第1章 燃气轮机及其热力循环

第一讲燃气轮机基本原理及9E燃机性能型号参数-图文9E燃机培训讲义之第一讲2003.10授课内容：第一章：绪论1）：燃气轮机发电装置的组成2）：燃气轮机发展史3）：我国燃气轮机工业慨况第三章：燃气轮机热力循环1）：燃气轮机热力循环的主要技术指标2）：燃气轮机理想简单循环3）：燃气—蒸汽联合循环第四章：9E燃机性能型号参数1）：PG9171E型燃机型号简介2）：PG9171E型燃机性能参数简介9E燃机培训讲义之第一讲2003.10第一章绪论第一节燃气轮机发电装置的组成燃气轮机是近几十年迅速发展起来的热能动力机械。

现广泛应用的是按开式循环工作的燃气轮机。

它不断地由外界吸入空气，经过压气机压缩，在燃烧室中通过与燃料混合燃烧加热，产生具有较高压力的高温燃气，再进入透平膨胀作功，并把废气排入大气。

输出的机械功可作为驱动动力之用。

因此，由压气机、燃烧室、透平再加上控制系统及基本的辅助设备，就组成了燃气轮机装置。

如果用以驱动发电机供应电力，就成了燃气轮机发电装置。

(幻灯)29E燃机培训讲义之第一讲2003.1039E燃机培训讲义之第一讲2003.10第二节燃气轮机发展史燃气轮机是继汽轮机和内燃机问世以后，吸取了二者之长而设计出来的，它49E燃机培训讲义之第一讲2003.10是内燃的，避免了汽轮机需要庞大锅炉的缺点;又是回转式的，免去了内燃机中将往复式运动转换成旋转运动而带来的结构复杂，磨损件多，运转不平稳等缺点。

但由于燃气轮机对空气动力学和高温材料的要求超过其他动力机械，因此，发展燃气轮机并使之实用化，人们为之奋斗了很长时间。

如果从1791年英国人约翰·巴贝尔(JohnBaber)申请登记第一个燃气轮机设计专利算起，经过了半个世纪的奋斗，到1939年，一台用于电站发电的燃气轮机(400OkW)才由瑞士BBC公司制成，正式投运。

同时Heinkel工厂的第一台涡轮喷气式发动机试飞成功，这标志着燃气轮机发展成熟而进入了实用阶段·在此以后，燃气轮机的发展是很迅速的。

QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。

15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。

当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。

图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。

压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。

在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。

为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。

燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。

燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf燃气轮机原理、结构及应用（上、下册）PDF一、引言燃气轮机作为一种高效、清洁、低碳的能源转换设备，已经广泛应用于发电、工业驱动、航空航天、交通运输等领域。

本篇文章将详细介绍燃气轮机的原理、结构及应用，帮助读者深入了解这一重要的动力装置。

二、燃气轮机工作原理燃气轮机是一种旋转式热力发动机，它以连续流动的气体为工质，将燃料的化学能转化为机械能。

燃气轮机的主要工作过程包括吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功和排气放热。

在这个过程中，气体依次经过压气机、燃烧室和透平，完成由热变功的热力循环。

1.吸气压缩：燃气轮机的压气机从外界大气环境中吸入空气，并逐级压缩空气。

随着压缩过程的进行，空气的温度和压力逐渐升高。

2.燃烧加热：压缩空气被送到燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气。

3.膨胀做功：高温高压的燃气进入透平，推动透平叶片旋转。

透平叶片经过设计，使燃气在通过时产生旋转动力，将燃气的压力能转化为机械能。

4.排气放热：经过透平膨胀做功后的燃气，温度和压力降低。

透平排气可以直接排放到大气中，自然放热给环境，也可以通过换热设备回收部分余热。

三、燃气轮机结构燃气轮机的主要结构包括压气机、燃烧室和透平。

1.压气机：压气机是燃气轮机的关键部件之一，负责吸入空气并压缩。

它由多个级数组成，随着级数的增加，空气的压力和温度逐渐升高。

2.燃烧室：燃烧室是燃气轮机中燃料与空气混合燃烧的场所。

燃烧室的设计需要确保高效、安全、稳定的燃烧过程。

3.透平：透平是燃气轮机中将燃气的压力能转化为机械能的关键部件。

透平叶片经过精密设计，使燃气在通过时产生旋转动力，驱动燃气轮机旋转。

四、燃气轮机应用燃气轮机在多个领域具有广泛的应用，包括：1.发电：燃气轮机发电机组具有启动快、调峰能力强、效率高等优点，适用于电力系统的调峰和应急电源。

2.工业驱动：燃气轮机可用于驱动压缩机、泵等工业设备，提高工业生产效率。

工程热力学电力机车燃气轮机循环的组成与过程分析工程热力学是研究能量转换与传递规律的学科。

电力机车是一种运用燃气轮机驱动发电机产生电能，然后通过电动牵引机构驱动车轮运动的交通工具。

燃气轮机循环是电力机车中的一个重要组成部分。

本文将对工程热力学电力机车燃气轮机循环的组成与过程进行详细分析。

一、燃气轮机循环的基本构成燃气轮机循环由燃气轮机、燃气轮机发电机、燃气轮机废气锅炉和辅助设备等组成。

1. 燃气轮机燃气轮机是电力机车中的核心设备，它由压气机、燃烧室和涡轮机等部分组成。

压气机把进气压缩到高压，然后送入燃烧室与燃料混合燃烧，产生高温高压气流。

气流通过涡轮机，使其旋转并驱动发电机发电。

2. 燃气轮机发电机燃气轮机发电机是将燃气轮机输出的旋转机械能转化为电能的装置。

它通过转子与转子间的磁场相互作用，将机械能转化为电能。

3. 燃气轮机废气锅炉燃气轮机废气锅炉利用燃气轮机排出的高温废气产生蒸汽，用于其他工艺或供应机车推进所需的热能。

4. 辅助设备辅助设备包括空气滤清器、燃烧控制系统、涡轮冷却系统、冷却水系统等，它们对整个燃气轮机循环起到辅助和保护作用。

二、燃气轮机循环的过程分析燃气轮机循环的过程可以分为压缩、燃烧和膨胀三个阶段。

1. 压缩阶段压缩阶段中，压气机将进气压缩至高压，同时增加气体的温度和密度。

压缩比决定了燃烧室中气体最高温度的大小，进而影响燃气轮机的性能。

2. 燃烧阶段在燃烧室中，燃料与压缩后的空气混合并燃烧，产生高温高压气体。

燃烧产生的高温气体将转动涡轮机，并驱动发电机产生电能。

3. 膨胀阶段膨胀阶段中，高温高压气体通过涡轮机的膨胀作用降低温度和压力。

气体的功在此阶段被转化为机械能，驱动电力机车的运动。

通过上述压缩、燃烧和膨胀三个阶段的循环过程，燃气轮机能够高效地将化学能转化为机械能和电能，实现电力机车的运动和电能供应。

总结：工程热力学电力机车燃气轮机循环是一种高效能量转换系统。

它由燃气轮机、燃气轮机发电机、燃气轮机废气锅炉和辅助设备等组成。

01燃气轮机热力循环原理燃气轮机是一种常用的热机，利用燃气燃烧产生高温高压气体，然后将这种高温高压气体通过涡轮叶片的作用转化为机械能，最后将机械能转换为电能或机械功。

燃气轮机的热力循环原理可以分为以下几个步骤：1.空气进气：燃气轮机的工作气体是空气，空气通过进气道进入燃烧室。

为了提高空气的进气能力，通常会采用压气机将空气压缩，然后再送入燃烧室。

2.燃烧：在燃烧室中，燃料和空气混合燃烧，产生高温高压气体。

这个过程可以通过喷嘴将燃料和空气喷射到燃烧室中，然后点燃燃料。

燃料可以是天然气、柴油、煤气等。

3.膨胀过程：高温高压气体通过涡轮叶片的作用产生转动力，驱动涡轮转动。

同时，气体在涡轮上进行膨胀，降低温度和压力。

涡轮的转动将机械能传给轴承，进而传给发电机或其他负载。

4.排出废气：流过涡轮后的低温废气，被排出燃气轮机系统，可以用于加热水或其他用途，以提高能量利用效率。

废气中仍然有一定能量可以利用。

5.返压涡轮：在一些使用燃气轮机供热和供电的应用中，还可以增加返压涡轮，将排出废气进一步膨胀，降低废气的温度和压力。

这样可以进一步提高系统的热利用效率。

燃气轮机的热力循环原理基于热力学第一定律，即能量守恒定律。

通过燃烧产生的高温高压气体，通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能或机械功。

这个循环过程中，废气排放出去的同时，仍然有一定的剩余热能可以利用，提高热机的能量利用效率。

燃气轮机的热力循环原理具有以下几个特点：1.高效率：由于燃气轮机能够将热能高效地转化为机械能，再转化为电能或机械功，因此其能量利用效率非常高，一般可达40%~50%以上。

2.快速启动：相比于蒸汽动力系统，燃气轮机的启动时间较短，一般只需几分钟，从而方便应对突发情况和高峰用电需求。

3.环保性好：燃气轮机燃烧的是燃气，相比于传统的煤炭燃烧，废气中的污染物排放较少，对环境污染较小。

总之，燃气轮机的热力循环原理基于燃气的燃烧产生高温高压气体，通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能，最终将机械能转化为电能或机械功。

燃气轮机原理概述及热力循环燃气轮机（Gas Turbine）是一种将燃烧燃料产生的高温气体转化为机械能的设备。

它利用高速旋转的轴承和叶片来驱动压缩机和发电机。

燃气轮机的原理可以分为三个主要的过程：压缩过程、燃烧过程和膨胀过程。

首先，压缩过程是燃气轮机的第一部分。

在压缩过程中，进气口吸入大量空气，并通过旋转的轴承和叶片将气体压缩。

压缩后的空气接着被送入燃烧室。

其次，燃烧过程是燃气轮机的第二部分。

在燃烧过程中，高压的空气与燃料混合并点燃。

燃烧燃料产生的高温气体使燃气轮机的工作物质增加能量，并且使气体在高温高压条件下进行高速流动。

最后，膨胀过程是燃气轮机的第三部分。

在膨胀过程中，高温高压的气体通过轴承和叶片扩张，使轴承和叶片高速旋转。

这些旋转的轴承和叶片驱动发电机，将动能转变为电能。

在燃气轮机的热力循环中，一般采用布雷顿循环（Brayton Cycle）。

布雷顿循环包含四个主要步骤：压缩、加热、膨胀和冷却。

首先是压缩过程。

进气口的空气通过压缩机被压缩，使压缩后的空气温度和压力增加。

然后是加热过程。

压缩后的空气经过燃烧室，与燃料燃烧产生高温气体。

接下来是膨胀过程。

高温高压气体通过轴承和叶片膨胀，使轴承和叶片旋转。

旋转的轴承和叶片通过机械耦合驱动发电机。

最后是冷却过程。

高温气体通过冷却器冷却后再次进入压缩机，循环往复。

与其他发电设备相比，燃气轮机具有一些显著的优点。

首先，燃气轮机可以非常高效地转换能量，能够达到约35％至45％的高效率。

其次，燃气轮机的启动时间相对较短，通常只需要几分钟即可启动并达到额定功率。

此外，燃气轮机还具有较小的体积和重量，占用空间相对较小。

总之，燃气轮机是一种重要的能源转换设备，其工作原理基于压缩、燃烧和膨胀三个主要过程。

同时，布雷顿循环是燃气轮机的热力循环，包括压缩、加热、膨胀和冷却四个步骤。

燃气轮机通过高效转换能量，具有快速启动、小体积和重量等优点，在能源领域发挥着重要作用。

QD20燃气轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。

15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计的烟气转动装置，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。

当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。

图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。

压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。

在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装置是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。

为了保证整个装置的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配置控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。