、加力出口速度 1100m/s 1100m/s第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 第96頁(yè)/共151頁(yè)第九十六頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力(rl)(rl)計(jì)算計(jì)算算算例例單位性能參數(shù)單位性能參數(shù)單位推力單位推力第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)(xnhun)熱力學(xué)分析 IIcIIcIICsWWcWWppAcWWWFF009999)()(BfWWWWWWfWWWWWWWWWIIccIIcIIccfabfIIC11)(0909999999999/cpRTWcWA0909990)1 ()11 (cppcRTcBfFs第97頁(yè)/共151頁(yè)

60、第九十七頁(yè)，共151頁(yè)。5 5、 航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算(j sun)(j sun)算例算例單位性能參數(shù)單位性能參數(shù)完全膨脹完全膨脹 加力單位推力加力單位推力1098 N/(kg.s-1)1098 N/(kg.s-1)不加力單位推力不加力單位推力645 N/(kg.s-1)645 N/(kg.s-1)加力油耗加力油耗不加力油耗不加力油耗 0.124 kg/(N.h), 0.124 kg/(N.h),加力狀態(tài)比不家里狀態(tài)油耗增加加力狀態(tài)比不家里狀態(tài)油耗增加4040第二節(jié) 單軸燃?xì)廨啓C(jī)(rnqlnj)簡(jiǎn)單循環(huán)熱力學(xué)分析 )./(,178. 036000hN