第三章 燃气轮机热力计算方法

燃气轮机热力性能分析燃气轮机是一种广泛应用于发电、航空和工业领域的热力机械设备。

它利用燃料燃烧产生高温高压气流，通过推进器或涡轮驱动发电机、飞机或其他机械设备。

对于燃气轮机的性能分析，不仅可以评估其工作效率和能量利用率，还可以为设备的设计和优化提供依据。

本文将讨论燃气轮机热力性能的分析方法和重要参数。

首先，燃气轮机的热效率是评估其性能的重要指标之一。

热效率定义为输出功率与输入热能之比。

通过测量燃气轮机的输出功率和输入燃料热值，可以计算出其热效率。

燃气轮机的热效率通常可以达到35%至45%，相比于其他传统的发电设备如燃煤发电机组，燃气轮机的热效率较高，因此受到了广泛的应用。

其次，燃气轮机的高温处理能力也是其性能的关键指标之一。

高温处理能力是指燃气轮机可以承受的最高工作温度，包括燃烧室和涡轮。

由于高温有助于提高燃气轮机的效率，因此提高燃气轮机的高温处理能力对于进一步提高性能至关重要。

燃气轮机的高温处理能力受到材料和制造工艺的限制，因此通过提升材料的耐高温性，采用先进的冷却技术和改进燃烧室设计等方法来提高燃气轮机的高温处理能力成为了当前的研究热点。

另外，燃气轮机的压气机效率和燃烧室效率也对其性能有着重要的影响。

压气机效率是指压气机产生的压力比与理论最大压力比之比，直接影响燃气轮机的压缩能力和气流流速。

燃气轮机的压气机效率通常可以达到85%-90%，压气机的提高可以降低燃气轮机的油耗和排放量，提高其综合性能。

而燃烧室效率是指燃烧室内燃料的完全燃烧程度，对燃气轮机的热效率和排放量有着直接影响。

通过优化燃烧室的结构、燃料与空气的混合方式和控制燃烧过程等方法，可以提高燃烧室的效率，从而提高燃气轮机的整体性能。

此外，燃气轮机的响应速度和运行稳定性也是热力性能分析中需要考虑的重要因素。

响应速度是指燃气轮机在负载变化时能够快速调整输出功率的能力，直接影响燃气轮机的适应性和灵活性。

对于涉及到负载快速变化的应用，如航空领域，燃气轮机的响应速度尤为重要。

燃气轮机的产热数学模型
燃气轮机的产热数学模型可以建立在以下几个方面：
1. 燃气轮机热力循环模型：
燃气轮机热力循环模型考虑燃气轮机内部的热力过程,分析燃烧室的燃烧与废气的排放,以及燃气轮机的内部温度、压力等参数的变化和它们之间的相互作用,得出燃气轮机的产热模型。

2. 燃烧与燃气特性模型：
燃气轮机的产热模型还考虑燃料燃烧的特性,以及燃气组分和燃气特性,燃气轮机内部的燃烧过程通过热力循环模拟燃气的变化,得出燃气轮机内部的热流量、功率、效率等参数。

3. 涡轮机特性模型：
涡轮机的特性也是影响燃气轮机产热的重要因素之一,可以通过分析涡轮机叶片的流态和空气动力学特性来推导和建立相关的热力学模型。

总之,燃气轮机的产热数学模型是一个综合性很强的系统,需要考虑多种因素的影响,包括燃料的品质、燃气轮机内部燃烧的特性、涡轮机的工作特性等等。

燃气轮机基本热力计算方法分析作者：周素荃张新叶来源：《中国新技术新产品》2012年第09期摘要：本文着重论述了单燃气轮机各特征截面热力计算采用的基本计算方法，对燃气轮机位于设计点工作时，各部件共同工作特性进行了简要的分析，提出了基本热力计算时需选定的一些特定参数，并给出了各截面参数的基本计算方法。

关键词：燃气轮机；总压；总温；性能；计算。

中图分类号：O414.1 文献标识码：A1 概述燃气轮机自出现以来，凭借其清洁、高效、故障率低及寿命长等优势，迅速占领了地面发电及船舶等方面的市场。

至今，燃气轮机单机效率已能达到42％以上，如采用联合循环，效率更可超过60％。

本文根据燃气轮机的部件特性及运行过程中各截面的主要监测参数，给出了燃气轮机各部件主要热力参数的计算方法，采用这些计算方法，可以在短时间得到燃气轮机各部件运行时达到的性能指标，甚至可以纳入到控制系统中，使相关参数指标实时显示在人机界面中，同时可以采用本文计算方法，在燃气轮机初始设计时，进行各截面设计点性能参数的初步估算。

2 计算过程2.1 燃气轮机进、出口边界条件设定通常情况下，在对燃气轮机性能进行估算时，为简化计算，采取忽略对计算结果影响较低的因素。

如大气湿度通常采用标准值，机组对外的散热在计算时不予考虑。

2.2 燃气轮机共同工作特性分析燃气轮机各部件在工作过程中存在着相互制约的关系，某些确定部件的理论特性并不代表燃气轮机整机工作时所能达到的最终热力性能指标，并且，在实际燃气轮机工程应用时，通常无法获得燃气轮机详细的部件特性曲线。

但根据确定部件的理论特性曲线、部件通用特性曲线或燃气轮机长期积累的运行参数，试取一些能够决定发动机及其部件状态的参数，可以保证燃气轮机各截面热力参数计算顺利进行，同时，通过燃气轮机的运行，也可验证试取参数的合适与否。

本文对单轴燃气轮机各截面参数进行计算时，燃气轮机各部件共同工作原则主要考虑如下几个方面[1]：转子功率平衡：PT?浊m-PF-W=0式中：PT-涡轮提供功率；ηm-轴系传动效率；W-机组输出功率；PF-压气机转子消耗功率。

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。

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。

燃气轮机热力性能计算模型研究与优化第一章研究背景燃气轮机是一种发电机系统，利用燃气在转子内部驱动涡轮发电。

随着经济的发展和工业化的进程，人们对能源的需求也越来越高。

燃气轮机作为一种高效、可靠的能源发电系统，越来越受到人们的关注和重视。

因此，研究和优化燃气轮机的热力性能计算模型，对提高燃气轮机的发电效率和降低对环境的影响具有重要意义。

第二章燃气轮机热力性能计算模型燃气轮机的热力性能计算模型主要包括以下几个方面：1. 燃气轮机的气动特性计算模型燃气轮机的气动特性计算模型是燃气轮机热力性能计算模型的重要组成部分。

它包括了燃气轮机内部各个组件的特性参数、流量、压力、温度等等。

同时，还要考虑燃气轮机的压气机出口容积流量和燃气轮机进口容积流量的匹配关系。

这样才能确保燃气轮机的稳定性和高效性。

2. 燃气轮机的热力计算模型燃气轮机的热力计算模型是指根据燃气轮机运行时的热力参数，如压力、温度、流量等等进行计算的模型。

其中，最重要的参数是燃气轮机的热效率。

燃气轮机热效率是指燃气轮机能够将燃气的热能转化成电能的比率。

这个比率越高，燃气轮机的效率就越高。

3. 燃气轮机的控制系统燃气轮机的控制系统是指燃气轮机运行时的控制模块，包括机械设计、控制算法等等。

其中，最重要的部分是燃气轮机的热力控制系统，它能够根据燃气轮机内部的热力参数进行优化调节，以达到最大效率。

第三章燃气轮机热力性能计算模型的优化燃气轮机的热力性能计算模型需要不断地进行优化，以提高燃气轮机的热效率和降低对环境的影响。

以下是针对燃气轮机热力性能计算模型的优化方案：1. 模型的准确性方面进行优化燃气轮机热力性能计算模型的准确性对燃气轮机的效率和可靠性具有重要影响。

因此，需要借助现代工具，如CFD(计算流体力学) 等对模型进行准确性评估，准确地描述燃气轮机热力性能特性。

2. 控制策略的优化燃气轮机的控制策略需要根据实际情况进行优化。

通过准确的模型分析燃气轮机内部热力参数，可以优化控制策略，达到更高的热效率和更低的环境影响。

汽轮机详细计算范文汽轮机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的热力机械。

它适用于各种能源的热转换，如化石燃料、核能、太阳能等。

在汽轮机中，热能通过燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮转动，从而产生功。

本文将详细介绍汽轮机的计算及其主要性能指标。

首先，我们需要计算汽轮机的效率。

汽轮机的效率可以通过热转换效率和机械传动效率来评估。

热转换效率是指汽轮机从燃料中提取的能量与燃料总能量之间的比值。

机械传动效率则是指由汽轮机输出的机械功与输入的热能之间的比值。

汽轮机的总效率可以通过两者的乘积来计算。

其次，我们需要计算汽轮机的功率。

汽轮机的功率可以根据涡轮的流量、进口条件和出口条件来计算。

汽轮机输出的功率可以通过以下公式计算：功率=流量x(出口焓-进口焓)。

进一步，我们还需要计算汽轮机的燃料消耗率。

燃料消耗率表示汽轮机每提供一定的功率所需的燃料的质量。

燃料消耗率可以通过下面的公式计算：燃料消耗率=燃料流量/产生的功率。

在计算中，我们需要首先确定汽轮机的进口条件和出口条件，即进口温度、进口压力、出口温度和出口压力。

然后，我们需要根据这些条件和压力-焓图来计算汽轮机在这些条件下的焓值。

根据焓差和其他相关数据，可以计算出汽轮机的功率、效率和燃料消耗率。

此外，我们还需要考虑汽轮机的热损失和机械损失。

热损失包括燃料燃烧不完全导致的热能损失和受热部件的散热损失。

机械损失包括轴承摩擦损失、机械传动效率损失等。

这些损失将降低汽轮机的效率和功率。

最后，我们还需要考虑汽轮机的装置布局和参数设计。

汽轮机的装置布局涉及到加热器、冷凝器、再热器等的设置和布置。

参数设计涉及到涡轮的尺寸、叶片数目、叶片角度等的选择。

这些布局和设计将直接影响汽轮机的性能。

综上所述，汽轮机的详细计算包括效率、功率、燃料消耗率的计算，考虑热损失和机械损失的影响，以及装置布局和参数设计的考虑。

这些计算将决定汽轮机的性能和运行效果，对于汽轮机的设计和运行具有重要意义。

工程热力学高温燃气轮机循环的热力学模型与计算一、引言现代工程热力学在能源转换与利用领域起着关键作用，高温燃气轮机作为一种重要的能量转换设备，其循环高效性对于提高能源利用效率至关重要。

本文将探讨高温燃气轮机循环的热力学模型与计算方法，以实现对其性能的准确预测与优化设计。

二、高温燃气轮机循环的热力学模型1. 引入基本假设在分析高温燃气轮机循环时，我们需要引入一些基本假设，以简化问题并得到合理的模型。

其中包括理想气体假设、恒定比热容假设等。

2. 基本热力学方程根据基本热力学方程，可以推导出高温燃气轮机循环中的关键参数与性能指标之间的数学关系。

例如，通过恒定比熵方程可以得到高压涡轮出口温度与压比之间的关系。

3. 循环分析根据热力学模型，可以对高温燃气轮机循环进行详细分析。

包括各个部件（如压气机、燃烧室、涡轮等）的能量转换过程，以及循环中各参数的变化规律等。

三、高温燃气轮机循环的热力学计算方法1. 数据收集为了进行热力学计算，首先需要收集和确定所需的输入数据。

包括环境条件、燃气特性、设计参数等。

这些数据将用于构建热力学模型并进行计算。

2. 热力学计算流程根据前文中建立的热力学模型，可以得到相应的计算流程。

这包括对循环中各部件的能量转换过程进行计算，以及计算各参数的变化情况。

3. 计算结果与分析通过进行热力学计算，可以得到高温燃气轮机循环的各项性能指标。

这些指标可以反映出燃气轮机的热力学特性，如热效率、功率输出等。

同时，也可以进行参数敏感性分析，以评估不同参数对燃气轮机性能的影响。

四、案例分析以一台具体的高温燃气轮机为例，通过建立热力学模型和进行热力学计算，可以获取该轮机的性能参数。

同时，通过对参数的优化调整，可以实现对燃气轮机的性能提升。

五、结论高温燃气轮机循环的热力学模型与计算方法对于优化设计和性能预测具有重要意义。

通过基于热力学原理的计算模型，我们可以准确地预测和评估燃气轮机的性能。

这对于提高能源转换效率、降低能源消耗具有重要意义。

燃气轮机燃气热力性质的电算方法
王弥康
【期刊名称】《石油大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1989(013)002
【摘要】燃气轮机排气可以合理地认为是理想燃气和一定量过剩空气的混合物,可视为理想混合气体。

这种实际燃气的热力性质(比热和焓等)用查表等手工计算很不方便。

本文根据国内外资料,编制了两种计算程序。

并用实例计算结果说明这两种方法都有相当高的精确度。

在-50～1500℃的温度范围内完全可以满足科研和工程计算要求。

【总页数】7页(P50-56)
【作者】王弥康
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TK478.9
【相关文献】
1.燃气轮机燃气热力性质计算软件的开发 [J], 黎师祺;韩鹏飞;万祥;胡海航
2.湿燃气热力性质的计算方法 [J], 陈安斌
3.气化炉煤气为燃料的燃气热力性质的计算方法 [J], 陈安斌;王永青
4.燃气轮机及燃气轮机装置噪声辐射的测量──工程检验方法 [J], 王震华
5.注蒸汽燃气轮机循环工质热力性质研究 [J], 周伏秋;王克光
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