《燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)》張輝136-9131-6832華北電力大學(xué)2023/5/22目前一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)幾個(gè)問(wèn)題：1、燃?xì)廨啓C(jī)是什么設(shè)備？2、燃機(jī)、蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)的主要區(qū)別是什么？3、燃機(jī)與葉片機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)、渦輪、透平的聯(lián)系是什么？4、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備動(dòng)力裝置與葉片機(jī)2023/5/22目前二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備2023/5/22目前三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)熱機(jī)太陽(yáng)能電能光電反應(yīng)熱用戶風(fēng)車燃料電池傳熱傳熱能量的轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程水力機(jī)械水車燃燒聚變裂變磁流體發(fā)電溫差發(fā)電電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)核能地?zé)崮芩δ軣?/p>

能機(jī)械

能風(fēng)能一次能源二次能源化學(xué)能2023/5/22目前四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。目前燃料電池系統(tǒng)的燃料—電能轉(zhuǎn)換效率在45%～60%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%。燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈、無(wú)污染、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu)、積木性強(qiáng)、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。2023/5/22目前五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電，就是用燃料（石油、天然氣、燃煤、核能等）直接加熱成易于電離的氣體，使之在2000℃的高溫下電離成導(dǎo)電的離子流，然后讓其在磁場(chǎng)中高速流動(dòng)時(shí)，切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即由熱能直接轉(zhuǎn)換成電流，由于無(wú)需經(jīng)過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以稱之為直接發(fā)電，其燃料利用率得到顯著提高，這種技術(shù)也稱為等離子體發(fā)電技術(shù)2023/5/22目前六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)

熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程熱能機(jī)械能(轉(zhuǎn)換裝置)熱機(jī)2023/5/22目前七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)蒸汽機(jī)示意圖汽缸活塞曲柄連桿鍋爐冷凝器曲軸箱泵2023/5/22目前八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2023/5/22目前九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)原子能蒸汽動(dòng)力裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖反應(yīng)堆(濃縮鈾)換熱器泵冷凝器發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)泵載熱質(zhì)(重水、堿性金屬蒸汽)冷卻水2023/5/22目前十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)壓水堆核電站有三個(gè)回路，反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量由一回路冷卻劑（水或重水）通過(guò)蒸汽發(fā)生器傳遞給二回路的水，二回路水汽化后生成蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，做功后的乏氣通過(guò)凝汽器傳遞給三回路，然后三回路把剩余的熱量傳遞給大海。沸水堆核電站只有兩個(gè)回路，即省去了壓水堆的二回路，由一回路的水直接汽化成水蒸氣推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，三回路同壓水堆。壓水堆的好處是：整體設(shè)備體積較小，由于多了二回路，防止了一回路中的放射性直接進(jìn)入常規(guī)的的汽輪機(jī)組。因此檢修時(shí)的放射性計(jì)量小。安全性高沸水堆的好處是：由于少了一個(gè)回路，設(shè)備投入較少，熱經(jīng)濟(jì)性好中國(guó)絕大多數(shù)堆型都是壓水堆，日本絕大多數(shù)堆型是沸水堆。福島和切爾諾貝利都是沸水堆！壓水堆與沸水堆區(qū)別2023/5/22目前十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)廢氣燃燒室燃?xì)廨啓C(jī)空氣壓氣機(jī)燃料泵燃料燃?xì)廨啓C(jī)裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2023/5/22目前十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)

內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸2023/5/22目前十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃機(jī)與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)的區(qū)別

內(nèi)燃機(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)

蒸汽輪機(jī)

裝置名稱工作物質(zhì)熱源冷源設(shè)備運(yùn)動(dòng)形式水蒸汽

高溫物體

冷卻水

旋轉(zhuǎn)燃?xì)?/p>

燃燒產(chǎn)物(自身)

大氣

燃?xì)?/p>

燃燒產(chǎn)物(自身)

大氣

蒸汽機(jī)水蒸汽

高溫物體

冷卻水

旋轉(zhuǎn)往復(fù)往復(fù)2023/5/22目前十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)中英文詞匯葉片機(jī)&葉輪機(jī)(械) Turbomachinery渦輪（透平） Turbine壓氣機(jī) Compressor風(fēng)機(jī) Fan汽輪機(jī) SteamTurbine燃?xì)廨啓C(jī) GasTurbine2023/5/22目前十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)第二節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)2023/5/22目前十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)

燃?xì)廨啓C(jī)裝置簡(jiǎn)稱燃?xì)廨啓C(jī)，是一種完整、成套的動(dòng)力裝置，是由壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、有時(shí)還有換熱器等主要部分組成的回轉(zhuǎn)式熱機(jī)。什么是燃?xì)廨啓C(jī)？2023/5/22目前十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃機(jī)的工作過(guò)程2023/5/22目前十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)1900年以前：零星的雛形1900—1939：試驗(yàn)機(jī)組1940s：實(shí)用燃機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)1950s：工業(yè)用燃機(jī)研制出來(lái)、航空上取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、小功率燃機(jī)出現(xiàn)1960s：陸、海、空用燃機(jī)均迅速發(fā)展1970s—1980s：發(fā)電用燃機(jī)遭遇困難，?？沼萌紮C(jī)大力發(fā)展1990—今：航機(jī)改型、聯(lián)合循環(huán)迅速發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展史2023/5/22目前十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)1、石油類產(chǎn)品：煤油、重油等；2、天然氣其它氣體燃料3、煤氣燃?xì)廨啓C(jī)的燃料2023/5/22目前二十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)按工質(zhì)的熱力循環(huán)分類按構(gòu)造分類按用途分類燃?xì)廨啓C(jī)的分類2023/5/22目前二十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)1、按工質(zhì)的熱力循環(huán)分類開(kāi)式循環(huán)—工質(zhì)取自大氣閉式循環(huán)—工質(zhì)封閉于機(jī)內(nèi)，可采用非空氣工質(zhì)，大都為外燃式工業(yè)過(guò)程循環(huán)—工質(zhì)與其它工業(yè)設(shè)備有聯(lián)系2023/5/22目前二十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2、按構(gòu)造分類固定式燃?xì)廨啓C(jī)：大于1000kW，不能移動(dòng)運(yùn)輸式燃?xì)廨啓C(jī)：海陸空運(yùn)輸工具的發(fā)動(dòng)機(jī)、移動(dòng)式、箱裝式、便攜式燃機(jī)2023/5/22目前二十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)3、按用途分類發(fā)電用機(jī)械動(dòng)力航空用船艦用汽車、坦克用內(nèi)燃機(jī)增壓其他2023/5/22目前二十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（1）發(fā)電用100MWSimpleCyclePowerPlant,Charlston,SouthCarolinaUSA2023/5/22目前二十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)SiemensV64.3A_67MW_50Hz2023/5/22目前二十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)Siemensv92_2a_190MW50Hz2023/5/22目前二十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)Siemensv94_2_157MW50Hz2023/5/22目前二十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)Siemensv94_3a_265MW50Hz2023/5/22目前二十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（2）機(jī)械動(dòng)力供應(yīng)泵、壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、或其他機(jī)械軸功率2023/5/22目前三十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（3）航空用渦輪噴氣式渦輪螺槳式渦輪風(fēng)扇式渦輪軸式2023/5/22目前三十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)渦輪噴氣式Su-30MK2023/5/22目前三十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)渦輪螺槳式2023/5/22目前三十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)渦輪風(fēng)扇式2023/5/22目前三十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（4）艦船用2023/5/22目前三十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（5）汽車、坦克用2023/5/22目前三十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)一、優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)部分幾乎全為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)；機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少；單位馬力的重量?。豢捎昧淤|(zhì)燃料；摩擦部份少，潤(rùn)滑油消耗量少；不需冷卻水及冷卻裝置；起動(dòng)容易，可在短時(shí)間內(nèi)全力運(yùn)轉(zhuǎn)；在最大出力附近的燃料消耗率最低；保養(yǎng)、維護(hù)、運(yùn)轉(zhuǎn)操作簡(jiǎn)單。燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)2023/5/22目前三十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、缺點(diǎn)：熱效率低，燃料消耗大；在輕負(fù)載、低轉(zhuǎn)速時(shí)性能差；燃燒器、渦輪、噴嘴等部件長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫中，需要有高級(jí)耐熱材料；因高速旋轉(zhuǎn)，需要有高級(jí)軸承、高精度減速齒輪；需要大量空氣、配管以及高溫排氣的處理；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吸氣、排氣噪音大；2023/5/22目前三十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)以最短建設(shè)周期（一般為一年）建成單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，先發(fā)電運(yùn)營(yíng)；接著配上余熱鍋爐和汽輪機(jī)組，成為高效率，燒油（氣）的聯(lián)合循環(huán)電站；在經(jīng)過(guò)幾年或待到天然氣短缺、漲價(jià)時(shí)，裝上煤氣化裝置，變?yōu)槊簹饣?lián)合循電站。美國(guó)電站發(fā)展“三步曲”2023/5/22目前三十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，就是將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣引入余熱鍋爐，產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。450～600攝氏度100～600公斤/秒40％60％燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)2023/5/22目前四十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)1、整體循環(huán)效率高；2、對(duì)環(huán)境污染?。?、投資相對(duì)較低；4、調(diào)峰性能好，啟?？旖?；5、占地較少；6、耗水量少；7、建廠周期短；8、自動(dòng)化程度高。2023/5/22目前四十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢(shì)1、不斷向高參數(shù)、高性能、大型化和對(duì)環(huán)境低污染方向發(fā)展；2、沿襲航空科技成果，積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝；3、燃料能源多元化和燃煤聯(lián)合循環(huán)商業(yè)化。2023/5/22目前四十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)1、整體循環(huán)效率高；2、對(duì)環(huán)境污染??；3、投資相對(duì)較低；4、調(diào)峰性能好，啟?？旖?；5、占地較少；6、耗水量少；7、建廠周期短；8、自動(dòng)化程度高。2023/5/22目前四十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢(shì)1、不斷向高參數(shù)、高性能、大型化和對(duì)環(huán)境低污染方向發(fā)展；2、沿襲航空科技成果，積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝；3、燃料能源多元化和燃煤聯(lián)合循環(huán)商業(yè)化。2023/5/22目前四十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)第三節(jié)、葉片機(jī)2023/5/22目前四十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)一、葉輪機(jī)的廣泛應(yīng)用風(fēng)車、水車、電風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)、水泵、螺旋槳（飛機(jī)、輪船）、航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪……2023/5/22目前四十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前四十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前四十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前四十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)2023/5/22目前五十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)UDFonBoeing727testbed2023/5/22目前五十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)GP7200fortheAirbusA380T.O.Thrust70,000lbBypassratio8.7to1FanDiameter116in(295cm)2023/5/22目前五十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、葉輪機(jī)的定義與分類

各式各樣的葉輪機(jī)存在一個(gè)共同的特點(diǎn)：葉片圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在葉片的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中完成了葉片機(jī)與工質(zhì)（流體：氣、液、二者混合物）之間的能量交換；根據(jù)葉輪機(jī)與流體之間能量交換的方向，葉輪機(jī)分為兩大類型。2023/5/22目前五十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)一種類型葉輪機(jī)的作用是將流體的機(jī)械能和熱能轉(zhuǎn)換為對(duì)外界輸出的機(jī)械功，這種葉輪機(jī)有：水輪機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪等；另一種類型葉輪機(jī)的作用是將外界輸入的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為流體的機(jī)械能（動(dòng)能和壓力勢(shì)能）和熱能，這種葉輪機(jī)有：鼓風(fēng)機(jī)、水泵、螺旋槳、風(fēng)扇、壓氣機(jī)等。2023/5/22目前五十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)三、葉輪機(jī)的主要形式根據(jù)工質(zhì)的流動(dòng)形式，葉輪機(jī)分為軸流式、徑流式和斜流式三種形式，上述三種形式中的任意兩種的組合則稱為混合式葉輪機(jī)。

2023/5/22目前六十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（一）軸流式軸流式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2023/5/22目前六十一頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)軸流式渦輪轉(zhuǎn)子2023/5/22目前六十二頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)軸流泵軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子2023/5/22目前六十三頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（二）徑流式離心式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2023/5/22目前六十四頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)離心式水泵2023/5/22目前六十五頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)圖1.9DA120－61離心式壓縮機(jī)縱剖面構(gòu)造圖[7]吸氣室；2、葉輪；3、擴(kuò)壓器；4、彎道；5、回流器；6、蝸室；7、8、軸端密封；9、隔板密封；10、輪蓋密封；11、平衡盤(pán)；12、推力盤(pán)；13、聯(lián)軸器；14、卡環(huán)；15、主軸；16、機(jī)殼；17、支持軸承；18、止推軸承；19、隔板；20、回流器導(dǎo)流葉片；21、中間冷卻吸氣管；22、出氣管2023/5/22目前六十六頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)向心式渦輪2023/5/22目前六十七頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)（三）斜流式斜流式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2023/5/22目前六十八頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)軸流＋離心混合式壓氣機(jī)2023/5/22目前六十九頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)渦輪增壓器2023/5/22目前七十頁(yè)\總數(shù)七十七頁(yè)\編于十七點(diǎn)四、氣流在壓氣機(jī)和渦輪中的流動(dòng)特點(diǎn)氣流在壓氣機(jī)中是從壓力低的地方流向壓力高的地方，沿流向是逆