上海交通大学：《热力系统设计与实践 Design and Practice of Thermodynamic System》课程教学资源（2017课件）第14-16讲 气体动力循环 Gas Power Cycles（燃气轮机循环分析）

7 Compressed ait Hot gas Fresh ar Exhaust 95 Compressor Combust.on chambor At the Ambari GUC plant in Turkoy.so 3/34.2cd0 operat ian in the gas 上游充通大学 Gai buid ng whic动C0os of only 18mx 140m ∠U11开5月51口生别m 7 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

2017年3月31日星期五 7 7

8 构成： Fuel- Combustion chamber 压气机(compressor) 燃烧室(combustion chamber) We心 Compressor Turbine 燃气轮机(gas turbine) Fresh Exhaust air gases 特点： 1.开式循环(open cycle),工质流动 Heat 2.运转平稳，连续输出功 exchanger 3.启动快，达满负荷快 Compressor Turbine 4.压气机消耗了燃气轮机产生功率 的绝大部分，但重量功率比 Heat exchanger (specific weight of engine)仍较大 用途：飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(peak-load set).… 上游充通大 2017年3月31日星期五 8 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2017年3月31日星期五 8 8 构成： 压气机(compressor) 燃烧室(combustion chamber) 燃气轮机(gas turbine) 特点： 1.开式循环(open cycle)，工质流动 2.运转平稳，连续输出功 3.启动快，达满负荷快 4.压气机消耗了燃气轮机产生功率 的绝大部分，但重量功率比 (specific weight of engine)仍较大 用途：飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(peak-load set)…

9 二.定压加热理想循环 qin -constant-pressure combustion cycle;Brayton cycle S 1-2等熵压缩（压气机内) π= p constant constant 循环增压比一pressure ratio 2-3 定压吸热（燃烧室内） T T 3 循环增温比一temperature ratio P constant 3-4等熵膨胀 （燃气轮机内) 4 4out P constant 4-1定压放热（排气，假想换热器) S 上降充通大学 2017年3月31日星期五 9 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2017年3月31日星期五 9 9 二.定压加热理想循环 —constant-pressure combustion cycle; Brayton cycle 1-2 等熵压缩（压气机内） 2-3 定压吸热（燃烧室内） 3-4 等熵膨胀（燃气轮机内） 4-1 定压放热（排气，假想换热器） 2 1 p p   循环增压比—pressure ratio 3 1 T T   循环增温比—temperature ratio

10 三.定压加热理想循环分析 T 1.热效率1t 3 9=h-h,=cpm2(T3-T)=cn(3-T,) P constant 0 q2 =hs-h=cpm(T;-T)=cp(T3-T) h=1-2-1-7-Z P=constant 91 T3-T2 K-1 P4=P1 4 K-1 → T4-T_☑ K P3=P2 T=T T. T:-T T2 =1- 注意：式中T1,T,并非指高温 T K-1 热源，低温热源 上海究通大粤 2017年3月31日星期五 10

2017年3月31日星期五 10 10 三.定压加热理想循环分析 1.热效率ηt     1 3 2 3 2 3 2 3 2 q h h c T T cp T T t    p m t        1 2 1 1 2 1 3 4 4 3                     p p T T p p T T 3 2 4 1 p p p p   2 1 3 4 T T T T   2 1 3 2 4 1 T T T T T T     1 1 2 1 1 1 t T T           注意：式中T1，T2并非指高温 热源，低温热源。     2 4 1 4 1 4 1 4 1 q h h c T T cp T T t    p m t    3 2 4 1 1 2 1 1 T T T T q q t       

11 2.分析 0.7 %=1 0.6 0.5 K 0.4 Typical pressure 0.3 ratios for gas- a)π个n,个 7,与T无关？ turbine engines 0.2 0.1 5 10 15 20 Pressure ratio,p T 3 b)π一定9个w个n,不变 3 2 上游气通大粤 2017年3月31日星期五 S 11 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2017年3月31日星期五 11 11 2.分析 a)   t  t 与T3 无关 1 net ) t b q w   一定 不变   1 -1 2 1 1 1     t     T T ？