燃气轮机原理第二章 循环理论2-3&2-4.ppt

燃气轮机原理第二章燃气轮机循环理论,2-3压缩过程中间冷却的理想燃气轮机循环,从热力学角度来讲，要达到相同压比，等温压缩过程消耗的机械功比等熵过程要小。真正等温压缩难于做到，所以采用在压缩过程中加冷却的方案。,常用的压缩过程中间冷却的方法在航空燃气轮机的压气机进口处喷水进行冷却来增加输出功率，这种冷却过程的极限理想情况可看作是等温过程。在两级压气机之间进行一次中间冷却或多级压气机之间进行多次中间冷却，使下一级压气机进口温度与上一级压气机进口温度相等或接近，这种中间冷却过程的极限理想情况可看作等压放热过程。,在进行循环分析时，只需在理想简单燃气轮机循环的绝热压缩过程中间加一个或多个等压放热过程。假如等压放热过程趋于无穷多个，那么其极限理想情况也可看成是等温过程。,1.等温压缩理想燃气轮机循环,可见，等温压缩过程1-2’-3-4-1使循环面积增大，表明在增压比和加热比不变的情况下，等温压缩理想燃气轮机循环的比功大于理想简单燃气轮机循环1-2-3-4比功。但热效率呢,1.等温压缩过程（1-2’）,热力学第一定律,等温压缩过程中，工质的内能和焓均不变,等温压缩过程放出热量,2.等压加热过程（2’-3）吸收的热量,3.等压放热过程（4-1）放出的热量,等温压缩理想燃气轮机循环的比功为,等温压缩理想燃气轮机循环的热效率为,等温压缩理想燃气轮机循环与理想简单燃气轮机循环热效率的比较（用T-S图分析）,等温压缩理想燃气轮机循环的热效率,理想简单燃气轮机循环的热效率,小于,,等温压缩燃气轮机循环的比功和热效率随压比变化关系,理想简单,等温压缩,加热比越大，等温压缩理想燃气轮机循环的热效率越趋近于理想简单燃气轮机循环的热效率,2.压缩过程一次中间冷却的理想燃气轮机循环,H2O,理想间冷循环结构,二者增压比和加热比相同，比功和热效率呢,理想间冷循环1-a-b-2’-3-4-1,理想简单循环1-2-3-4-1,1-a第一级绝热压缩b-2’第二级绝热压缩a-b等压放热,循环总增压比为，第一级增压比为1，则1pa/p1，第二级增压比2’/1，,燃烧室进口温度T2’为,在2’-3等压吸热过程中吸收的热量为,在a-b等压放热过程中放出的热量为,在4-1等压放热过程中放出的热量为,一次中间冷却理想燃气轮机循环的比功为,一次中间冷却理想燃气轮机循环的热效率为,对比功wi’的表达式求极值，得当第一级压气机增压比11/2时，比功最大。,虚线代表简单理想燃气轮机循环的比功,1,,,,,将11/2代入比功表达式，可求出值一定时比功达最大值的总的最佳增压比Wmax,opt,对热效率进行类似分析，存在一个使热效率达到最大值的总的最佳增压比max,opt，且存在,max,optWmax,opt,越高，T2越高，到相同T3所需加的热量越少；,越高，T4越低，废气带走的热量越少；,对热效率有利,,,需注意提高过多时，比功下降太多，致使热效率也下降。,2-4膨胀过程一次中间加热的理想燃气轮机循环,在不变动燃气发生器的条件下，有效增大燃气轮机的功率或推力，可采用在膨胀过程中一次加热的循环方案。对于航空燃气轮机，可以在涡轮和尾喷管之间设置加力燃烧室进行加力燃烧。歼击机的迅速起飞、爬升、加速和增大升限，都需要进一步增大推力，如美国的F15、F16的F100发动机，我国J7、J8的wp13发动机。,带加力的涡喷发动机,膨胀过程一次中间加热的理想燃气轮机循环1-2-3-c-d-4’-1,航空燃气轮机TdT3地面燃气轮机TdT3,3-c第一级绝热膨胀d-4’第二级绝热膨胀c-d等压加热,与压比、温比相同的理想简单燃气轮机比，比功，热效率如何变化,