燃气轮机复习题

电站燃气轮机课程复习思考题电站燃气轮机课程复习思考题 1. 1. 词语解释：词语解释： （1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q 转化成为机械功 lc的百 分数。 （2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能 q 转化成为 电功 ls的百分数。 （3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能 q 转化成为净 功 le的百分数。 （4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg 的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出 的机械功（或电功）ls（kJ/kg）,或净功 le（kJ/kg）. （5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压与进口总压之比。 （6）透平的膨胀比: 透平的进口总压与出口总压之比。 （7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压与当地大气压之比。 （8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压与入口总压之比。 （9）透平出口总压保持系数:当地大气压与透平的排气总压之比。 （10）压气机的等熵压缩效率:对于 1kg 同样初温度的空气来说，为了压缩达到同样大小 的压缩比，等熵压缩功与所需施加的实际压缩功 之比。 （11）透平的等熵膨胀效率:对于 1kg 同样初温度的燃气来说，为了实现同样的膨胀比， 燃气对外输出的实际膨胀功 与等熵膨胀功之比。 （12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。 （13）回热循环:在简单循环回路中加入回热器，当燃气透平排出的高温燃气流经回热器时， 可以把一部分热能传递给由压气机送来的低温空气。这样，就能降低排气温度 ，而使进到 燃烧室燃料量减少，从而提高机组的热效率。 （14）热耗率：当工质完成一个循环时， 把外界加给工质的热能 q，转化成机械功（或电工） Ic,Is 或 Ie的百分数。 （15）最佳压缩比 （16）燃烧效率：一个小于1 的参数，用来描写燃烧过程中燃料能量的实际利用程度。 （17）间冷循环 ：采用为了减少压气机的耗功量，把气体稍微加压后，就引出来冷却降温， 然后再使之增压，从而提高比功的这种分段冷却、 逐渐加压方法的燃气轮机热力循环， 就叫 做间冷循环。 （18）再热循环：为了在T3*恒定的条件下增大透平的膨胀功，可以使燃气在透平中稍微 膨胀降温后，把它抽出来再喷油燃烧，使其温度恢复到T3*，然后再去膨胀，这样，就可 以增加燃气在透平后几级的的膨胀作功量，从而达到提高机组比功的目的。 2 、 试证明，简单循环与机组热效率最大值对应的最佳压缩比，必定大于与机组比功达到 最大值对应的最佳压缩比。 3. 3.试说明，当压缩比等于试说明，当压缩比等于1 1 时，燃气轮机不可能有任何机械功输出，而压缩比很大，达到某时，燃气轮机不可能有任何机械功输出，而压缩比很大，达到某 个值时，燃气轮机也没有功输出。个值时，燃气轮机也没有功输出。 答：在燃气轮机理论循环的分析中，如果近似地认为所有过程平均等压比热容相等， 并且不考虑压损，这样燃气轮机的比功和内效率的解析式可分别表示为： 和 由以上两式可见，当压比时，比功和效率都为零。当压比提高时，比功和效率都 时，压气机耗功等于涡轮膨胀功，比功提高，但当 提高到到所谓极限压比： 和效率又等于零。 4. 4.环境温度的改变对燃气轮机的输出功率有什么影响？原因是什么？环境温度的改变对燃气轮机的输出功率有什么影响？原因是什么？ 答：随着环境温度的的降低，燃气轮机的比功和热效率增大，同时，空气的密度增大，流经 燃气轮机的空气质量流量增大， 因而燃气轮机的输出功率增大。 反之， 随着环境温度的升高， 燃气轮机的输出功率减少。 5. 5.一一台台燃燃用用天天然然气气的的燃燃气气轮轮发发电电机机的的供供电电效效率率为为 3838 ％％，，天天然然气气的的低低位位发发热热量量为为 38000kJ/Nm38000kJ/Nm3 3，试求耗气率，试求耗气率(Nm(Nm3 3/kWh)/kWh)和热耗率和热耗率(kJ/kWh)(kJ/kWh)。。 解：热耗率： 气耗率： 6. 6.提高燃气透平的燃气初温对燃气轮机的效率有什么影响？提高燃气透平的燃气初温对燃气轮机的效率有什么影响？ 答：随着燃气初温的提高，燃气轮机的效率不断增大。 7. 7.已知压气机进口空气总温为已知压气机进口空气总温为 288K288K，总压为，总压为 0.1013Mpa0.1013Mpa，压比为，压比为 13.5513.55，等熵效率为，等熵效率为 0.880.88，， 燃气透平的等熵效率也为燃气透平的等熵效率也为 0.880.88，环境的压为，环境的压为 0.1013Mpa0.1013Mpa，温度比，温度比 4.54.5，空气的比热容，空气的比热容 c cp p＝＝ 1.01kJ/1.01kJ/（（kgkg··K K）） ，，γγ＝＝1.41.4，试求燃气透平的出口总温。，试求燃气透平的出口总温。 解：燃气初温： 透平理论出口总温： 透平等熵效率： 透平出口总温： 8. 8.词语解释：词语解释： （1） 压气机的基元级： 在压气机级的某一半径r 的地方， 沿半径方向取一个很小在厚度△r， 然后沿圆周方向形成一个与压气机的轴线同心的正圆柱形薄环， 在这个薄环内包括有压气机 级的一列动叶栅和一列静叶栅的环形叶栅。这组环形叶栅就是压气机的基元级。 （2）压气机的级：一列动叶栅与它下游方向的一列静叶栅共同组成压气机的一个级。 （3）反力度：气流在动叶栅内的静焓增量与滞止焓增量之比，即： （4）冲角：叶栅的几何入口角与进气角之差，即 （5）基元级的流量：指单位时间内流过叶栅通流截面的气体数量，通常可以用质量流量或 体积流量来表示。 （P53） （6）压缩比：是一个表示空气通过压气机的级以后，压力相对升高的参数，通常，它是一 个无因次量，反映压气机级的增压能力。 （P53） （7）效率：是一个用来表示压缩过程中能量转换过程完善程度的性能指标。最常见的是等 熵压缩效率。 （P54） （8）载荷系数：是一个衡量压气机级外加机械功量的特性系数。 （P54） （9）滞后角（落后角） ：叶栅的几何出口角与气流流出叶栅时的出气角之差。 （P57） 9 9 简述轴流式压气机的工作过程。简述轴流式压气机的工作过程。 答： 空气从进气道进入压气机， 逐级地完成压缩过程， 压力和温度升高， 最后从排气道排出。 1010 如何计算基元级中动叶栅与气流之间的作用力和外加的机械功？如何计算基元级中动叶栅与气流之间的作用力和外加的机械功？ 答：叶片对气流的轴向作用力： 工作叶轮加给气流的机械功： 11.11.简述基元级中能量的转换过程与原因。简述基元级中能量的转换过程与原因。 或 答： （1）外界通过工作叶轮上的动叶栅把一定数量的压缩轴功 传递给流经动叶栅的空气， 一方面使气流的绝对速度却能增高， 同时让气流的相对速度却能降低， 以促使空气的压力得 以增高一部分。 （2）随后，由动叶栅流出的高速气流在扩压静叶中逐渐减速，这样，就可以 使气流绝对速度却能中一部分进一步转化成为空气的压力势能，使气体的压力进一步增高。 12.12.轴流式压气机的叶片为什么需要扭转？轴流式压气机的叶片为什么需要扭转？ 答：对于采用直叶片的压气机级来说， 除了靠近