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第 21 卷第 1 期《燃气轮机技术》 Vol 21 No. 1
2008 年 3 月 GAS TURBINE TECHNOLOGY Mar. ,2008
中冷回热燃气轮机循环换热器热导率最优分配
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———生态学性能优化
陈业初1 ,2 ,王文华2 ,陈林根2 ,3 ,孙丰瑞2
(1 91959 部队海南三亚 572000 ; 2 海军工程大学动力工程系武汉 430033 ;
3 海军工程大学研究生院武汉 430033)
摘要:用有限时间热力学方法优化恒温热源条件下闭式中冷回热燃气轮机循环的生态学性能,计入工质与
高低温侧换热器、回热器以及中冷器之间的热阻损失、压气机内不可逆压缩和涡轮内部不可逆膨胀损失,导出
了循环生态学函数解析式,通过数值计算优化各换热器热导率分配以及中间压比和总压比,得到了循环最优
生态学性能。
关键词:有限时间热力学;中冷;回热;燃气轮机循环;生态学函数
中图分类号:TK479 + 11 文献标识码:A 文章编号:1009 - 2889(2008) 01 - 0046 - 04
有限时间热力学理论自产生以来,在物理和工ηc1 = ( T2s - T1) / ( T2 - T1) ,
[1 - 3 ]
程领域的应用已取得了很大的进展。根据此理ηc2 = ( T4s - T3) / ( T4 - T3) , (1)
论国内外许多学者以不同的目标如功率[4 - 6 ] 、效
, , ηt = ( T5 - T6) / ( T5 - T6s) ,
率[5 ,7 ] 、熵产率[8 ] 、生态学函数[9 - 12 ] 以及功率密
假定定比热理想气体工质热容率为 Cwf ,它与
[13 ] [7 - 10 ,13 ]
度等,对闭式燃气轮机简单循环、回热循高低温热源间的换热器、回热器和中冷器均为逆流
环[11 ,14 ] 、中冷循环[4 ] 、中冷回热[5 ,6 ]以及开式燃气轮
式,热导率分别为 Ui ( i = H , L , I , R) 。由工质性质、
机简单[15 ] 、回热[16 ] 、中冷[17 ]循环性能进行了分析或
热源与工质间的传热和换热器理论可知,吸、放热
优化,并得到了很多有意义的结果。文献[18 ]分析
率、回热热流率和中冷换热热流率分别为:
了各换热器有效度、循环总压比和中间压比对循环
QH = Cwf ( T5 - T7) = UH ( T7 - T5) / 1n [ ( TH - T5) /
生态学性能的影响,但在物理意义上没有严格区分
( TH - T7) ] = Cwf EH ( TH - T7) (2)
低压和高压压气机效率,也没有给出最终的生态学
Q = C ( T - T ) = U ( T - T ) / 1n [ ( T - T ) /
性能解析式。本文在区分低压和高压压气机效率, L wf 8 1 L 8 1 8 L
推导得到恒温热源条件下闭式不可逆中冷回热燃气( T1 - TL) ] = Cwf EL ( T8 - TL) (3)
Q = C ( T - T ) = C ( T - T ) = C E ( T - T