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中间冷却对布雷顿循环的影响

我们正在讨论布雷顿循环在我们最近的文章中,这是一个理想的燃气涡轮发动机循环。我们也看到了再生对布雷顿循环效率的影响在我们之前的文章中。

今天我们将在这篇文章的帮助下看到中间冷却对布雷顿循环的影响。

带中冷的布雷顿循环

正如我们在学习时已经讨论过的开式循环燃气轮机在学习的过程中闭式循环燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机产生的功是由于工作流体膨胀而产生的涡轮输出功与压缩机压缩工作流体所需的功之间的差值。

燃气涡轮发动机的净功=涡轮输出的功-压缩机输入的功

W= WT- wC

由上式可知,燃气涡轮发动机的净功可以通过减少压气机输入功或增加涡轮功或两者同时增加来增加。因此,Brayton循环的效率也可以通过增加循环的净功来提高。

在两个特定压力水平之间压缩气体所需的功能可以通过分阶段进行压缩过程和在两个连续阶段之间冷却气体来降低。这种增加燃气涡轮发动机净功的方法称为带中间冷却的多级压缩。

让我们看下图,我们将有各种组件的基本安排,这里有PV图和TS图来展示中冷对布雷顿循环的影响


工艺1-2:对工作流体进行绝热压缩

过程2-3:工作流体在一个称为中冷器的热交换器中被冷却到初始温度。

工艺3-4:将工作流体进一步绝热压缩到规定的压力水平

工艺4-5:在加热室内以恒压方式将热能加入工作液中

过程5-6:工作流体通过涡轮的绝热膨胀,也称为动力冲程

过程6-1:冷却室恒压排热

过程1-2 ':工作流体从一个指定的压力级到另一个指定的压力级的绝热压缩,这里我们没有考虑中间冷却的影响。

因此,循环1-2-3-4-5-6-1表示有两级压缩中冷的燃气轮机循环,循环1-2′-5-6-1表示无中冷的燃气轮机循环,即理想闭式燃气轮机循环或理想闭式布雷顿循环。

假设压缩机必须从压力P压缩工作流体1压力P2,将有三种方法从压力P压缩工作流体1压力P2
等熵压缩
等温压缩
带中间冷却的多级压缩

如果我们把这三个过程画在PV图上,就可以知道从压力P压缩工作流体所需的功1压力P2对于每一个过程,我们会发现在等熵压缩过程中所需要的功最大,在等温压缩过程中所需要的功最小。
从P中压缩气体的三个过程的PV图1P2
而在带中间冷却的多级压缩过程中,需要的功要小于等熵压缩过程,而大于等温压缩过程。

如我们所知,当压缩机将工作液压缩时,采用中间冷却多级压缩,工作流体温度升高,不能进行等温压缩,可降低压缩机在两个规定压力级之间压缩工作流体的功输入。

我们已经展示了在两个压缩机之间有一个中间冷却器的工作流体的两级压缩。压缩过程可能会有多个阶段,但通常不会首选两个以上的中间冷却,因为它将相当复杂。

我们已经在上面的PV图中显示了中间压强PX,压缩机输入功将依赖于中间压力P的值X.压缩机输入功如果遵循以下公式,则为最小。
你有什么建议吗?请写在评论框中。


我们会看到另一个话题。布雷顿循环与再加热在我们下一篇关于热能工程的文章中。新利18提款安全吗

参考:

P. K. Nag的工程热力学

工程热力学,Som教授

图片由:谷歌

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2的评论:

  1. 非常感谢您....先生这是可以理解和清楚的……

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  2. 先生很有帮助…

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