第三章 燃气轮机的主要性能指标
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燃气轮机燃烧室性能指标的衡量(1)燃烧效率。
目前,一般燃气轮机组中燃烧室的燃烧效率都能达到95%~99%,航空发动机的燃烧效率更高。
(2)总压保持系数。
定义为=P3/P2,是衡量燃烧室气动性能好坏的指标,目前一般燃烧室在设计工况的在0.95~0.97左右。
对于连续流动的工质,总压下降有两个原因。
一是热力学上的“热阻”,它随工质加热程度(用燃烧室出口总温与进口总温之比τ=T3/T2来表示)的增加而增加,是不可避免的;另一个就是摩擦、掺混等不可逆流动的因素导致的损失,其中有的是为了有效组织燃烧过程而不得不付出的代价。
燃气轮机燃烧室研制中要致力于最大限度地减少不必要的总压损失。
(3)出口温度均匀度。
在许多燃气轮机中,燃烧室的出口是与透平的入口很靠近的,如果出口处燃气的温度不均匀,即有些地方温度高,有些地方温度低。
这样就有可能使透平叶片受热不均,甚至有被烧坏的危险。
一般希望燃气的最高温度不能比出口平均温度t3高60~80℃。
此外,在装有许多个燃烧室的机组中,还应力争每个燃烧室出口温度场的平均值相互之间的偏差不超过15~20℃。
此外,出口温度沿燃气轮机半径方向的分布有一种中间高,两端低的自然趋势,这正是发挥透平叶片材料的潜力所要求的,因为透平叶片尖部(外径处)受气流加热最严重,容易局部金属温度高;而叶片根部(内径处)则应力最大,希望金属温度低些以保证更好的强度。
这样叶片中径处气流温度相对高一些正好满足叶片等强度的要求。
(4)污染物排放。
随着环境保护要求的提高,控制燃烧污染物的排放已成为燃气轮机燃烧室研制中首要解决的问题之一。
目前我国对燃气轮机的燃烧污染物排放还没有制定限制规范,但国际上对燃气轮机特别是航空燃气轮机排放已做出严格的限制。
(5)火焰筒壁温度水平和梯度。
火焰筒壁面温度的高低及其均匀程度对于燃烧室的工作寿命有决定性的影响。
一般规定,火焰筒的壁面温度不应超过金属材料长期工作所能承受的温度水平。
对于工作寿命要求较长的燃烧室来说,希望能把火焰筒的最高壁温控制在650~700℃左右,但在工作寿命较短的燃烧室中,其最高壁温则有可能超过800~850℃,甚至局部有可能达到900℃左右。
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。
燃气轮机参数燃气轮机是一种利用燃气燃料产生动力的设备,广泛应用于发电、航空和工业领域。
燃气轮机的性能与其参数密切相关,下面将介绍几个重要的燃气轮机参数。
1. 功率:燃气轮机的功率是衡量其输出能力的重要参数。
功率通常用千瓦(kW)或兆瓦(MW)表示。
燃气轮机的功率与其设计参数、燃料供给系统和机械传动系统等因素密切相关。
2. 热效率:热效率是衡量燃气轮机能量利用效率的重要指标。
热效率定义为输出功率与输入燃料热值之间的比值,通常以百分比表示。
提高燃气轮机的热效率可以减少燃料消耗和环境污染。
3. 排气温度:燃气轮机的排气温度是衡量其热效率的重要指标之一。
排气温度过高可能导致部件过热而影响机组寿命,而排气温度过低则意味着燃料未完全燃烧,降低了燃气轮机的热效率。
4. 压气机压比:压气机压比是指压气机出口总压力与进口总压力之比。
压气机压比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压比可提高燃气轮机的功率和热效率,但也会带来更高的机械和热载荷。
5. 燃耗率:燃耗率是指燃料消耗量与输出功率之比。
燃气轮机的燃耗率直接关系到其经济性和运行成本。
较低的燃耗率意味着能够以更少的燃料产生相同的功率,从而降低能源消耗和运行成本。
6. 进口温度:进口温度是指燃气轮机进气口的温度。
进口温度的高低直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的进口温度可提高燃气轮机的功率和热效率,但也会增加燃料的燃烧温度和热载荷。
7. 压气机压力比:压气机压力比是指压气机出口压力与进口压力之比。
压气机压力比的大小直接影响燃气轮机的性能和效率。
较高的压力比可提高燃气轮机的功率和热效率,但也会带来更高的机械和热载荷。
8. 燃气轮机转速:燃气轮机的转速是指轴转速,通常以转/分钟(rpm)表示。
燃气轮机的转速与其设计参数、机械传动系统和负载要求等因素相关。
合理的转速选择可以提高燃气轮机的性能和运行稳定性。
总结起来,燃气轮机的参数包括功率、热效率、排气温度、压气机压比、燃耗率、进口温度、压气机压力比和转速等。
第一讲:燃气轮机基本原理及9E燃机性能型号参数授课内容: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4):GE公司燃气轮机产品系列及其编号第二章:燃气轮机热力学基础知识1):工质的状态参数2):理想气体状态方程3):功和热量第三章: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)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(John Baber)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。
由于燃气轮机本身固有的优点和其技术经济性能的不断提高,它的应用很快地扩展到了国民经济的很多部门·首先在石油工业中,由于油田的开发和建设,用电量急剧增加·建造大功率烧煤电站不具备条件(没有煤炭,交通不便,水源紧张,施工困难等),周期也不能满足要求·而燃气轮机电厂功率不受限制,建造速度抉,对现场条件要求不高,油田有充足的可供燃用的气体和液体燃料·不少油田还利用开发过程中一时难以利用的伴生气作燃气轮机燃料,价格便宜,发电成本低,增加了燃气轮机的竞争力,所以在油田地区,燃气轮机装置被广泛应用,除用于发电外,还在多种生产作业申用燃气轮机带动压缩机(例如天然气管道输送,天然气回注,气田采油等)和泵(例如原油管道输送和注水等)。
燃气轮机性能分析和优化燃气轮机是一种重要的能源转换设备,广泛应用于发电、航空和工业领域。
燃气轮机的性能分析和优化对提高能源利用效率、降低能源消耗和环境污染具有重要意义。
一、燃气轮机性能分析1. 燃烧过程分析:燃气轮机的燃烧过程是能量转换的核心环节。
通过分析燃烧过程中的温度、压力、质量流量等参数,可以评估燃气轮机的燃烧效率和能量损失情况。
燃气轮机燃烧室的设计、燃料组分和供气方式都会对燃烧过程产生影响。
2. 效率分析:燃气轮机的效率是衡量其能源利用效率的重要指标,主要包括热效率和总效率两个方面。
热效率是指轮机从燃料中转化为机械功的能力,总效率则考虑了除了机械功之外的其他能量损失。
通过对燃气轮机的效率进行分析,可以找出影响其性能的主要因素,并进行相应的优化措施。
3. 动态特性分析:燃气轮机在启动、停机、负荷变化等过程中,会出现一系列的动态特性。
对燃气轮机的动态特性进行分析,可以了解其运行状态、响应速度和稳定性,为控制和优化提供依据。
动态特性的分析主要涉及到燃气轮机的转速、温度响应、燃料供给等方面。
二、燃气轮机性能优化1. 燃烧室优化:燃烧室是燃气轮机能量转换过程中的关键环节,燃烧效率和排放水平主要取决于其设计。
通过优化燃烧室的结构、喷嘴设计和燃烧控制策略,可以改善燃烧效率和减少污染物排放。
2. 涡轮设计和匹配:燃气轮机的涡轮是从燃气转换为机械功的关键元件。
通过优化涡轮的叶片几何形状、材料和叶片数目,可以提高转换效率和增加功率输出。
涡轮的设计还需要与压气机的匹配考虑,以保证系统的整体效率。
3. 燃料选择优化:燃气轮机可以使用多种不同类型的燃料,如天然气、石油和生物质能源。
根据燃气轮机的工作条件和运行要求,选择合适的燃料类型和组分,可以提高燃烧效率、减少污染物排放和降低燃料成本。
4. 运行控制优化:燃气轮机的运行控制是保证其性能稳定和响应速度的关键。
通过合理的控制策略和参数调整,可以实现快速起停机、负荷调节和污染物控制等功能。
燃气轮机参数燃气轮机参数:燃气轮机是一种常见的发电设备,它具有高效率、低排放和可靠性高的特点。
燃气轮机的性能参数对于其运行效率和发电能力起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的几个重要参数,并对其意义进行解释和分析。
一、功率输出燃气轮机的功率输出是指燃气轮机在特定工况下所能产生的电功率。
功率输出通常以兆瓦(MW)为单位进行表示。
燃气轮机的功率输出决定了其发电能力的大小,也是评估其性能的重要指标。
功率输出越大,表示燃气轮机的发电能力越强。
二、热效率热效率是指燃气轮机将燃料中的化学能转化为电能的效率。
热效率越高,表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量,减少能量的浪费。
热效率通常以百分比形式进行表示,高效燃气轮机的热效率可以达到40%以上。
提高燃气轮机的热效率可以降低能源消耗和环境污染。
三、压缩比压缩比是指燃气轮机中压缩机所能实现的气体压缩比例。
压缩比越大,表示燃气轮机能够将气体压缩得更高,提高燃烧效率。
压缩比是燃气轮机性能的关键参数之一,通常在设计阶段进行确定。
较高的压缩比可以提高燃气轮机的功率输出和热效率,但也会增加燃气轮机的复杂度和成本。
四、进气温度进气温度是指燃气轮机中压缩机进气时的气体温度。
进气温度的高低直接影响燃气轮机的性能。
较高的进气温度可以提高燃气轮机的功率输出和热效率,但也会增加燃气轮机的热负荷和冷却需求。
进气温度的控制是燃气轮机设计和运行中的重要问题之一。
五、排气温度排气温度是指燃气轮机中排出的废气温度。
排气温度的高低直接关系到燃气轮机的热效率和环境排放。
较高的排气温度表示燃气轮机能够更有效地利用燃料中的能量,提高热效率。
同时,排气温度的控制也是保证燃气轮机运行安全和稳定的重要因素之一。
六、启动时间启动时间是指燃气轮机从停止状态启动到达额定运行状态所需的时间。
启动时间是燃气轮机性能的重要指标之一,直接关系到燃气轮机的可用性和响应速度。
较短的启动时间可以提高燃气轮机的灵活性和应急响应能力。