期末燃气轮机考试范围 - 图文

燃气轮机复习

第一章

1、什么是燃气轮机？

燃气轮机是一种以空气和燃气为工作介质、将热能转变为机械能的高速回转式动力机械。与内燃机、蒸汽轮机一样，为热力发动力机。

2、燃气轮机的组成？什么是燃气轮机装置？

一般由压气机、燃烧室、涡轮（透平膨胀机）、控制系统及基本的辅助设备组成。 压气机 Compressor：完成气体压缩过程； 燃烧室 Burner ：完成燃烧过程；

涡轮（透平膨胀机） Turbine：完成高温高压燃气的膨胀作功过程。 简单循环装置简图

B C T 负荷 3、请简述燃气轮机的工作原理

压气机从外界中吸入空气（吸气），压缩到一定压力；

送入燃烧室中，与喷入的燃料混合，进行燃烧；

生成的高温高压的燃气进入透平涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机一起旋转； 做功后的废气排入大气中或加以利用（排气）。 燃料中的化学能→热能→机械功。

燃气在涡轮中所做的机械功，大约2/3用来带动压气机；其余1/3机械功则通过机组的输出轴去带动各种负荷。

4、燃气轮机命名及其分类. PG9171E型燃气轮机，这个铭牌中包含哪些信息？

用途—燃气轮机系列号—输出功率—轴式—循环方式——压气机改型号 用途：

M——机械驱动；GD——发电设备；PG——箱装式发电设备； 系列号：

3、5、6、7、9等相应表示MS3002、MS5000、MS6001、MS7001和MS9001等系列； 输出功率：万Hp（马力）； 轴式：

是指单轴还是双轴，用1或2表示； 循环方式：

R－回热循环，如此项空缺则为简单循环； 压气机改型号：代表压气机型号及相关技术。

PG9171E型燃气轮机即为箱装式发电机组MS9001系列E型，简单循环单轴机组，出力约为17万hp。 M5322R（B）即为机械驱动用MS5000系列B型，回热循环双轴机组，其出力约为32000hp。

第二章

1、何为理想循环？

（1）理想气体 （2）稳定流动 （3）可逆过程

2、简单循环的组成？

组成：2个可逆绝热过程 2个可逆定压过程

1-2 等熵压缩 2-3 等压加热 3-4 等熵膨胀 4- 1 等压放热

工作过程

以理想简单燃气轮机循环为例 燃气轮机的工质视为理想气体；理想简单燃气轮机循环为可逆循环，组成循环的过程分别为： 在压气机中实现工质可逆绝热压缩过程1－2； 在燃烧室中实现工质可逆定压吸热过程2－3； 在燃气透平中实现工质可逆绝热膨胀过程3－4；

燃气透平排气（乏气）排入大气实现工质可逆定压放热过程4－1。 循环由布雷顿（Brayton）于1872年提出，也被称为布雷顿循环。

3、理想简单循环的比功和热效率如何计算？

理想简单循环的比功Wt 循环净功 wt = wT-wC wt= f( ?* , ?*)

循环热效率 ?s = wt/ q1s = f(?*)

比功是指相应于进入燃气轮机的1kg空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的

功，用符号“wt”表示，单位的符号kJ/kg空气 wt＝PGT/G

4、压比和温比的定义

压缩比（增压比） 压缩比（ ）指压气机出口的气体压力与进口气体压力之比，表示工质被压缩的程度。 一般情况下，压气机进气压力即为大气压力。 温比（循环的加热比） 温比（ ）是指燃气轮机循环中所达到的最高温度T3*与最低温度T1*之比。

5、理想循环压比，温比和净功的关系，比功最佳压比的定义

（1）压比π一定时，温比τ越高，则比功Wn越大；

（2）温比τ一定时，随压比π从小到大变化，比功Wn呈先增后减的趋势，而且存在一个使比功最大的最佳压比πWmax；

（3）温比是影响最佳压比的唯一因素，温比τ越高，则最佳压比越大。 比功最佳压比：

6、理想循环压比，温比和热效率的关系，（实际循环效率最佳压比的定义）

（1）燃气轮机的循环效率η仅取决于压比π，而与温比τ无关； （2）效率η随压比增大而增大。 实际循环效率最佳压比：

7、比较理想循环与实际循环的差别？

工况条件的差别

(1)实际的压缩和膨胀过程均为有损耗的不可逆过程，不是等熵过程；

(2)工质实际流动中存在压力损失，燃烧室和进排气道内的吸热和放热过程并非等压； (3)燃烧室中实际上存在不完全燃烧损失和散热损失；

(4) 实际工质的比定压热容和等熵过程指数随温度、压力等变化，并非理想气体； (5) 压气机空气流量与透平燃气流量实际上不相等；

(6) 实际燃气轮机中存在轴承摩擦等机械损失和传动损失。

比功和效率变化趋势的异同

(1)理想循环与实际循环的比功Wn随压比π和温比τ的变化趋势一致，但实际循环的比功相对较小；

(2)理想循环与实际循环的效率η 随压比π的变化趋势一致，但随温比τ的变化趋势不同：实际循环的效率η随温比τ的增加而增加；温比一定时，随压比π从小到大变化，效率η呈先增后减的趋势，而且存在一个使效率最高的最佳压比πηmax；

(3) 实际燃气轮机的使效率η最高的最佳压比πηmax通常大于使比功最大的最佳压比πWmax。

8、提高燃气的功率和效率的方法和措施？

A、从循环角度 提高温比?

从循环特性参数方面来讲，这是提高循环热效率的主要方向。 表现在两方面:

一方面提高燃气初温，即透平前温T3*； 一方面降低T1*，即降低环境温度T0。

（1）提高燃气初温，依赖与材料技术和冷却技术的发展。燃气轮机会在1650~1700 ℃而终止燃气初温的增长。

（2）降低环境温度，人为改变意义不大。 B、减少损失

（1） 提高各部件效率

（2） 减少介质流动过程中压力损失，提高压力保持系数。 C、必须改进热力循环，提高循环性能。 1)采用回热循环

2)燃气-蒸汽联合循环

3)间冷循环（分级压缩中间冷却） 4)再热循环（分级膨胀中间再热） 5)复杂循环（回热间冷再热）

9、燃气蒸汽联合循环的目的是实现能源的阶梯利用。

第三章

1、轴流式压气机的结构

以机械动力提高工质压力并伴有温升的，向燃气轮机燃烧室输送工质的旋转叶轮机械。 组成：

（1） 静子：包括机壳（气缸）及固定在其上的静叶片、进出口导向叶片等零件 气缸：

导流器或静叶栅：静子上的一圈叶片。 导流叶片或静叶：组成导流器的叶片。

（2） 转子：压气机的旋转部件，包括轮盘、轴、动叶以及装在一起的其它零件 动叶栅或工作叶栅：安装在转轮上的一圈叶片（一个叶列）。 动叶或工作叶片：动叶栅中的叶片。

工作叶轮：每列动叶栅与带动它的转盘部分一起组成。

（3）进气管，进口收敛器， 进口导流器；出口导流器，出口扩压器，输气管

2、 何为轴流式压气机的基元级？

用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无穷小的级。 压气机级

一列动叶栅和它后面的一列静叶栅共同组成轴流式压气机的一个级。

3、影响压气机级的增压能力的因素（限制条件）

叶片材料许用应力（强度）的限制 圆周速度u不能过大 叶栅气动性能的限制

气流转折角Δβ不宜过大

4、轴流式压气机的级效率

基元级的效率：气体压缩的有益功和实际耗功之比。

等熵（绝热）效率：理想基元级等熵（绝热）压缩功与外界实际输入基元级的机械功（基元级多变压缩功与摩擦损失功之和）之比。 用静参数表示：

?s?ΔhsT-T?3s1Δhp?ΔhrT3-T1

用滞止参数表示：

ΔhsT3*s-T1*???**ΔhT3-T1

*s

多变效率：多变压缩功与实际耗功（基元级静参数多变压缩功与摩擦损失功之和）之比。

?p?

ΔhpΔhp?Δhr?n?-1n-1?

5、压气机级中的能量损失

内部损失

① 型阻损失（影响因素：叶型）

a、叶栅表面附面层中产生的摩擦和脱离现象引起； b、叶片表出口尾迹中的涡流以及与主流的掺混；

c、在超音速气流中发生的激波现象等引起的能量损失。 ② 端部损失（影响因素：叶片高度） 端部摩擦 二次流损失

③ 径向间隙的漏气损失（影响因素：动静间隙大小、前后压差和直径大小等） 外部损失

①支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失； （相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施）

②经过高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失。

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