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1、n 第一节 燃气轮机循环的过程方程 n 第二节 等压燃气轮机理想简单循环n 第三节 轴流式压气机原理和计算n 第四节 燃料燃烧理论n 第五节 透平原理第二章 燃气轮机基本原理和计算2023/7/25 1n 为什么现代燃气轮机，尤其是三代以后的燃气轮机，在热力参数上面要提倡压气机高压比，高涡轮前燃气温度？压气机压比和涡轮前燃气温度的关系？提问：2023/7/25 2n 通过燃气轮机的循环分析，就可以明白。解答：本章学习完毕后，将前面的问题作为讨论课的论点进行讨论。具体时间会在后面安排。请同学们酝酿！讨论课的题目：为什么提倡高压比和高涡轮前燃气温度？2023/7/25 3第一节 燃气轮机循环的过程
2、方程一）、燃气轮机的循环过程二）、压气机内的压缩过程三）、燃烧室中的加热过程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程五）、工质在大气中自然放热过程六）、总结2023/7/25 4附加知识点：燃气轮机四个截面的气体状态参数符号燃气轮机结构示意图1、）1 截面（压气机进气截面）气流在此处的理想状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的实际状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的状态参数平均值：温度：比容：压强：2023/7/25 5附加知识点：燃气轮机四个截面的气体状态参数符号燃气轮机结构示意图2、）2 截面（压气机出口截面，燃烧室进口截面）气流在此处的理想状况的状态参数符号：温度：比容：
3、压强：气流在此处的实际状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的状态参数平均值：温度：比容：压强：2023/7/25 6附加知识点：燃气轮机四个截面的气体状态参数符号燃气轮机结构示意图3、）3 截面（燃烧室出口截面，透平进口截面）气流在此处的理想状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的实际状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的状态参数平均值：温度：比容：压强：2023/7/25 7附加知识点：燃气轮机四个截面的气体状态参数符号燃气轮机结构示意图1、）4 截面（透平出口截面）气流在此处的理想状况的状态参数符号：温度：比容：压强：气流在此处的实际状况的状态参数符号：温
4、度：比容：压强：气流在此处的状态参数平均值：温度：比容：压强：2023/7/25 8第一节 燃气轮机循环的过程方程u 一）、燃气轮机的循环过程2023/7/25 9第一节 燃气轮机循环的过程方程一）、燃气轮机的循环过程1、燃气轮机热力循环称为开式白朗托循环（蒸汽轮机电厂循环称为闭式朗肯循环）燃气轮机开式白朗托循环图见下页2023/7/25 10n 1-2 过程：空气在压气机内完成空气压缩耗功过程n 2-3 过程：空气在燃烧室内完成燃烧升温过程n 3-4 过程：空气在透平完成膨胀做功过程n 4-1 过程：空气排出燃机进入大气，完成冷源放热过程完成一次开式循环燃气轮机热力循环图第一节 燃气轮机循环
5、的过程方程一）、燃气轮机的循环过程2023/7/25 11燃气轮机效率曲线2）、对应一个燃气温度t3的循环效率有一个最佳压比，即在这个温度下，在最佳压比值对应的燃机效率最大。燃气温度越高，相应的最佳压比就越高，这是燃机设计的最关键点。第一节 燃气轮机循环的过程方程一）、燃气轮机的循环过程2、燃气轮机的效率与燃气温度和压气机压比的关系1）、如右图，燃气温度t3越高，循环效率越高。2023/7/25 12燃气轮机效率曲线3）、目前，最先进的燃气轮机燃气温度达1300 1400，压气机压比达到15 20。因此，提高燃气轮机效率，改进燃气轮机的性能，主要要从燃气轮机的燃气温度和压气机的压比作手。第一节
6、 燃气轮机循环的过程方程一）、燃气轮机的循环过程2023/7/25 13燃气轮机效率、比功曲线图3、燃气轮机的效率与比功关系1）、燃气温度越高，燃气轮机的比功就越大，每千克空气产生的功就越多，一定功率的机组体积就会越小。2）、在温度一定下，提高增压比，比功先会增加，但是当超过一个最佳压比值以后，比功反而会下降，在设计上要特别注意。第一节 燃气轮机循环的过程方程一）、燃气轮机的循环过程2023/7/25 144、总之：为了计算燃气轮机中工质与外界交换的热量和功量，必须分析燃气轮机的四个过程中工质的热力状态参数压力p、比容v、温度t 的变化规律和描述过程的数学方程。第一节 燃气轮机循环的过程方程一
7、）、燃气轮机的循环过程2023/7/25 15第一节 燃气轮机循环的过程方程u 二）、压气机内的压缩过程2023/7/25 16第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程1、压气机理想绝热压缩空气过程的假设 压气机在压缩空气过程中，必须从外界吸收一定量的压缩功，才能使空气的压力p 和温度t 升高，比容v 缩小。假设工质只与外界发生功的交换，而无热量交换。这个与外界没有热量交换的热力过程，是在没有摩擦和扰动等不可逆现象的理想情况下进行的，成为理想绝热过程。2023/7/25 17第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程2、压气机理想绝热压缩空气过程计算 由热力学分析，在
8、理想绝热过程中，工质的压力和比容的变化规律为：（2-1）式中：k 为绝热指数，当忽略工质比热随温度而变化的关系时，它就是所谓的比热比。通常在作近似计算时，空气的绝热指数k 可以取1.4，燃气的k 取1.33。2023/7/25 18第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程2、压气机理想绝热压缩空气过程计算 由 可知，当工质按理想绝热过程压缩（或膨胀）时，在整个过程的任何一个工况点上，工质的压力p 与其比热容比v 的k 次方的乘积是彼此相等的。即（2-2）2023/7/25 19第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程2、压气机理想绝热压缩空气过程计算 当已知过程的起
9、始状态、和终态压力 后，就可以根据 和理想气体状态方程式，计算出工质在理想绝热过程终态的其它参数 和。2023/7/25 202、压气机理想绝热压缩空气过程计算 第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程 联解，得出，在理想绝热过程中 与，与 之间的变化规律为：整个推理过程为：两式联立p 和T 关系T 和v 关系（2-3）2023/7/25 21 例1、今有一台压气机，把空气由起始状态，压缩到。假设这是一个理想压缩过程，试问压缩终了时，空气的比容 和温度 各为多少？第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程3、理想绝热过程计算举例已知空气的绝热指数：2023/7/25
10、22第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程3、理想绝热过程计算举例 解：根据（2-3）可知 即得：已知空气的绝热指数：因而（）根据2023/7/25 23第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程计算 理想的绝热压缩过程是不存在的。由于存在摩擦和换热的因素，实际过程是一个多变的压缩过程，其计算应根据多变过程的规律计算，其中n 为多变指数。两式联立整个推理过程为：2023/7/25 24第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程计算p 和T 关系T 和v 关系 联解，得出，在理想绝热过程中 与，与 之间的变化规律为：即：将绝
11、热指数k 改为多变指数n。n k，n 的大小与实际压缩过程中存在的不可逆因素有关，一般为。在确定了n 值后，就用式（2-4），即可算出实际过程中终态空气的状态参数。（2-4）2023/7/25 25第一节 燃气轮机循环的过程方程 二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程计算举例 实际压缩过程的计算跟理想绝热压缩过程的计算是一样的，不同的只是一个用多变指数n，一个用绝热指数k。具体的举例略。2023/7/25 26第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程的工程计算 根据热力学的多变过程来计算，不能够直观反映在 实际压缩过程中不可逆程度大小。因此，工程上，人们很少利用
12、这个方法。而是引入一个能够比较直观地反映实际压缩过程中不可逆程度大小的绝热压缩效率，来计算工质的终态温度。2023/7/25 271）、绝热压缩效率第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程的工程计算 绝热压缩效率，是指工质在理想的绝热压缩过程中所需吸收的压缩功，与实际压缩过程中达到同一个终态压力 时所需加给工质的实际压缩功 的比值。即：式中，2023/7/25 28 当忽略工质定压比热 随温度改变而忽略微变化的特性时，1）、绝热压缩效率第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程的工程计算 在现代压气机中，由此可见，只要已知压气机的，就很
13、容易求得压气机出口处工质的实际温度，进而求出比容。（2-5）2023/7/25 29已知由式（2-5）可知：例2、假设已知例1 中压气机的，试求在 的情况下，压气机出口处空气的实际状态参数。2）、实际压缩过程的工程计算举例第一节 燃气轮机循环的过程方程二）、压气机内的压缩过程4、实际压缩过程的工程计算解：在例1 中已计算得，当工质按理想绝热压缩过程工作时，压气机出口处空气的温度和比体积为（）2023/7/25 30第一节 燃气轮机循环的过程方程u 三）、燃烧室中的加热过程2023/7/25 31第一节 燃气轮机循环的过程方程三）、燃烧室中的加热过程1、燃烧室燃烧过程的理论简化 燃烧室的燃烧过程
14、，是空气与燃料混合燃烧，把燃料的化学能释放出来，转化为热量的过程。这就相当于工质从外界吸收一定量的热，从而温度升高，比容增大。此时，工质只与外界有热交换，而无机械功交换。当确定了压气机出口参数 后，由于压气机出口紧接燃烧室入口，因此，也就知道了燃烧室入口处空气的参数。2023/7/25 32第一节 燃气轮机循环的过程方程三）、燃烧室中的加热过程1、燃烧室燃烧过程的理论简化 在没有摩擦等不可逆现象的情况下，可以把燃烧过程看成是一个等压加热过程，空气与燃料燃烧后将变成高温燃气。在燃烧室的出口处温度升高为，比容增大为，但压力却维持不变，即。2023/7/25 33第一节 燃气轮机循环的过程方程三）、
15、燃烧室中的加热过程2、燃烧室燃烧工质的状态参数理论计算 根据理想气体的状态方程式不难证明，假如忽略空气与燃气之间气体常数R 的微小差别，经等压加热后，燃烧室前后工质状态参数的变化关系应满足如下规律：通常燃烧室出口处燃气的温度 是根据透平叶片的材料特性选择的。目前，随着冶金工业和透平冷却技术的发展，已经可以提高到 以上。2023/7/25 34 最后，根据已经选定的 和估算得到的，利用理想气体状态方程式，很容易确定出燃烧室出口比容。第一节 燃气轮机循环的过程方程三）、燃烧室中的加热过程3、燃烧室燃烧工质的状态参数实际计算 实际上，当工质在燃烧室中燃烧加热时，总会有摩擦不可逆现象存在。这将导致燃烧
16、室出口处燃气的压力 略有下降，其下降程度可以用燃烧室的压力保持系数 来估算，即：（2-6）通常，。2023/7/25 35第一节 燃气轮机循环的过程方程u 四）、透平（涡轮）中的膨胀过程2023/7/25 36第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程1、透平膨胀的理论计算 透平处高温高压燃气发生膨胀，对外界输出一定数量的机械功，同时工质的压力和温度下降，比容增大。假设工质只与外界有机械功的交换，而无热量的交换。在没有摩擦等不可逆现象的理想情况下，可以认为，在透平中，燃气是按照理想绝热过程进行膨胀做功的。因而也可以根据式（2-3）来计算燃气状态参数的变化。即：p 和T 关系T
17、 和v 关系（2-3）2023/7/25 37第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程2、透平膨胀的理论计算举例 例3：已知透平前燃气的初始状态参数为。由于透平后的排气流道还有一定的阻力，致使燃气不能膨胀到与外界大气压力相同的情况，而只能达到。假设这是一个理想绝热膨胀过程，求膨胀终态时的燃气温度 为多少？2023/7/25 38第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程2、透平膨胀的理论计算举例 解：对于燃气来说，绝热指数根据式（2-3）可知：2023/7/25 39第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程2、透平膨胀的实际计算 实际上
18、，理想绝热膨胀过程也是不存在的。因不可逆现象造成的摩擦热，也会转加给工质本身，致使工质的终态温度 和比容，都要比按理想绝热膨胀过程达到的终态温度 和比容 大一些，同时还会使工质发出的实际膨胀功减少。的多变膨胀过程相当。因此，在实际膨胀过程中，燃气终态的状态参数也可以根据式（2-4）来计算。所不同的是在膨胀过程中，多变指数 即，。从热力学观点看，这个过程正与一个从外界吸收热量2023/7/25 40第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程2、透平膨胀的实际计算p 和T 关系T 和v 关系（2-4）透平膨胀的实际计算举例略2023/7/25 41 与压缩过程相同，通常人们也很少
19、用热力学中的计算方法来计算燃气的终态参数。同样也习惯的引入一个能够比较直观地反映实际膨胀过程中不可逆程度大小的绝热膨胀有效效率，来计算工质的终态温度。第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程3、透平膨胀的工程计算2023/7/25 42第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程3、透平膨胀的工程计算1）、绝热膨胀有效效率 绝热膨胀有效效率，是指工质在透平的实际膨胀过程中，能够发出的实际机械功，与工质按照理想绝热过程进行膨胀而达到的同一个终态压力 时所能发出的理想机械功 的比值。即式中，2023/7/25 43 在现代透平中，当忽略工质定压比热 随温度改变而
20、忽略微变化的特性时，1）、绝热膨胀有效效率 第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程3、透平膨胀的工程计算 由此可见，只要已知透平的绝热膨胀有效效率，就很容易求得透平出口处工质的实际温度，进而求出比容。（2-6）2023/7/25 44 的情况下，透平出口处燃气的实际温度？例4、例如已知例3 中透平的，试求在2）、透平膨胀过程的工程计算举例第一节 燃气轮机循环的过程方程四）、透平（涡轮）中的膨胀过程3、透平膨胀的工程计算解：在例3 中已经求得，按照理想绝热膨胀的 已知2023/7/25 45第一节 燃气轮机循环的过程方程u 五）、工质在大气中自然放热过程2023/7/25
21、46 在此过程中，工质将对外界释放一定量的余热，使其状态参数回复到压气机入口处空气的初始状态，工质只与外界有热量交换，而无机械功交换。1、理想的自然放热过程第一节 燃气轮机循环的过程方程五）、工质在大气中自然放热过程 在理想状况下，可以把这个过程看成是一个等压发热过程，其结果将使工质的温度降低到，比容减小到。2023/7/25 47 在实际状况下，工质的压力略有下降，即，但放热的结果仍然是使工质回复到。2、实际的自然放热过程第一节 燃气轮机循环的过程方程五）、工质在大气中自然放热过程 由于在这个过程中，工质的初始状态正是透平排气口燃气的状态，工质的终态是压气机入口处大气的状态，这个参数已经求得
22、，就不用再计算了。2023/7/25 48第一节 燃气轮机循环的过程方程n 六）、总结2023/7/25 49 通过前面介绍的方法，很容易求出在燃气轮机四个工作过程中工质状态参数的变化关系，还可以进一步探讨在这四个过程中，各种能量之间的转化规律和定量计算关系。需要指出的是，前面介绍的计算方法是一种近似方法，因为它没有考虑到在这个过程中，工质比热随温度的变化关系对状态参数计算的影响。第一节 燃气轮机循环的过程方程六）、总结2023/7/25 50第二节 等压燃气轮机理想简单循环一）、理想简单循环功和热变化关系二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数三）、燃气轮机循环分析2023/7/25 51第
23、二节 等压燃气轮机理想简单循环u 一）、理想简单循环功和热变化关系2023/7/25 52考虑到连续流动机械的“流动功”（项），热焓，而。故第一定律可写成：第二节 等压燃气轮机理想简单循环一）、理想简单循环功和热变化关系热力学第一定律为：据此，在理想等压燃气轮机简单循环中，假设工质为理想气体，在压缩、加热、膨胀和放热四个热力过程内没有损耗，比热和流量也不变，则可由等压燃气轮机简单循环图推出各过程中功和热的变换关系。2023/7/25 53第二节 等压燃气轮机理想简单循环一）、理想简单循环功和热变化关系等压燃气轮机简单循环图各个过程的功和热的变化关系如下：1-2 压气机中等熵压缩2-3 燃烧室中
24、等压加热2023/7/25 54第二节 等压燃气轮机理想简单循环一）、理想简单循环功和热变化关系等压燃气轮机简单循环图各个过程的功和热的变化关系如下：3-4 透平中等熵膨胀4-1 大气中等压放热2023/7/25 55第二节 等压燃气轮机理想简单循环n 二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数2023/7/25 56第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数1、理想简单循环比功循环增压比：循环最高压力与最低压力之比 理想简单循环比功:透平的功率减去压气机消耗的功率循环增温比：循环最高温度与最低温度之比即：2023/7/25 57第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）
25、、理想简单循环比功、效率、可用功系数1、理想简单循环比功 设比热容为定值，则根据各过程特性可推证：等压燃气轮机简单循环图2023/7/25 58第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数1、理想简单循环比功 推理比功：透平功率减去压气机消耗功率已知：推出比功:2023/7/25 59第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数1、理想简单循环比功 理想简单定压加热循环比功：分析上式，知当 和 确定后，比功 仅仅是增压比 的函数。将比功对增压比求导并令之为零，即可求得最佳增压比：（2-2-1）（2-2-2）将（2-2-2）代入（2-2-1
26、）得最大的循环比功：（2-2-3）2023/7/25 60第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数1、理想简单循环比功 由理想简单定压加热循环比功公式作图理想简单定压循环性能图横坐标为：纵坐标为：分析：a、增加，增加b、增加，增加结论：在材料热强度许可的前提下，应尽可能提高，进而有利于提高燃机比功。2023/7/25 61第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数2、理想简单循环效率理想简单循环效率：循环比功与燃烧室加入热量之比2023/7/25 62第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数2、理想简
27、单循环效率（2-2-2）此即为理想简单等压循环效率2023/7/25 63第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数2、理想简单循环效率由理想简单循环效率：（2-2-2）可以得出结论：a、热效率主要取决于循环增压比，且随 的增大而提高。也就是说热效率主要取决于压气机中绝热压缩的初态温度和终态温度。b、热效率和工质的绝热指数 的数值有关，而与循环增温比 无关。2023/7/25 64第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数3、理想简单循环可用功系数根据定义，且：理想简单循环可用功系数：循环比功与透平膨胀功的比值。2023/7/25 6
28、5第二节 等压燃气轮机理想简单循环二）、理想简单循环比功、效率、可用功系数3、理想简单循环可用功系数即用功系数为：（2-2-3）得出结论：a、越大，相应的膨胀功越大，越大。b、越大，相应的压缩负功越大，越小。2023/7/25 66第二节 等压燃气轮机理想简单循环u 三）、燃气轮机循环分析2023/7/25 67第二节 等压燃气轮机理想简单循环三）、燃气轮机循环分析1、实际燃气轮机循环是有损失的，比功、效率和 压比、温比（温度）的关系，结论与理想简单循环有所不同。2023/7/25 68第二节 等压燃气轮机理想简单循环三）、燃气轮机循环分析2、实际燃气轮机循环的效率和比功特点：1）、压气机压比
29、 增加，循环效率和比功增加，到一个值后减小，存在一个最佳压比。2023/7/25 692）、燃气温度 越高，相应的最佳压比就越高。第二节 等压燃气轮机理想简单循环三）、燃气轮机循环分析2、实际燃气轮机循环的效率和比功特点：2023/7/25 70第二节 等压燃气轮机理想简单循环三）、燃气轮机循环分析2、实际燃气轮机循环的效率和比功特点：3）、燃气温度一定，效率最佳增压比高于比功最佳增压比。效率-压比图比功-压比图例如：民机追求效率最佳压比，军机追求比功的。大于2023/7/25 71第二节 等压燃气轮机理想简单循环三）、燃气轮机循环分析2、实际燃气轮机循环的效率和比功特点：3）、得出的结论：A
30、、提高燃气温度要相应提高压比才有效；B、对一定的燃气温度，要选合适的压气机压比；C、不同用途的燃气轮机的设计原则是不同的。固定式电站用燃气轮机要按照效率最佳压比设计，运输式燃气轮机要按比功最佳压比设计；D、提高压气机和透平的效率对燃气轮机循环特性非常重要。2023/7/25 72第三节 轴流式压气机原理和计算一）、增压原理二）、轴流式压气机级中工质能量的转化关系三）、压气机叶栅的几何参数四）、防止压气机发生喘振现象的措施五）、压气机通流部分的污染与清洗2023/7/25 73第三节 轴流式压气机原理和计算u 一）、增压原理2023/7/25 74第三节 轴流式压气机原理和计算一）、增压原理1、
31、压力 的空气以速度 流过一个通流面积不断增大的扩压流道时，若这道空气与外界没有热量和机械功的交换，那么气流速度 降低，空气的压力 增加。23由伯努利方程：2023/7/25 75第三节 轴流式压气机原理和计算一）、增压原理2、压气机的增压原理也是采用此方法动叶叶栅绕轴线向右转动扩压静叶叶栅不动，但是其通道面积 是逐渐增加的，如图：、即达到扩压的目的。气流方向轴线2023/7/25 76，压力升高全部在动叶叶栅中完成。气流经动叶叶栅后工质压力升高的程度，可用级反动度 来表示。越大，工质的压力升高越是在动叶叶栅中完成。第三节 轴流式压气机原理和计算一）、增压原理2、压气机的级反动度气流方向轴线20
32、23/7/25 77第三节 轴流式压气机原理和计算u 二）、轴流式压气机级中工质能量的 转化关系2023/7/25 78第三节 轴流式压气机原理和计算二）、轴流式压气机级中工质能量的转化关系1、流经压气机动叶叶栅的力气流方向轴线：是作用在叶轮平均直径截面上的切向作用力。：空气流量：动叶叶栅进、出口处空气切向流速2023/7/25 79第三节 轴流式压气机原理和计算二）、轴流式压气机级中工质能量的转化关系2、外界加给 工质的机械功率气流方向轴线：工作叶轮平均直径截面上的圆周速度。2023/7/25 80第三节 轴流式压气机原理和计算二）、轴流式压气机级中工质能量的转化关系3、工作叶轮传递给1 工
33、质的压缩轴功气流方向轴线：工作叶轮平均直径截面上的圆周速度。2023/7/25 81第三节 轴流式压气机原理和计算u 三）、压气机叶栅的几何参数2023/7/25 82：叶栅几何进口角：叶型弦长第三节 轴流式压气机原理和计算三）、压气机叶栅的几何参数1、叶栅几何参数：叶栅几何出口角2023/7/25 83第三节 轴流式压气机原理和计算u 四）、防止压气机发生喘振现象的措施2023/7/25 84第三节 轴流式压气机原理和计算四）、防止压气机发生喘振现象的措施1、喘振的根本原因:由于攻角过大，使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。2023/7/25 85第三节 轴流式压气
34、机原理和计算四）、防止压气机发生喘振现象的措施2、喘振时的现象：发动机的声音由尖哨转变为低沉、振动加大；压气机出口总压和流量大幅度的波动；转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动；发动机的排气温度升高，造成超温；严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。因此，一旦发生上述现象，必须立即采取措施，使压气机退出喘振工作状态。2023/7/25 86第三节 轴流式压气机原理和计算四）、防止压气机发生喘振现象的措施3、防止喘振措施：1）、设计压气机时合理选择各级之间流量系数的配合关系，力求扩大压气机的稳定工作范围。2）、在压气机第一级或若干级装设可旋转叶片。3）、在压气机通流部分的某一个或若干个截面
35、上，安装防喘放气阀。4）、合理选择压气机的运行工况点，使机组在额定负荷工况下的运行点离压气机喘振边界有足够的安全裕量。5）、把一台高压比的压气机，分解成两个压比较低的高低压气机，依次串联工作，并分别用两个透平来分别带动。2023/7/25 87第三节 轴流式压气机原理和计算u 五）、压气机通流部分的污染与清洗2023/7/25 88第三节 轴流式压气机原理和计算五）、压气机通流部分的污染与清洗1、原因：压气机如果结垢，不仅影响效率和功率，而且还会使得低压压气机的运行点向喘振边界靠近，恶化机组运行的可靠性。2023/7/25 89第三节 轴流式压气机原理和计算五）、压气机通流部分的污染与清洗2、
36、方法：1）、向压气机通流部分喷射核壳碎片，杏子、李子、核桃的核壳都能作为清理原料，核壳碎粒的大小为可以通过孔径为1.54.0mm 的筛子。2）、对于装有空冷器或是冷却孔的燃气轮机，不能用核壳，否则会堵塞冷却孔，这时用高压热凝结水进行冲洗。2023/7/25 90第四节 燃料燃烧理论一）、等压燃烧室的要求二）、燃烧室结构与形式三）、燃烧过程2023/7/25 91第四节 燃料燃烧理论u 一）、等压燃烧室的要求2023/7/25 92第四节 燃料燃烧理论一）、等压燃烧室的要求 燃气轮机燃烧室的任务是连续喷入的燃料在压缩后的空气流中不断稳定燃烧，成为高温的燃气，供应透平连续膨胀做工。对等压燃烧室的要
37、求基本入下：1）、燃气出口平均温度，过量空气系数。即等压燃气轮机中，在燃烧完成之后需大量的过剩空气来掺冷燃烧产物。2023/7/25 93第四节 燃料燃烧理论一）、等压燃烧室的要求2）、火焰短、稳定、出口温度场均匀，不均匀度，不均匀系数 2023/7/25 94第四节 燃料燃烧理论一）、等压燃烧室的要求3）、燃烧效率 燃料要尽量燃烧完全，燃烧效率与燃料品质、雾化、混合、油气比、空气流速、温度、压力等有关。4）、燃烧室压损率 航空燃气轮机的压损率高一些，这是为了保证其更高的尺寸和稳定性要求。5）、寿命 选材合理，易维修。2023/7/25 95第四节 燃料燃烧理论u 二）、燃烧室结构与形式202
38、3/7/25 96第四节 燃料燃烧理论二）、燃烧室结构与形式1、燃烧室结构分管直流式燃烧室火焰稳定器冷却气孔外壳 火焰管燃油喷嘴燃烧区燃烧掺混冷却区2023/7/25 97第四节 燃料燃烧理论二）、燃烧室结构与形式1、燃烧室结构分管直流式燃烧室此处的空气流速降低到此处的空气流速约：二次气流，约占总气流一次气流，约占总气流2023/7/25 98第四节 燃料燃烧理论二）、燃烧室结构与形式2、燃烧室的形式外壳火焰管分管燃烧室联焰管（只画了一处）环管燃烧室 环型燃烧室2023/7/25 99第四节 燃料燃烧理论u 三）、燃烧过程2023/7/25 100第四节 燃料燃烧理论三）、燃烧过程 燃油雾化-蒸发（燃油气化）-扩散混合（带有油气的雾化油滴和空气混合）-燃烧-对燃气掺冷（使得排气口温度均匀）2023/7/25 101第五节 透平原理 透平原理实际上是压气机的反过程，但是由于其工作环境要比压气机恶劣很多，所以其设计制造要求要比压气机高很多。在此就不多做讲解。2023/7/25 102 本章结束2023/7/25 103