第二章燃?xì)廨啓C(jī)基本原理和計(jì)算

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算第四節(jié)燃料熄滅實(shí)際第五節(jié)透平原理第二章燃?xì)廨啓C(jī)根本原理和計(jì)算2023/12/271為什么現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)，尤其是三代以后的燃?xì)廨啓C(jī)，在熱力參數(shù)上面要提倡壓氣機(jī)高壓比，高渦輪前燃?xì)鉁囟?？壓氣機(jī)壓比和渦輪前燃?xì)鉁囟鹊年P(guān)系？提問(wèn)：2023/12/272經(jīng)過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)分析，就可以明白。解答：本章學(xué)習(xí)終了后，將前面的問(wèn)題作為討論課的論點(diǎn)進(jìn)展討論。詳細(xì)時(shí)間會(huì)在后面安排。請(qǐng)同窗們醞釀！討論課的標(biāo)題：為什么提倡高壓比和高渦輪前燃?xì)鉁囟龋?023/12/273第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程五〕、工質(zhì)在大氣中自然放熱過(guò)程六〕、總結(jié)2023/12/274附加知識(shí)點(diǎn)：

燃?xì)廨啓C(jī)四個(gè)截面的氣體形狀參數(shù)符號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造表示圖1、〕1截面〔壓氣機(jī)進(jìn)氣截面〕氣流在此處的理想情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的實(shí)踐情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的形狀參數(shù)平均值：溫度：比容：壓強(qiáng)：2023/12/275附加知識(shí)點(diǎn)：

燃?xì)廨啓C(jī)四個(gè)截面的氣體形狀參數(shù)符號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造表示圖2、〕2截面〔壓氣機(jī)出口截面，熄滅室進(jìn)口截面〕氣流在此處的理想情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的實(shí)踐情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的形狀參數(shù)平均值：溫度：比容：壓強(qiáng)：2023/12/276附加知識(shí)點(diǎn)：

燃?xì)廨啓C(jī)四個(gè)截面的氣體形狀參數(shù)符號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造表示圖3、〕3截面〔熄滅室出口截面，透平進(jìn)口截面〕氣流在此處的理想情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的實(shí)踐情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的形狀參數(shù)平均值：溫度：比容：壓強(qiáng)：2023/12/277附加知識(shí)點(diǎn)：

燃?xì)廨啓C(jī)四個(gè)截面的氣體形狀參數(shù)符號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造表示圖1、〕4截面〔透平出口截面〕氣流在此處的理想情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的實(shí)踐情況的形狀參數(shù)符號(hào)：溫度：比容：壓強(qiáng)：氣流在此處的形狀參數(shù)平均值：溫度：比容：壓強(qiáng)：2023/12/278

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2023/12/279

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程1、燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)稱(chēng)為開(kāi)式白朗托循環(huán)〔蒸汽輪機(jī)電廠循環(huán)稱(chēng)為閉式朗肯循環(huán)〕燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)式白朗托循環(huán)圖見(jiàn)下頁(yè)2023/12/27101-2過(guò)程：空氣在壓氣機(jī)內(nèi)完成空氣緊縮耗功過(guò)程2-3過(guò)程：空氣在熄滅室內(nèi)完成熄滅升溫過(guò)程3-4過(guò)程：空氣在透平完成膨脹做功過(guò)程4-1過(guò)程：空氣排出燃機(jī)進(jìn)入大氣，完成冷源放熱過(guò)程完成一次開(kāi)式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)圖

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2023/12/2711燃?xì)廨啓C(jī)效率曲線2〕、對(duì)應(yīng)一個(gè)燃?xì)鉁囟萾3的循環(huán)效率有一個(gè)最正確壓比，即在這個(gè)溫度下，在最正確壓比值對(duì)應(yīng)的燃機(jī)效率最大。燃?xì)鉁囟仍礁?，相?yīng)的最正確壓比就越高，這是燃機(jī)設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵點(diǎn)。

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2、燃?xì)廨啓C(jī)的效率與燃?xì)鉁囟群蛪簹鈾C(jī)壓比的關(guān)系1〕、如右圖，燃?xì)鉁囟萾3越高，循環(huán)效率越高。2023/12/2712燃?xì)廨啓C(jī)效率曲線3〕、目前，最先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鉁囟冗_(dá)1300℃～1400℃，壓氣機(jī)壓比到達(dá)15～20。因此，提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，改良燃?xì)廨啓C(jī)的性能，主要要從燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)鉁囟群蛪簹鈾C(jī)的壓比作手。

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2023/12/2713燃?xì)廨啓C(jī)效率、比功曲線圖3、燃?xì)廨啓C(jī)的效率與比功關(guān)系1〕、燃?xì)鉁囟仍礁?，燃?xì)廨啓C(jī)的比功就越大，每千克空氣產(chǎn)生的功就越多，一定功率的機(jī)組體積就會(huì)越小。2〕、在溫度一定下，提高增壓比，比功先會(huì)添加，但是當(dāng)超越一個(gè)最正確壓比值以后，比功反而會(huì)下降，在設(shè)計(jì)上要特別留意。

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2023/12/27144、總之：為了計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)中工質(zhì)與外界交換的熱量和功量，必需分析燃?xì)廨啓C(jī)的四個(gè)過(guò)程中工質(zhì)的熱力形狀參數(shù)壓力p、比容v、溫度t的變化規(guī)律和描畫(huà)過(guò)程的數(shù)學(xué)方程。

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

一〕、燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過(guò)程2023/12/2715第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程2023/12/2716第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程1、壓氣機(jī)理想絕熱緊縮空氣過(guò)程的假設(shè)壓氣機(jī)在緊縮空氣過(guò)程中，必需從外界吸收一定量的緊縮功，才干使空氣的壓力p和溫度t升高，比容v減少。假設(shè)工質(zhì)只與外界發(fā)生功的交換，而無(wú)熱量交換。這個(gè)與外界沒(méi)有熱量交換的熱力過(guò)程，是在沒(méi)有摩擦和擾動(dòng)等不可逆景象的理想情況下進(jìn)展的，成為理想絕熱過(guò)程。2023/12/2717第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程2、壓氣機(jī)理想絕熱緊縮空氣過(guò)程計(jì)算由熱力學(xué)分析，在理想絕熱過(guò)程中，工質(zhì)的壓力和比容的變化規(guī)律為：〔2-1〕

式中：k為絕熱指數(shù)，當(dāng)忽略工質(zhì)比熱隨溫度而變化的關(guān)系時(shí)，它就是所謂的比熱比。通常在作近似計(jì)算時(shí)，空氣的絕熱指數(shù)k可以取1.4，燃?xì)獾膋取1.33。2023/12/2718第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程2、壓氣機(jī)理想絕熱緊縮空氣過(guò)程計(jì)算由可知，當(dāng)工質(zhì)按理想絕熱過(guò)程緊縮〔或膨脹〕時(shí)，在整個(gè)過(guò)程的任何一個(gè)工況點(diǎn)上，工質(zhì)的壓力p與其比熱容比v的k次方的乘積是彼此相等的。即〔2-2〕2023/12/2719第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程2、壓氣機(jī)理想絕熱緊縮空氣過(guò)程計(jì)算當(dāng)知過(guò)程的起始形狀、和終態(tài)壓力后，就可以根據(jù)和理想氣體形狀方程式，計(jì)算出工質(zhì)在理想絕熱過(guò)程終態(tài)的其它參數(shù)和。2023/12/27202、壓氣機(jī)理想絕熱緊縮空氣過(guò)程計(jì)算

第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程聯(lián)解，得出，在理想絕熱過(guò)程中與，與之間的變化規(guī)律為：整個(gè)推理過(guò)程為：兩式聯(lián)立p和T關(guān)系T和v關(guān)系〔2-3〕2023/12/2721例1、今有一臺(tái)壓氣機(jī)，把空氣由起始形狀，℃緊縮到。假設(shè)這是一個(gè)理想緊縮過(guò)程，試問(wèn)緊縮終了時(shí)，空氣的比容和溫度各為多少？第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程3、理想絕熱過(guò)程計(jì)算舉例知空氣的絕熱指數(shù)：2023/12/2722第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程3、理想絕熱過(guò)程計(jì)算舉例解：根據(jù)〔2-3〕可知即得：

知空氣的絕熱指數(shù)：因此〔℃〕根據(jù)2023/12/2723第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程計(jì)算理想的絕熱緊縮過(guò)程是不存在的。由于存在摩擦和換熱的要素，實(shí)踐過(guò)程是一個(gè)多變的緊縮過(guò)程，其計(jì)算應(yīng)根據(jù)多變過(guò)程的規(guī)律計(jì)算，其中n為多變指數(shù)。兩式聯(lián)立整個(gè)推理過(guò)程為：2023/12/2724第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程計(jì)算p和T關(guān)系T和v關(guān)系聯(lián)解，得出，在理想絕熱過(guò)程中與，與之間的變化規(guī)律為：即：將絕熱指數(shù)k改為多變指數(shù)n。n＞k，n的大小與實(shí)踐緊縮過(guò)程中存在的不可逆要素有關(guān)，普通為。在確定了n值后，就用式〔2-4〕，即可算出實(shí)踐過(guò)程中終態(tài)空氣的形狀參數(shù)?！?-4〕2023/12/2725第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程

二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程計(jì)算舉例實(shí)踐緊縮過(guò)程的計(jì)算跟理想絕熱緊縮過(guò)程的計(jì)算是一樣的，不同的只是一個(gè)用多變指數(shù)n，一個(gè)用絕熱指數(shù)k。詳細(xì)的舉例略。2023/12/2726第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程的工程計(jì)算根據(jù)熱力學(xué)的多變過(guò)程來(lái)計(jì)算，不可以直觀反映在實(shí)踐緊縮過(guò)程中不可逆程度大小。因此，工程上，人們很少利用這個(gè)方法。而是引入一個(gè)可以比較直觀地反映實(shí)踐緊縮過(guò)程中不可逆程度大小的絕熱緊縮效率，來(lái)計(jì)算工質(zhì)的終態(tài)溫度。2023/12/27271〕、絕熱緊縮效率第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程的工程計(jì)算絕熱緊縮效率，是指工質(zhì)在理想的絕熱緊縮過(guò)程中所需吸收的緊縮功，與實(shí)踐緊縮過(guò)程中到達(dá)同一個(gè)終態(tài)壓力時(shí)所需加給工質(zhì)的實(shí)踐緊縮功的比值。即：式中，2023/12/2728當(dāng)忽略工質(zhì)定壓比熱隨溫度改動(dòng)而忽略微變化的特性時(shí)，1〕、絕熱緊縮效率第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程的工程計(jì)算在現(xiàn)代壓氣機(jī)中，由此可見(jiàn)，只需知壓氣機(jī)的，就很容易求得壓氣機(jī)出口處工質(zhì)的實(shí)踐溫度，進(jìn)而求出比容?！?-5〕2023/12/2729知由式〔2-5〕可知：例2、假設(shè)知例1中壓氣機(jī)的，試求在的情況下，壓氣機(jī)出口處空氣的實(shí)踐形狀參數(shù)。2〕、實(shí)踐緊縮過(guò)程的工程計(jì)算舉例第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程二〕、壓氣機(jī)內(nèi)的緊縮過(guò)程4、實(shí)踐緊縮過(guò)程的工程計(jì)算解：在例1中已計(jì)算得，當(dāng)工質(zhì)按理想絕熱緊縮過(guò)程任務(wù)時(shí)，壓氣機(jī)出口處空氣的溫度和比體積為℃〔℃〕2023/12/2730第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程2023/12/2731第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程1、熄滅室熄滅過(guò)程的實(shí)際簡(jiǎn)化熄滅室的熄滅過(guò)程，是空氣與燃料混合熄滅，把燃料的化學(xué)能釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)化為熱量的過(guò)程。這就相當(dāng)于工質(zhì)從外界吸收一定量的熱，從而溫度升高，比容增大。此時(shí)，工質(zhì)只與外界有熱交換，而無(wú)機(jī)械功交換。當(dāng)確定了壓氣機(jī)出口參數(shù)后，由于壓氣機(jī)出口緊接熄滅室入口，因此，也就知道了熄滅室入口處空氣的參數(shù)。2023/12/2732第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程1、熄滅室熄滅過(guò)程的實(shí)際簡(jiǎn)化在沒(méi)有摩擦等不可逆景象的情況下，可以把熄滅過(guò)程看成是一個(gè)等壓加熱過(guò)程，空氣與燃料熄滅后將變成高溫燃?xì)?。在熄滅室的出口處溫度升高為，比容增大為，但壓力卻維持不變，即。2023/12/2733第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程2、熄滅室熄滅工質(zhì)的形狀參數(shù)實(shí)際計(jì)算根據(jù)理想氣體的形狀方程式不難證明，假設(shè)忽略空氣與燃?xì)庵g氣體常數(shù)R的微小差別，經(jīng)等壓加熱后，熄滅室前后工質(zhì)形狀參數(shù)的變化關(guān)系應(yīng)滿足如下規(guī)律：通常熄滅室出口處燃?xì)獾臏囟仁歉鶕?jù)透平葉片的資料特性選擇的。目前，隨著冶金工業(yè)和透平冷卻技術(shù)的開(kāi)展，曾經(jīng)可以提高到℃以上。2023/12/2734最后，根據(jù)曾經(jīng)選定的和估算得到的，利用理想氣體形狀方程式，很容易確定出熄滅室出口比容。第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程三〕、熄滅室中的加熱過(guò)程3、熄滅室熄滅工質(zhì)的形狀參數(shù)實(shí)踐計(jì)算實(shí)踐上，當(dāng)工質(zhì)在熄滅室中熄滅加熱時(shí)，總會(huì)有摩擦不可逆景象存在。這將導(dǎo)致熄滅室出口處燃?xì)獾膲毫β杂邢陆?，其下降程度可以用熄滅室的壓力?jiān)持系數(shù)來(lái)估算，即：〔2-6〕通常，。2023/12/2735第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程2023/12/2736第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程1、透平膨脹的實(shí)際計(jì)算透平處高溫高壓燃?xì)獍l(fā)生膨脹，對(duì)外界輸出一定數(shù)量的機(jī)械功，同時(shí)工質(zhì)的壓力和溫度下降，比容增大。假設(shè)工質(zhì)只與外界有機(jī)械功的交換，而無(wú)熱量的交換。在沒(méi)有摩擦等不可逆景象的理想情況下，可以以為，在透平中，燃?xì)馐前凑绽硐虢^熱過(guò)程進(jìn)展膨脹做功的。因此也可以根據(jù)式〔2-3〕來(lái)計(jì)算燃?xì)庑螤顓?shù)的變化。即：p和T關(guān)系T和v關(guān)系〔2-3‘〕2023/12/2737第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程2、透平膨脹的實(shí)際計(jì)算舉例例3：知透平前燃?xì)獾某跏夹螤顓?shù)為℃。由于透平后的排氣流道還有一定的阻力，致使燃?xì)獠荒芘蛎浀脚c外界大氣壓力一樣的情況，而只能到達(dá)。假設(shè)這是一個(gè)理想絕熱膨脹過(guò)程，求膨脹終態(tài)時(shí)的燃?xì)鉁囟葹槎嗌伲?023/12/2738第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程2、透平膨脹的實(shí)際計(jì)算舉例解：對(duì)于燃?xì)鈦?lái)說(shuō)，絕熱指數(shù)根據(jù)式〔2-3’〕可知：℃2023/12/2739第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程2、透平膨脹的實(shí)踐計(jì)算實(shí)踐上，理想絕熱膨脹過(guò)程也是不存在的。因不可逆景象呵斥的摩擦熱，也會(huì)轉(zhuǎn)加給工質(zhì)本身，致使工質(zhì)的終態(tài)溫度和比容，都要比按理想絕熱膨脹過(guò)程到達(dá)的終態(tài)溫度和比容大一些，同時(shí)還會(huì)使工質(zhì)發(fā)出的實(shí)踐膨脹功減少。的多變膨脹過(guò)程相當(dāng)。因此，在實(shí)踐膨脹過(guò)程中，燃?xì)饨K態(tài)的形狀參數(shù)也可以根據(jù)式〔2-4‘〕來(lái)計(jì)算。所不同的是在膨脹過(guò)程中，多變指數(shù)即，。從熱力學(xué)觀念看，這個(gè)過(guò)程正與一個(gè)從外界吸收熱量2023/12/2740第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程2、透平膨脹的實(shí)踐計(jì)算p和T關(guān)系T和v關(guān)系〔2-4’〕透平膨脹的實(shí)踐計(jì)算舉例略2023/12/2741與緊縮過(guò)程一樣，通常人們也很少用熱力學(xué)中的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算燃?xì)獾慕K態(tài)參數(shù)。同樣也習(xí)慣的引入一個(gè)可以比較直觀地反映實(shí)踐膨脹過(guò)程中不可逆程度大小的絕熱膨脹有效效率，來(lái)計(jì)算工質(zhì)的終態(tài)溫度。第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程3、透平膨脹的工程計(jì)算2023/12/2742第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程3、透平膨脹的工程計(jì)算1〕、絕熱膨脹有效效率絕熱膨脹有效效率，是指工質(zhì)在透平的實(shí)踐膨脹過(guò)程中，可以發(fā)出的實(shí)踐機(jī)械功，與工質(zhì)按照理想絕熱過(guò)程進(jìn)展膨脹而到達(dá)的同一個(gè)終態(tài)壓力時(shí)所能發(fā)出的理想機(jī)械功的比值。即式中，2023/12/2743在現(xiàn)代透平中，當(dāng)忽略工質(zhì)定壓比熱隨溫度改動(dòng)而忽略微變化的特性時(shí)，1〕、絕熱膨脹有效效率第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程3、透平膨脹的工程計(jì)算由此可見(jiàn)，只需知透平的絕熱膨脹有效效率，就很容易求得透平出口處工質(zhì)的實(shí)踐溫度，進(jìn)而求出比容?！?-6〕2023/12/2744的情況下，透平出口處燃?xì)獾膶?shí)踐溫度？例4、例如知例3中透平的，試求在2〕、透平膨脹過(guò)程的工程計(jì)算舉例第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程四〕、透平〔渦輪〕中的膨脹過(guò)程3、透平膨脹的工程計(jì)算解：在例3中曾經(jīng)求得，按照理想絕熱膨脹的知℃℃℃2023/12/2745第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程五〕、工質(zhì)在大氣中自然放熱過(guò)程2023/12/2746在此過(guò)程中，工質(zhì)將對(duì)外界釋放一定量的余熱，使其形狀參數(shù)回復(fù)到壓氣機(jī)入口處空氣的初始形狀，工質(zhì)只與外界有熱量交換，而無(wú)機(jī)械功交換。1、理想的自然放熱過(guò)程第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程五〕、工質(zhì)在大氣中自然放熱過(guò)程在理想情況下，可以把這個(gè)過(guò)程看成是一個(gè)等壓發(fā)熱過(guò)程，其結(jié)果將使工質(zhì)的溫度降低到，比容減小到。2023/12/2747在實(shí)踐情況下，工質(zhì)的壓力略有下降，即，但放熱的結(jié)果依然是使工質(zhì)回復(fù)到。2、實(shí)踐的自然放熱過(guò)程第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程五〕、工質(zhì)在大氣中自然放熱過(guò)程由于在這個(gè)過(guò)程中，工質(zhì)的初始形狀正是透平排氣口燃?xì)獾男螤睿べ|(zhì)的終態(tài)是壓氣機(jī)入口處大氣的形狀，這個(gè)參數(shù)曾經(jīng)求得，就不用再計(jì)算了。2023/12/2748第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程六〕、總結(jié)2023/12/2749經(jīng)過(guò)前面引見(jiàn)的方法，很容易求出在燃?xì)廨啓C(jī)四個(gè)任務(wù)過(guò)程中工質(zhì)形狀參數(shù)的變化關(guān)系，還可以進(jìn)一步討論在這四個(gè)過(guò)程中，各種能量之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律和定量計(jì)算關(guān)系。需求指出的是，前面引見(jiàn)的計(jì)算方法是一種近似方法，由于它沒(méi)有思索到在這個(gè)過(guò)程中，工質(zhì)比熱隨溫度的變化關(guān)系對(duì)形狀參數(shù)計(jì)算的影響。第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的過(guò)程方程六〕、總結(jié)2023/12/2750第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)一〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)功和熱變化關(guān)系二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2023/12/2751第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)一〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)功和熱變化關(guān)系2023/12/2752思索到延續(xù)流動(dòng)機(jī)械的“流動(dòng)功〞〔項(xiàng)〕，熱焓，而。故第一定律可寫(xiě)成：第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)一〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)功和熱變化關(guān)系熱力學(xué)第一定律為：據(jù)此，在理想等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)中，假設(shè)工質(zhì)為理想氣體，在緊縮、加熱、膨脹和放熱四個(gè)熱力過(guò)程內(nèi)沒(méi)有損耗，比熱和流量也不變，那么可由等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)圖推出各過(guò)程中功和熱的變換關(guān)系。2023/12/2753第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)一〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)功和熱變化關(guān)系等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)圖各個(gè)過(guò)程的功和熱的變化關(guān)系如下：1-2壓氣機(jī)中等熵緊縮2-3熄滅室中等壓加熱2023/12/2754第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)一〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)功和熱變化關(guān)系等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)圖各個(gè)過(guò)程的功和熱的變化關(guān)系如下：3-4透平中等熵膨脹4-1大氣中等壓放熱2023/12/2755第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2023/12/2756第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功循環(huán)增壓比：循環(huán)最高壓力與最低壓力之比理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功:透平的功率減去壓氣機(jī)耗費(fèi)的功率循環(huán)增溫比：循環(huán)最高溫度與最低溫度之比即：2023/12/2757第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功設(shè)比熱容為定值，那么根據(jù)各過(guò)程特性可推證：等壓燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)圖2023/12/2758第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功推理比功：透平功率減去壓氣機(jī)耗費(fèi)功率知：推出比功:2023/12/2759第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功理想簡(jiǎn)單定壓加熱循環(huán)比功：分析上式，知當(dāng)和確定后，比功僅僅是增壓比的函數(shù)。將比功對(duì)增壓比求導(dǎo)并令之為零，即可求得最正確增壓比：〔2-2-1〕〔2-2-2〕將〔2-2-2〕代入〔2-2-1〕得最大的循環(huán)比功：〔2-2-3〕2023/12/2760第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)1、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功由理想簡(jiǎn)單定壓加熱循環(huán)比功公式作圖理想簡(jiǎn)單定壓循環(huán)性能圖橫坐標(biāo)為：縱坐標(biāo)為：分析：a、添加，添加b、添加，添加結(jié)論：在資料熱強(qiáng)度答應(yīng)的前提下，應(yīng)盡能夠提高，進(jìn)而有利于提高燃機(jī)比功。2023/12/2761第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2、理想簡(jiǎn)單循環(huán)效率理想簡(jiǎn)單循環(huán)效率：循環(huán)比功與熄滅室參與熱量之比2023/12/2762第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2、理想簡(jiǎn)單循環(huán)效率〔2-2-2〕此即為理想簡(jiǎn)單等壓循環(huán)效率2023/12/2763第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)2、理想簡(jiǎn)單循環(huán)效率由理想簡(jiǎn)單循環(huán)效率：〔2-2-2〕可以得出結(jié)論：a、熱效率主要取決于循環(huán)增壓比，且隨的增大而提高。也就是說(shuō)熱效率主要取決于壓氣機(jī)中絕熱緊縮的初態(tài)溫度和終態(tài)溫度。b、熱效率和工質(zhì)的絕熱指數(shù)的數(shù)值有關(guān)，而與循環(huán)增溫比無(wú)關(guān)。2023/12/2764第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)3、理想簡(jiǎn)單循環(huán)可用功系數(shù)根據(jù)定義，且：理想簡(jiǎn)單循環(huán)可用功系數(shù)：循環(huán)比功與透平膨脹功的比值。2023/12/2765第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

二〕、理想簡(jiǎn)單循環(huán)比功、效率、可用功系數(shù)3、理想簡(jiǎn)單循環(huán)可用功系數(shù)即用功系數(shù)為：〔2-2-3〕得出結(jié)論：a、越大，相應(yīng)的膨脹功越大，越大。b、越大，相應(yīng)的緊縮負(fù)功越大，越小。2023/12/2766第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2023/12/2767第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析1、實(shí)踐燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)是有損失的，比功、效率和壓比、溫比〔溫度〕的關(guān)系，結(jié)論與理想簡(jiǎn)單循環(huán)有所不同。2023/12/2768第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2、實(shí)踐燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的效率和比功特點(diǎn)：1〕、壓氣機(jī)壓比添加，循環(huán)效率和比功添加，到一個(gè)值后減小，存在一個(gè)最正確壓比。2023/12/27692〕、燃?xì)鉁囟仍礁撸鄳?yīng)的最正確壓比就越高。第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2、實(shí)踐燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的效率和比功特點(diǎn)：2023/12/2770第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2、實(shí)踐燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的效率和比功特點(diǎn)：3〕、燃?xì)鉁囟纫欢?，效率最正確增壓比高于比功最正確增壓比。效率-壓比圖比功-壓比圖﹥例如：民機(jī)追求效率最正確壓比，軍機(jī)追求比功的。大于2023/12/2771第二節(jié)等壓燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)

三〕、燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)分析2、實(shí)踐燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的效率和比功特點(diǎn)：3〕、得出的結(jié)論：A、提高燃?xì)鉁囟纫鄳?yīng)提高壓比才有效；B、對(duì)一定的燃?xì)鉁囟?，要選適宜的壓氣機(jī)壓比；C、不同用途的燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)原那么是不同的。固定式電站用燃?xì)廨啓C(jī)要按照效率最正確壓比設(shè)計(jì)，運(yùn)輸式燃?xì)廨啓C(jī)要按比功最正確壓比設(shè)計(jì)；D、提高壓氣機(jī)和透平的效率對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)特性非常重要。2023/12/2772第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算一〕、增壓原理二〕、軸流式壓氣機(jī)級(jí)中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系三〕、壓氣機(jī)葉柵的幾何參數(shù)四〕、防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振景象的措施五〕、壓氣機(jī)通流部分的污染與清洗2023/12/2773第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算一〕、增壓原理2023/12/2774第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

一〕、增壓原理1、壓力的空氣以速度流過(guò)一個(gè)通流面積不斷增大的擴(kuò)壓流道時(shí)，假設(shè)這道空氣與外界沒(méi)有熱量和機(jī)械功的交換，那么氣流速度降低，空氣的壓力添加。23由伯努利方程：2023/12/2775第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

一〕、增壓原理2、壓氣機(jī)的增壓原理也是采用此方法動(dòng)葉葉柵繞軸線向右轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)壓靜葉葉柵不動(dòng)，但是其通道面積是逐漸增加的，如圖：、即到達(dá)擴(kuò)壓的目的。氣流方向軸線2023/12/2776，壓力升高全部在動(dòng)葉葉柵中完成。氣流經(jīng)動(dòng)葉葉柵后工質(zhì)壓力升高的程度，可用級(jí)反動(dòng)度來(lái)表示。越大，工質(zhì)的壓力升高越是在動(dòng)葉葉柵中完成。第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

一〕、增壓原理2、壓氣機(jī)的級(jí)反動(dòng)度氣流方向軸線2023/12/2777第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算二〕、軸流式壓氣機(jī)級(jí)中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系2023/12/2778第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

二〕、軸流式壓氣機(jī)級(jí)中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系1、流經(jīng)壓氣機(jī)動(dòng)葉葉柵的力氣流方向軸線：是作用在葉輪平均直徑截面上的切向作用力。：空氣流量：動(dòng)葉葉柵進(jìn)、出口處空氣切向流速2023/12/2779第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

二〕、軸流式壓氣機(jī)級(jí)中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系2、外界加給工質(zhì)的機(jī)械功率氣流方向軸線：任務(wù)葉輪平均直徑截面上的圓周速度。2023/12/2780第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

二〕、軸流式壓氣機(jī)級(jí)中工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系3、任務(wù)葉輪傳送給1工質(zhì)的緊縮軸功氣流方向軸線：任務(wù)葉輪平均直徑截面上的圓周速度。2023/12/2781第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算三〕、壓氣機(jī)葉柵的幾何參數(shù)2023/12/2782：葉柵幾何進(jìn)口角：葉型弦長(zhǎng)第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

三〕、壓氣機(jī)葉柵的幾何參數(shù)1、葉柵幾何參數(shù)：葉柵幾何出口角2023/12/2783第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算四〕、防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振景象的措施2023/12/2784第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

四〕、防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振景象的措施1、喘振的根本緣由:由于攻角過(guò)大，使氣流在葉背處發(fā)生分別而且這種氣流分別嚴(yán)重?cái)U(kuò)展至整個(gè)葉柵通道。

2023/12/2785第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

四〕、防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振景象的措施2、喘振時(shí)的景象：發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變?yōu)榈统痢⒄駝?dòng)加大；壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度的動(dòng)搖；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力忽然下降并且有大幅度的動(dòng)搖；發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度升高，呵斥超溫；嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生放炮，氣流中斷而發(fā)生熄火停車(chē)。因此，一旦發(fā)生上述景象，必需立刻采取措施，使壓氣機(jī)退出喘振任務(wù)形狀。

2023/12/2786第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

四〕、防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振景象的措施3、防止喘振措施：1〕、設(shè)計(jì)壓氣機(jī)時(shí)合理選擇各級(jí)之間流量系數(shù)的配合關(guān)系，力求擴(kuò)展壓氣機(jī)的穩(wěn)定任務(wù)范圍。2〕、在壓氣機(jī)第一級(jí)或假設(shè)干級(jí)裝設(shè)可旋轉(zhuǎn)葉片。3〕、在壓氣機(jī)通流部分的某一個(gè)或假設(shè)干個(gè)截面上，安裝防喘放氣閥。4〕、合理選擇壓氣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)，使機(jī)組在額定負(fù)荷工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)離壓氣機(jī)喘振邊境有足夠的平安裕量。5〕、把一臺(tái)高壓比的壓氣機(jī)，分解成兩個(gè)壓比較低的高低壓氣機(jī)，依次串聯(lián)任務(wù)，并分別用兩個(gè)透平來(lái)分別帶動(dòng)。2023/12/2787第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算五〕、壓氣機(jī)通流部分的污染與清洗2023/12/2788第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

五〕、壓氣機(jī)通流部分的污染與清洗1、緣由：壓氣機(jī)假設(shè)結(jié)垢，不僅影響效率和功率，而且還會(huì)使得低壓壓氣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)向喘振邊境接近，惡化機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。2023/12/2789第三節(jié)軸流式壓氣機(jī)原理和計(jì)算

五〕、壓氣機(jī)通流部分的污染與清洗2、