大氣參數(shù)的變化對整臺燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響

大氣參數(shù)的變化對整臺燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響大氣溫度ta的影響大氣溫度對于簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的功率和有相當(dāng)大的影響，這是由于以下三方面原因造成的，即：①隨著大氣溫度的升高，空氣的密度變小，致使吸入壓氣機(jī)的空氣的質(zhì)量流量減少，機(jī)組的作功能力隨之變小；②壓氣機(jī)的耗功量是隨吸入的空氣的熱力學(xué)溫度成正比關(guān)系變化的，即大氣溫度升高時，燃?xì)廨啓C(jī)的凈出力減??；③當(dāng)大氣溫度升高時，即使機(jī)組的轉(zhuǎn)速和燃?xì)馔钙角暗娜細(xì)獬鯗乇３趾愣?，壓氣機(jī)的壓縮比將有所下降，這將導(dǎo)致燃?xì)馔钙阶鞴α康臏p少，而燃?xì)馔钙降呐艢鉁囟葏s有所增高。這樣就會使得燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的效率和凈功率，如圖6-6和圖6-7所示的那樣關(guān)系發(fā)生變化。圖6-6燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的相對效率與大氣溫度ta的變化關(guān)系（冷卻水溫恒定為20℃)圖6-7燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的相對輸出功率與大氣溫度t+的變化關(guān)系（冷卻水溫恒定為20℃)由圖6-7可知：隨著大氣溫度ta的升高，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的相對輸出功率都是會下降的，但是，聯(lián)合循環(huán)的相對輸出功率減小得要比燃?xì)廨啓C(jī)平緩。這是由于燃?xì)馔钙降呐艢鉁囟嚷杂性龈撸梢栽谟酂徨仩t中獲取更多的能量，到蒸汽輪機(jī)中去作出更大數(shù)量的機(jī)械功的緣故。當(dāng)然反之，當(dāng)大氣溫度下降時，聯(lián)合循環(huán)的相對輸出功率增大的程度則要比燃?xì)廨啓C(jī)少。這是由于當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速和燃?xì)馔钙角暗娜細(xì)獬鯗乇３趾愣〞r，壓氣機(jī)的壓縮比略有增高，致使燃?xì)馔钙降呐艢鉁囟扔兴陆?，最后?dǎo)致蒸汽透平的作功量有所減少的緣故。由圖6-6中可以看出：隨著大氣溫度ta的升高，燃?xì)廨啓C(jī)的相對效率是下降的，但其聯(lián)合循環(huán)的相對效率卻反而略有增高的趨勢。這是由于當(dāng)大氣溫度升高時，隨著燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的增高致使Cηst增大，足以補(bǔ)償燃?xì)廨啓C(jī)效率ηst的降低。從物理意義上講，這是由于當(dāng)大氣溫度升高時，壓氣機(jī)的出口溫度相應(yīng)地也會增高。為了保證燃?xì)馔钙角暗娜細(xì)獬鯗睾愣?，噴入燃燒室的燃料消耗量就可以減少，其減少的程度將比聯(lián)合循環(huán)總輸出功率減小程度更加多一些，致使總的熱效率反而略有增大的趨勢。當(dāng)然，隨著大氣溫度的下降，聯(lián)合循環(huán)的效率反而會有略微減小的趨勢。但是必須指出：圖6-6和圖6-7所示的變化關(guān)系，是以供給直流冷卻式凝汽器的冷卻水溫恒定(保持為20℃)，即凝汽器的背壓恒定不變?yōu)榍疤岬?。顯然，這并不符合實(shí)際情況。眾所周知，隨著大氣溫度的變化，河水的溫度也是會相應(yīng)變化的。一般來說，河水溫度總是要比大氣溫度略低幾度(ta≤0℃時不適用)。這就是說，隨著大氣溫度的變化，即使是直流冷卻式的凝汽器的背壓也要發(fā)生變化的。大氣溫度較高時，凝汽器的背壓就高，大氣溫度降低時，凝汽器的背壓則較低。這種情況對于采用直接空氣冷卻式的凝汽器以及濕式冷卻塔的凝汽器的機(jī)組來說更是如此。圖6-8中給出了冷卻介質(zhì)(空氣或冷卻水)的溫度對于凝汽器壓力的變化關(guān)系，可以顯示其影響程度。因而大氣溫度ta對于聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的相對功率(Pe/Pe0)和相對效率(PccN/Pcc0N)的影響關(guān)系應(yīng)該用圖6-9來表示，在該圖中引入了對直流冷卻水溫tcw影響關(guān)系的修正。——效率，—·—·功率圖6-8河水冷卻、濕式冷卻塔和空氣直接冷卻的凝氣器壓力的近似值（空氣的相對濕度為60%)圖6-9單壓聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的相對功率（Pe/Pe0)以及相對效率（ηNcc/ηNcc0)與大氣溫度ta和冷卻水溫tcw的關(guān)系曲線總之，在考慮了冷卻水溫隨大氣溫度的變化關(guān)系后，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的相對效率和相對功率隨大氣溫度的變化而相互偏離的程度，就會比圖6-6和圖6-7所示的減小一些。V94.2燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率與環(huán)境溫度的關(guān)系見圖6-10。按θamb查得的PGT對大氣壓力可按下式修正：圖6-10輸出功率與環(huán)境溫度的關(guān)系大氣壓力pa和海拔高度的影響圖6-11相對大氣壓力與海拔高度的關(guān)系大氣壓力pa的較大幅度的變化，主要是由于機(jī)組所在地海拔高度的變遷造成的。圖6-11中給出了相對大氣壓力與海拔高度的關(guān)系曲線。圖6-11相對大氣壓力與海拔高度的關(guān)系通常，燃?xì)廨啓C(jī)都是按大氣壓力pa=0.1013Mpa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如圖6-11所示，不同的海拔高度將導(dǎo)致不同的平均大氣壓力。研究表明：如果大氣的溫度保持恒定不變，那么，大氣壓力的變化不會導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)效率的增或減，即：大氣壓力對燃?xì)廨啓C(jī)效率的影響為零。但是，燃?xì)廨啓C(jī)的功率則與吸入的空氣壓力有密切關(guān)系，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)的功率與所吸入的空氣的質(zhì)量流量成正比，而空氣的質(zhì)量流量又與吸氣壓力pa成正比。顯然，燃?xì)廨啓C(jī)的功率應(yīng)與大氣壓力pa成正比。當(dāng)然，在大氣溫度、機(jī)組的轉(zhuǎn)速以及燃?xì)馔钙角暗娜細(xì)鉁囟染３趾愣ú蛔兊那疤嵯拢細(xì)廨啓C(jī)排氣的質(zhì)量流量以及余熱鍋爐中可用于蒸汽發(fā)生過程的余熱，同樣也會隨大氣壓力按正比關(guān)系發(fā)生變化。如果假設(shè)蒸汽循環(huán)的效率ηst不變(實(shí)際情況正是如此)，那么在聯(lián)合循環(huán)中蒸汽輪機(jī)的功率也將與大氣壓力pa成正比。由此可見，在聯(lián)合循環(huán)中由于燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的功率都與大氣壓力成正比，因而，聯(lián)合循環(huán)的總功率必然也與大氣壓力成正比。由于噴入聯(lián)合循環(huán)的燃料量與壓氣機(jī)吸入的空氣質(zhì)量流量成正比，也就是與大氣壓力成正比，因而，聯(lián)合循環(huán)的效率PccN將與大氣壓力無關(guān)，即：大氣壓力變化時，PccN將恒定不變?？諝饨^對濕度H的影響顯然，大氣的濕度關(guān)系到從壓氣機(jī)吸入到燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮功，透平的膨脹功以及燃燒室中燃料量的攝入量，從而影響到燃?xì)廨啓C(jī)的比功和效率。研究過大氣的相對濕度對于燃?xì)廨啓C(jī)效率和比功的影響關(guān)系，如圖6-12和圖6-13所示。從圖6-12和圖6-13中不難看清：當(dāng)大氣溫度為250K、和290K時，相對濕度對于燃?xì)廨啓C(jī)的比功和效率均無影響。這是由于大氣溫度很低時，即使相對濕度為100%時，大氣中所含的水蒸氣數(shù)量仍然是很少的(即絕對濕度值很小)，其影響是可以忽略不計(jì)的。只是當(dāng)大氣溫度大于310K(即37℃)后，相對濕度的增加將使燃?xì)廨啓C(jī)的凈比功增大，而熱效率卻有所下降。圖6-12在壓縮比為10，透平進(jìn)口溫度為1200K時，不同的大氣溫度條件下，相對濕度對燃?xì)廨啓C(jī)效率的影響關(guān)系圖6-13壓縮比10，透平進(jìn)口溫度為1200K時，不同的大氣溫度條件下，相對濕度對燃?xì)廨啓C(jī)比功的影響關(guān)系圖6-14濕度效應(yīng)的修正曲線GE公司機(jī)組采用的對大氣濕度的修正曲線，如圖6-14所示。它不論大氣溫度的高低，只是根據(jù)大氣的絕對濕度H之大小，通過各自的修正系數(shù)CHR和CP，來修正機(jī)組的熱耗率和出率。顯然，當(dāng)機(jī)組折合到在設(shè)計(jì)的大氣濕度條件下