燃气轮机相关热力循环

燃气轮机热力循环的分类与改善燃气轮机性能的热力循环措施专业：热能与动力姓名：学号：燃气轮机热力循环的分类与改善燃气轮机性能的热力循环措施摘要：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

本文主要介绍了燃气轮机的工作原理，基本结构，热力循环的分类及热力循环措施。

关键词：燃气轮机分类性能改善引言：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，是典型的高新技术密集型产品。

作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平，是21世纪的先导技术。

发展集新技术、新材料、新工艺于一身的燃气轮机产业，是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。

正文：燃气轮机（Gas Turbine）是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。

在空气和燃气的主要流程中，只有压气机（Compressor）、燃烧室（Combustor）和燃气透平（Turbine）这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环，如图1。

大多数燃气轮机均采用简单循环方案。

因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、起动快、少用或不用冷却水等一系列优点。

一、工作原理压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。

从透平中排出的废气排至大气自然放热。

这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。

通常在燃气轮机中，压气机是由燃气透平膨胀做功来带动的，它是透平的负载。

热力学循环的分类和工作原理热力学循环是指通过一系列的热能转换过程，将热能转化为机械能的过程。

它在能源领域扮演着重要的角色，广泛应用于发电、制冷、加热等领域。

热力学循环可以根据工作介质、工作原理等方面进行分类。

在本文中，我们将探讨几种常见的热力学循环分类及其工作原理。

一、卡诺循环卡诺循环是热力学循环中最为理想的循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。

在卡诺循环中，工作介质通常是气体，如理想气体。

首先，气体在恒温高温热源中吸热，然后通过绝热膨胀过程将热能转化为机械能，接着在恒温低温热源中放热，最后通过绝热压缩将剩余的热能排出。

卡诺循环的工作原理是利用热能从高温区流向低温区的自发性，实现热能转化为机械能的目的。

二、斯特林循环斯特林循环是一种基于气体的热力学循环，它通过气体的等温膨胀和等温压缩过程来实现热能转化。

斯特林循环的工作原理是利用气体在不同温度下的体积变化，通过循环过程将热能转化为机械能。

在斯特林循环中，气体首先在高温热源中吸热膨胀，然后通过冷却过程将热能转移到低温热源中，最后再通过等温压缩过程将剩余的热能排出。

斯特林循环的独特之处在于它可以通过外部燃烧产生的热源或太阳能等可再生能源来驱动。

三、朗肯循环朗肯循环是一种常见的蒸汽动力循环，广泛应用于发电厂和工业领域。

在朗肯循环中，工作介质是水蒸汽。

循环的工作原理是通过蒸汽的膨胀和压缩过程来实现热能转化。

首先，水蒸汽在锅炉中受热产生高温高压蒸汽，然后通过膨胀机将蒸汽膨胀，将热能转化为机械能。

接着，蒸汽进入冷凝器中被冷却，变成液体状态，最后通过泵将液体压缩为高压蒸汽，重新进入锅炉循环。

四、布雷顿循环布雷顿循环是一种常见的燃气轮机循环，常用于发电厂和航空领域。

它的工作原理是通过燃气轮机和蒸汽轮机的组合来实现热能转化。

首先，燃气轮机通过燃烧燃料产生高温高压燃气，然后将燃气驱动轮叶转动，产生机械能。

接着，燃气进入余热锅炉中，产生蒸汽，再通过蒸汽轮机将蒸汽的热能转化为机械能。

内燃机热力循环一、燃气轮机循环燃气轮机理想循环为布雷顿循环（Brayton Cycle) ，它是工质连续流动做功的一种轮机循环，如图1所示 。

它既可作内燃布雷顿循环，又可作外燃布雷顿循环。

内燃的布雷顿循环为开式循环，常用工质为空气或燃气。

外燃的布雷顿循环是闭式循环，通过热交换器对工质加热，在另一热交换器排出工质余热。

循环过程为：工质在压气机中等熵压缩1－2，在燃烧室（或热交换器中）等压加热2－3 ，在燃气轮机中等熵膨胀3－4和等压排气4－1 。

图1 燃气轮机循环燃气轮机循环的指示热效率为11k k i c ηπ-=-式中，c π为压气机中气体的压比，k 为比热比。

燃气轮机开式循环常与内燃机基本循环配合使用。

二、涡轮增压内燃机热力循环将涡轮增压技术（或燃气轮机技术）应用到内燃机上是内燃机循环的一项重大技术发展。

一方面内燃机希望获得更多的进气（或可燃混合气）充量，以提高内燃机的功率和热效率；另一方面从内燃机排出的高温、高压废气能导入燃气涡轮中再作功，推动与燃气涡轮相连（同轴）的压气机来提高进气（或可燃混合气）的压力供给内燃机，这样就成为涡轮增压内燃机。

涡轮增压内燃机有等压涡轮和变压涡轮两种系统，它们的热力循环也有所不同。

1．恒压涡轮增压内燃机热力循环图2是等压涡轮增压内燃机热力循环。

它由内燃机基本循环1→2→3’→3→4→1和燃气轮机循环7→1→5→6→7组成。

图2 等压涡轮增压内燃机热力循环压气机将气体从状态7（大气压力p0）等熵压缩到状态1（压力为p s）之后进入内燃机。

按内燃机热力循环到达状态4。

气体在排气过程进入等压涡轮时由于排气门的节流损失和排气动能在排气总管内的膨胀、摩擦、涡流等损失而变成热能，气体温度升高，体积膨胀而到达状态5。

气体从4→5 这部分能量没有利用，对内燃机来说相当于从状态4直接回到状态1。

气体在等压涡轮中从状态5等熵膨胀到状态6，然后排入大气。

2 ．变压涡轮增压内燃机热力循环变压涡轮增压内燃机热力循环如图3 。

1.在可逆的理想条件下，燃气轮机的热力循环被称为“朗肯循环”。

（×）2.燃气轮机热力循环主要由四个过程组成：即压气机中的压缩过程、燃烧室中的燃烧加热过程、透平中的膨胀过程、以及排气系统中的放热过程。

（√）3.燃机等压燃烧过程的结果是使空气从外界吸入热能，并增高燃气的温度。

（√）4.燃机等压放热过程的结果是使燃气对外界放出热能，并使燃气的温度逐渐降低到压气机入口的初始状态。

（√）5.燃气轮机的压气机中空气被压缩，比容增加，压力增加。

（×）6.燃气-蒸汽联合循环发电机组在运行中，若其进排气参数、流量、转速、功率都与热力设计的参数相同，这种工况称为设计工况。

（√）7.压气机是燃气轮机的重要部件之一，其作用是向燃烧室连续不断地供应压缩空气。

（√）8.燃气轮机燃烧加热过程中，工质与外界有热量交换，并对机器做功。

（×）9.在正常运行中，燃气轮机透平功率的三分之一用来拖动压气机，其余的用来发电。

（×）10.燃气轮机的水洗目的是保护设备和提高机组效率。

（√）11.燃机清吹的目的是吹掉可能漏进机组中的燃料气或因积油产生的油雾，避免爆燃。

（√）12.燃气轮机使用的燃料由于具有可燃性，因此被当作危险品对待。

（√）13.燃气轮机跳机是通过释放润滑油压力，从而使得燃料截止阀关闭来实现的。

（×）14.燃气在空气中的浓度大于下限和小于上限时，均不会发生爆炸。

（×）15.天然气成分中甲烷、乙烷等属于饱和碳氢化合物。

（√）16.天然气属于中热值气体燃料。

（×）17.常规余热锅炉型燃气－蒸汽联合循环发电系统可为“一拖一”方案和“多拖一”方案。

（√）18.运行人员应根据负荷的变化，对运行机组间的负荷进行合理分配，调整燃气轮机、余热锅炉、汽轮机在变工况时的参数，并完成相应的调整操作。

（√）19.钠和钾对燃气轮机透平叶片的危害主要是它们可以与钒结合形成低熔点的共熔化合物，还与硫化合形成硫酸盐，以熔融状态积存在透平叶片上，从而腐蚀机组热通道金属，严重缩短热通道部件的寿命。

燃气轮机热力循环性能的分析计算【摘要】本文基于热力学第二定律，从能量利用的角度出发，引入无量纲熵参数，对燃气轮机装置热力性能参数进行热力性能完善程度评价与分析，为燃气轮机装置的热力性能优化设计提供技术途径。

【关键词】燃气轮机；热力循环；性能；分析；计算【abstract 】this paper based on the second law of thermodynamics, from the Angle of energy use, introducing the dimensionless parameter entropy, the gas turbine thermal performance parameters device thermal performance perfect degree evaluation and analysis, the device for gas turbine thermal performance optimization design provides technical way.【key words 】gas turbine; Heat engine cycle; Performance; Analysis; calculation1 引言二十世纪80年代以来，燃气轮机热力循环方面的研究取得了长足的进步，其中热点之一是注蒸汽燃气轮机循环的研究。

它不仅具有高效率、高比功的特点，而且它在变工况性能、污染控制等方面的优越性也倍受国内外研究者的青睐。

目前世界上正研制和开发的、比较先进的燃煤发电技术是整体煤气化联合循环和增压流化联合循环。

本文将整体煤气化联合循环中的先进燃煤技术与注蒸汽循环结合起来，对循环进行了热力学分析计算，就各参数对循环性能的影响进行了探讨。

2循环过程简介煤在气化炉中形成粗煤气，经过热交换器，降温放热以加热给水产生回注用蒸汽，再经过脱硫、除尘变为洁净煤气，作为循环所用的燃料进入燃烧室。

燃气轮机的工作原理燃气轮机是一种将化学能转化为机械能的热能转换装置。

它利用燃料燃烧产生的高温高压气体来驱动涡轮，使其旋转，从而带动轴上的负载实现能量转换。

燃气轮机具有高效率、简单结构、启动迅速等优点，在发电、航空、船舶等领域得到广泛应用。

燃气轮机的工作原理可以分为四个基本过程：压缩、燃烧、膨胀和排气。

首先是压缩过程，燃气轮机的空气与燃料混合物首先经过一个压缩机。

压缩机将大量空气压缩成高压气体，并相应提高了气体的温度。

接下来是燃烧过程，压缩后的气体进入到燃烧室中。

燃烧室内喷入燃料并点燃，燃烧产生的高温高压气体使得燃气轮机的温度和压力急剧上升。

然后是膨胀过程，高温高压气体经过燃气轮机上的涡轮膨胀工作。

膨胀工作使得涡轮旋转，并将能量转化为机械能，用于驱动轴上的负载工作，如发电机、风扇，或直接驱动船舶等。

最后是排气过程，膨胀后的低温低压气体通过排气系统排出。

有些燃气轮机还可以利用废热产生蒸汽，用于热能回收，提高系统热效率。

燃气轮机的工作过程遵循热力学循环原理，通常采用布雷顿循环或奥特曼循环。

布雷顿循环是最常见的循环方式，它包括四个过程：压缩、燃烧、膨胀和排气。

压缩和膨胀过程是等熵过程，燃烧过程是定压过程，排气过程是等熵过程。

燃气轮机的性能主要由压缩比、热效率和功率密度等指标衡量。

压缩比是指压缩机出口气体的最高压力与进口气体的压力之比。

热效率是指燃气轮机输出功率与供给燃料热值之比。

功率密度是指单位体积或单位质量内燃气轮机的输出功率。

燃气轮机的工作原理可以通过物理、化学和热力学原理来解释。

其中燃烧过程涉及到燃料的氧化反应，其化学反应方程式为燃料加氧气生成二氧化碳、水和燃烧产物的能量。

燃气轮机的性能与内外部参数的优化调整密切相关，包括空气与燃料的混合比例、压缩机和涡轮的设计和材料选择等。

总之，燃气轮机是一种通过燃料燃烧产生动力并转换为机械能的装置。

它基于燃烧室、涡轮和压缩机等组件，以压缩、燃烧、膨胀和排气的工作原理实现能量转换。