下载文档原格式
燃气轮机热力计算方法燃气轮机是一种常见的热力动力装置，其基本原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后利用这些气体的能量驱动轴上的涡轮旋转，最终将能量转化为机械功。
燃气轮机的热力计算方法主要包括燃烧过程的热力分析和性能参数的计算。
下面将从这两个方面进行详细介绍。
1.燃烧过程的热力分析：燃烧过程是燃气轮机中最重要的能量转换过程之一、其基本步骤包括燃料的混合、燃烧和燃气的膨胀。
热力分析主要涉及燃料的供给、燃烧温度和燃料消耗等方面的计算。
1.1燃料供给计算：燃烧过程中，需要按照一定的比例和速度供给燃料。
燃料供给的计算主要涉及燃烧室内的燃料流量和燃烧温度的特点。
根据燃烧室的结构和燃烧运行参数，可以通过质量守恒和能量守恒等原理计算燃料供给的量。
1.2燃料燃烧计算：燃料在燃烧室内与空气发生化学反应，产生燃烧产物和燃烧热。
燃料燃烧的计算主要涉及燃烧反应的热力学性质和燃烧室内的热量传递过程。
可以通过热力学平衡和改良热力学循环等方法，计算燃料的燃烧温度和热量释放。
1.3燃气膨胀计算：在燃烧过程后，高温高压燃气需要经过涡轮的膨胀工作，将能量转化为机械功。
燃气膨胀计算主要涉及涡轮的热力学特性和流体力学特性。
可以通过欧拉方程和涡轮参数的试验数据，计算燃气的温度降和功率输出。
2.性能参数的计算：燃气轮机的性能参数主要包括热效率、功率输出和燃料消耗等。
这些参数的计算可以根据燃气轮机的热力特性和工作参数进行估算。
2.1热效率计算：热效率是燃气轮机性能评价的重要指标之一、可以通过热力分析的结果，计算燃料的燃烧热和输入热量的比值，即可得到燃气轮机的热效率。
2.2功率输出计算：功率输出是燃气轮机性能的直接体现。
可以通过膨胀过程的分析，计算涡轮的工作参数，如转速和压力比等，然后再结合涡轮的机械效率，得到燃气轮机的功率输出。
2.3燃料消耗计算：燃料消耗是燃气轮机运行成本的重要因素。
根据燃料供给和燃烧过程的计算结果，可以得到燃烧室内的燃料消耗量。
第三章燃气轮机热力计算方法燃气轮机是一种常见的热力装置，其运行过程中的热力计算是其设计、运行和维护的重要依据。
本章将介绍燃气轮机的热力计算方法，包括效率计算、热能转换计算和能量平衡计算。
一、燃气轮机效率计算燃气轮机的效率计算是评价其能量利用程度的重要指标。
燃气轮机的效率主要包括热效率和机械效率两部分。
1.热效率计算热效率是指燃气轮机从燃料中转换为热能的比例。
其计算公式为：热效率=(净排烟热量-燃料散热损失-凝结水热损失)/燃料热值其中，净排烟热量指燃气轮机排出的烟气中可利用的热量，燃料散热损失指燃料在输送和喷射过程中的能量损失，凝结水热损失指由于燃烧产生的水蒸气在冷凝过程中的能量损失。
2.机械效率计算机械效率是指燃气轮机从热能转化为机械能的比例。
其计算公式为：机械效率=(轴功率-机械损失)/燃料热值其中，轴功率指输出到外部负载的功率，机械损失指由于摩擦、转子间隙和震动等原因造成的能量损失。
二、燃气轮机热能转换计算燃气轮机的热能转换计算主要包括压缩过程、燃烧过程和膨胀过程。
1.压缩过程计算压缩过程的计算需要确定压缩比、进气温度和进气功率等参数。
其计算公式为：进气功率=进气流量*(进气压力-出口压力)/进气效率其中，进气流量指单位时间内进入燃气轮机的气体质量，进气效率指压缩过程中热量的利用程度。
2.燃烧过程计算燃烧过程的计算需要确定燃料流量、燃料热值和燃料效率等参数。
其计算公式为：燃料功率=燃料流量*燃料热值*燃料效率其中，燃料流量指单位时间内进入燃气轮机的燃料质量，燃料效率指燃烧过程中热量的利用程度。
3.膨胀过程计算膨胀过程的计算需要确定出口压力、出口温度和输出功率等参数。
其计算公式为：输出功率=(进口焓-出口焓)*进口流量*(工作流体分子量/1000)其中，进口焓和出口焓分别指进口和出口状态下的焓值，进口流量指单位时间内进入燃气轮机的流体质量。
三、燃气轮机能量平衡计算燃气轮机的能量平衡计算是确认各个热力损失的重要手段。
燃气轮机的热力性能和计算热力性能参数热力性能参数是评估燃气轮机性能的重要依据。
以下是几个常用的热力性能参数：1. 热效率：热效率是燃气轮机输出的机械能或电能与燃料热值之比。
热效率的计算公式如下：热效率：热效率是燃气轮机输出的机械能或电能与燃料热值之比。
热效率的计算公式如下：$$\text{热效率}=\frac{\text{输出功率}}{\text{燃料热值}}$$2. 功率输出：燃气轮机的功率输出是指它能够提供的机械功或电能。
功率输出的计算公式如下：功率输出：燃气轮机的功率输出是指它能够提供的机械功或电能。
功率输出的计算公式如下：$$\text{功率输出}=\text{燃料流量} \times \text{燃料热值}$$3. 比功率：比功率是指燃气轮机单位质量燃料所提供的输出功率。
比功率的计算公式如下：比功率：比功率是指燃气轮机单位质量燃料所提供的输出功率。
比功率的计算公式如下：$$\text{比功率}=\frac{\text{功率输出}}{\text{燃料流量}}$$4. 压气机效率：压气机效率是指燃气轮机压气机所完成的工作与输入能量之比。
压气机效率的计算公式如下：压气机效率：压气机效率是指燃气轮机压气机所完成的工作与输入能量之比。
压气机效率的计算公式如下：$$\text{压气机效率}=\frac{\text{压气机功}}{\text{输入功}}$$ 热力性能计算燃气轮机的热力性能计算需要考虑多个因素，包括燃料流量、燃料热值、气流参数等。
下面是一个简单的热力性能计算流程：1. 确定燃料流量：根据燃料供应系统的设计，确定单位时间内进入燃气轮机的燃料流量。
2. 确定燃料热值：燃料热值是指每单位质量燃料所蕴含的能量。
通过测量或查阅相关资料确定燃料的热值。
3. 计算功率输出：根据燃料流量和燃料热值，计算燃气轮机的功率输出。
4. 计算热效率：根据功率输出和燃料热值，计算燃气轮机的热效率。
5. 计算比功率：根据功率输出和燃料流量，计算燃气轮机的比功率。
发动机原理课程设计——《燃气涡轮发动机热力计算》一、热力计算的目的对选定的发动机工作过程、参数和部件效率或损失系数，计算发动机各截面的气流参数，获得发动机的单位性能参数。
二、单轴涡喷发动机热力计算1、已知条件（1）发动机飞行条件H＝0; Ma＝0（2）通过发动机的空气流量q=64kg/sm（3）发动机的工作参数*c π=8 *3T =1200K（4）各部件效率及损失系数i σ=1.0 *c η b σ=1.0 ζ*Tη col νm η=0.98 e σ2、计算步骤（1）计算进气道出口的气流参数210011251.82T T T Ma Kγ**-⎡⎤==+=⎢⎥⎣⎦121001138392.62in in p p p Ma Paγγγσσ-**-⎡⎤==+=⎢⎥⎣⎦（2）计算压气机出口的气流参数21940271307140.6c p p Paπ***==⨯=1 1.411.4211811251.81515.4530.775c T T K γγπη--****⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（3）计算燃烧室出口气流参数320.905307140.6277962.3b p p Paσ**==⨯=（4）计算一千克空气的供油量（油气比）已知燃烧室进口处的总温和出口处的总温及燃烧室的放热系数，则可以求出加给1kg 空气的供油量f.32320.019277a ab u ah h f H H h ζ****-==-+其中：，2ah *、3ah *和3H *通过课后表格插值得到。
（5）计算涡轮出口气流参数()()()mcol p p v f T T c T T c η-+-=-****1'4312()mcol p c p T v f c T c T η-+∆=∆**1'431200238.3961.7T T T T K***=-∆=-=1.3311.3313238.311 2.8255412000.874T T TT T γγπη--*--***⎛⎫∆⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭43/277962.3/2.8255498375T p p Paπ***===（6）计算5站位（喷管出口）气流参数 判别喷管所处的工作状态**5491488.7e p p Paσ=⨯=5/p p b **=π91488.74.03 1.8522700b π*==>54961.73T T K**==518.118.1561.3/V m s====()5555,λq A Tp Kq g m **=255567.30.574370.039791488.71A m ===⨯⨯（7）推力和单位推力的计算 当地音速0295.1/a m s===0295.10.9265.6/V a Ma m s=⨯=⨯=()55050191488.70.5743722700 1.2591168265.62270035067.56m p F A p f q Vp N λ*⎛⎫=-- ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯⨯⨯--⨯ ⎪⎝⎭=35067.5515.7/68s F N s kg==⋅（8）燃油消耗率的计算()()3600136000.019310.030.13053/515.7col s f v sfc kg N hF -⨯⨯-===⋅三、混合排气涡扇发动机设计点热力计算1、已知条件（1）设计点飞行参数飞行Ma飞行高度H 11km（2）发动机工作过程参数涵道比B 风扇增压比*LPCπ高压压气机增压比*HPCπ燃烧室出口总温*4T 1800K（3）预计部件效率或损失系数进气道总压恢复系数 iσ= 燃烧室总压恢复系数bσ= 外涵气流总压恢复系数'mσ=混合室总压恢复系数m σ= 尾喷管总压恢复系数eσ=风扇绝热效率*LPCη=高压压气机效率 *HPC η=燃烧效率b ξ=高压涡轮效率*HPtη=低压涡轮效率 *LPt η= 高压轴机械效率 *HPm η=低压轴机械效率 *LPmη=功率提取机械效率 mP η=空气定熵指数 a γ= 燃气定熵指数gγ=气体常数 R =)/(287.0K kg kJ ⋅ 燃油低热值 Hu =)/(42900kg kJ 冷却高压涡轮 1δ=5%冷却低压涡轮2δ=5%飞机引气 β=1%相对功率提取系数 0T C =kgkJ /0.3空气定压比热容 p C =)/(005.1K kg kJ ⋅ 燃气定压比热容g p C ,=)/(224.1K kg kJ ⋅2、计算步骤定比热容热力过程计算，主要假定热力过程中燃气的温度不高，温度的变化也不大，因而在整个热力过程中，燃气的定压比热容和定熵指数可以认为是不变的，用平均热力性质。
