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前言
第1章总述1
1.1燃气轮机的工作原理及发展历史3
1.1.1燃气轮机的工作原理3
1.1.2燃气轮机的发展历史5
1.1.3燃气轮机的应用8
1.2燃气轮机的类型和技术特点11
1.2.1燃气轮机的类型11
1.2.2燃气轮机的技术特点13
1.3燃气轮机技术的发展历程、现状和趋势14
1.3.1燃气轮机技术的发展历程15
1.3.2燃气轮机技术的发展现状21
1.3.3燃气轮机技术的发展趋势28
1.4我国的燃气轮机工业33
1.4.1我国的燃气轮机工业历史34
1.4.2我国的燃气轮机工业现状38
参考文献45
第2章燃气轮机的热力循环分析47
2.1概述47
2.2热力学基本定律和状态参数48
2.2.1热力学的基本定律48
2.2.2热力学的状态参数49
2.3性能指标50
2.3.1热力参数50
2.3.2性能参数51
2.4理想简单循环的热力性能53
2.4.1理想简单循环的比功54
2.4.2理想简单循环的热效率55
2.4.3理想简单循环的有用功系数56
2.5理想复杂循环的热力性能56
2.5.1理想回热循环56
2.5.2理想间冷循环58
2.5.3理想再热循环61
2.5.4理想间冷回热循环63
2.6理想循环与实际循环的差距64
2.6.1压气机和透平效率64
2.6.2压力损失67
2.6.3燃烧效率68
2.6.4工质的流量变化70
2.6.5工质的热力性质71
2.6.6回热度与间冷度72
2.6.7机械损失73
2.7实际循环的热力性能73
2.7.1实际简单循环73
2.7.2实际回热循环76
2.7.3实际间冷循环78
2.7.4实际再热循环81
2.7.5实际间冷回热循环83
2.8燃气-蒸汽联合循环84
2.8.1常规联合循环的几种方案84
2.8.2联合循环的热力性能88
2.8.3联合循环电厂的经济性88
2.8.4联合循环电厂的发展方向89
2.9闭式循环燃气轮机91
参考文献92
习题92
第3章压气机94
3.1概述94
3.2压气机分类及性能要求95
3.2.1压气机分类95
3.2.2燃气轮机对压气机的性能要求96
3.3压气机级的增压原理97
3.3.1基元级97
3.3.2基元级的速度三角形98
3.3.3作用在叶片上的力和工作叶栅所做的功99
3.3.4超声速压气机基元级的工作原理100
3.3.5基元级的能量转换101
3.4压气机级的基本参数104
3.4.1级几何参数和总体气动参数104
3.4.2级运动和其他气动参数105
3.5平面叶栅的基本参数107
3.5.1 叶型的主要几何参数107
3.5.2平面叶栅的几何参数108
3.5.3平面叶栅的气动参数108
3.6压气机叶栅气动特性109
3.6.1 叶栅特性分析110
3.6.2Ma和Re对叶栅特性的影响111
3.7压气机级中气体的流动损失112
3.7.1级中流动损失的产生112
3.7.2径向间隙和轴向间隙的影响114
3.8多级压气机114
3.8.1多级压气机的基本参数114
3.8.2多级轴流式压气机的轴向分速度变化及通流部分形状115
3.8.3多级压气机各级的工作特点、压缩功的分配117
3.9压气机的特性曲线119
3.9.1定义与作用119
3.9.2压气机级的特性曲线119
3.9.3多级压气机的特性曲线121
3.9.4压气机的通用特性曲线122
3.10压气机的失速与喘振122
3.10.1压气机的失速123
3.10.2压气机的喘振125
3.11压气机技术的研究进展130
3.11.1轴流式压气机设计技术的发展130
3.11.2压气机失稳与扩稳技术的研究进展131
参考文献137
习题139
第4章燃烧室140
4.1概述140
4.2燃烧室工作过程的特点及要求141
4.2.1燃烧室工作过程的特点141
4.2.2对燃烧室的要求142
4.3燃烧室的结构和形式143
4.3.1燃烧室的基本结构144
4.3.2燃烧室的形式147
4.4燃烧室的性能指标150
4.4.1燃烧效率150
4.4.2熄火极限150
4.4.3燃烧室的热强度151
4.4.4流动损失（压力损失）152
4.4.5出口温度场152
4.4.6火焰筒壁面温度154
4.4.7点火特性154
4.4.8污染物排放155
4.4.9寿命和使用维护性156
4.5碳氢燃料的燃烧156
4.5.1当量比和余气系数157
4.5.2完全燃烧产物的组成成分和热力
性质158
4.5.3燃料的发热量158
4.6燃烧过程物理化学原理概要159
4.6.1化学反应速度159
4.6.2气体燃料均相预混燃烧及某些
规律160
4.6.3均相扩散燃烧的基本规律162
4.6.4液体燃料燃烧现象的基本规律162
4.7典型燃烧室中气流的组织162
4.7.1燃烧室中燃烧过程的组织163
4.7.2掺混及火焰筒壁面冷却165
4.7.3燃烧室中燃料场的组织168
4.8燃烧室的气动特性169
4.8.1扩压器169
4.8.2旋流器170
4.8.3稀释孔171
4.9液体燃料的雾化和喷油嘴171
4.9.1雾化171
4.9.2喷油嘴172
4.10燃料及供应系统174
4.10.1燃气轮机的燃料种类174
4.10.2燃油系统燃料特性及系统组成178
4.11气体燃料的燃烧178
4.11.1天然气的燃烧问题179
4.11.2低热值煤气的燃烧问题179
4.12重质燃油的燃烧180
4.12.1燃用渣油时产生的问题180
4.12.2燃用渣油时应采取的措施181
4.13先进燃烧技术及发展趋势181
4.13.1低污染燃烧室181
4.13.2燃料灵活性185
参考文献186
习题187
第5章燃气透平188
5.1概述188
5.2燃气透平结构及性能参数189
5.2.1燃气透平结构189
5.2.2燃气透平性能参数191
5.3透平级的工作原理191
5.3.1透平级的基元级概念192
5.3.2透平级的流动过程与分类192
5.3.3透平级的速度三角形194
5.3.4透平基元级中各速度的确定194
5.4透平级的叶栅特性及气动损失196
5.4.1叶栅能量损失的衡量196
5.4.2透平内部损失196
5.4.3级的轮周功率与轮周效率198
5.4.4轮周效率的影响因素199
5.4.5级的相对内效率201
5.5多级透平及其特性201
5.5.1通流部分的形状201
5.5.2透平特性202
5.6透平二次空气系统203
5.6.1二次空气系统的功能203
5.6.2二次空气系统网络205
5.7透平叶片的内部冷却206
5.7.1内部冷却概述206
5.7.2常见内部冷却结构207
5.8透平叶片的外部冷却211
5.8.1气膜冷却原理211
5.8.2气膜冷却在叶片不同位置的应用及特点214
5.9透平轮盘的冷却218
5.9.1透平轮盘典型冷却方法218
5.9.2转-静系盘腔219
5.9.3转-转系盘腔221
5.10透平与压气机的比较223
5.11先进气冷透平技术224
5.11.1透平非定常流热固多场耦合分析与设计技术224
5.11.2燃烧室透平一体化设计技术225
5.11.3透平先进冷却技术225
5.11.4透平先进优化设计技术226
参考文献228
习题230
第6章燃气轮机的变工况231
6.1概述231
6.2燃气轮机变工况的影响因素232
6.2.1燃气轮机的轴系方案233
6.2.2各类用户的负载特性234
6.3联合运行工况点的确定235
6.3.1部件的变工况特性235
6.3.2燃气轮机的平衡方程238
6.3.3燃气轮机变工况计算方法239
6.4单轴燃气轮机的变工况计算及
性能分析241
6.4.1联合运行工况点的确定241
6.4.2单轴燃气轮机的性能曲线网及运行范围242
6.4.3单轴燃气轮机的变工况性能分析244
6.4.4单轴机组变工况计算流程246
6.4.5压气机与透平不匹配时运行点的变动和对策247
6.5分轴燃气轮机的变工况248
6.5.1变工况时串联透平膨胀比再分配的规律248
6.5.2实用的轴系方案249
6.5.3联合运行工况点的确定249
6.5.4分轴机组的性能曲线网及运行范围250
6.5.5分轴机组的变工况性能分析252
6.5.6可调静叶动力透平253
6.6双轴及三轴燃气轮机的变工况254
6.7部件性能恶化的影响256
6.7.1压气机叶片积垢或磨损对机组性能的影响256
6.7.2透平叶片积垢或磨损对机组性能的影响257
6.8大气参数对燃气轮机性能的影响257
6.8.1大气温度和压力的影响258
6.8.2燃气轮机的相似工况259
6.9燃气轮机的过渡工况、起动及加速261
6.9.1过渡工况过程261
6.9.2燃气轮机的起动与加速261
6.9.3起动与加速时间263
6.9.4过渡工况过程的变化特点264
6.9.5热悬挂264
6.9.6起动机类型及选择265
6.9.7停机过程266
参考文献266
习题266
第7章燃气轮机应用案例267
7.1概述267
7.2联合循环发电268
7.3发电与供热等多联产272
7.4油/气输送管道增压274
7.5石油、化工及冶金工业276
7.6军用车辆驱动278
7.7航空航天推进281
7.8舰船驱动286
7.9海上油气开采平台289
7.10氢燃料燃气轮机290
参考文献294