2.4 燃气轮机总体设计

2.4.1 热力计算具体方法

依据确立的设计工况参数开展燃气轮机热力计算，为燃气轮机各个部件的设计提供依据。其中有部分参数可以直接根据当地实际情况或经验在计算前直接给定，如大气温度T_a、大气压力p_a、透平效率η_T、压气机效率η_C、燃烧室效率η_B、机械效率η_m、冷却空气系数X_g1、进气道压损系数ξ₁、燃烧室压损系数ξ_B和排气道压损系数ξ₄。透平进口的燃气初温T₃一般是根据透平叶片的涂层、基体材料、冷却方式等限制确定。

热力计算的主要过程是采用逐点计算法绘制比功-压比曲线和热效率-压比曲线，并依据实际需求选取合适的压比。具体过程是在给定一个温比后，在已知热力参数的条件下计算出不同压比对应的比功、热效率，然后将这些数据点绘制成曲线。根据这些曲线，可以灵活选择所用压比。

由于发电用燃气轮机更关注运行的经济性，因而其压比的选择更偏向于热效率，多数情况下压比的选择要平衡诸多因素，往往在最佳热效率和最佳比功之间。采用平均比热容法按顺序计算各部件参数的过程，见表2-1。

表2-1 燃气轮机热力循环参数计算过程

（续）

根据热平衡的原理可以得出燃料系数β的计算公式为

需要说明的是，表2-1所列的热力循环参数的计算过程适用于简单循环的单轴机组。其他的循环方案，原理上是相似的。

图2-19 不同温度下空气和燃气的比定压热容和绝热指数