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目录1

译者的话1

序1

自序1

绪言1

第Ⅰ篇 基础理论5

1．理想燃气轮机循环5

1-1 理想燃气轮机循环5

1-2 埃里克森循环5

1-3 布雷敦循环（理想简单燃气轮机循环）8

2．不计压力损失的实际燃气轮机循环15

2-1 实际简单燃气轮机循环15

2-2 不计压力损失的实际简单燃气轮机循环19

2-2-1 热效率20

2-2-2 对应于最大热效率的最佳压比φopt20

2-2-3 最高温度T3对热效率的影响23

2-2-4 简单燃气轮机实现的条件24

2-2-5 进气温度T1对热效率的影响25

2-2-6 压气机效率ηK和透平效率ηT对热效率的影响25

2-2-7 比功lsa26

2-2-8 对应于最大比功的最佳压比φ′opt27

2-2-9 压气机效率ηK和透平效率ηT对比功的影响28

2-2-10 功比α28

2-2-11 简单燃气轮机循环小结29

2-3 提高燃气轮机性能的方法32

2-4 不计压力损失的回热循环33

2-4-1 回热循环和回热度33

2-4-2 热效率34

2-4-3 临界压比36

2-4-4 对应于最大热效率的最佳压比37

2-4-5 比功38

2-5 不计压力损失的中间冷却循环38

2-5-1 中间冷却循环38

2-5-2 采用中间冷却时压比的分配39

2-5-3 热效率41

2-5-4 比功43

2-5-5 功比43

2-6 不计压力损失的中间冷却-回热循环44

2-7 不计压力损失的再热循环46

2-7-1 再热循环46

2-7-2 采用再热时压比的分配47

2-7-3 热效率48

2-7-4 比功49

2-7-5 功比50

2-8 不计压力损失的再热-回热循环50

2-9 不计压力损失的中间冷却-再热-回热循环52

（单轴燃气轮机各种循环的通用公式）52

3-2 有压力损失的简单循环（1-1-0）59

3-2-1 热效率59

3-1 有压力损失的燃气轮机循环59

3．有压力损失的燃气轮机循环59

3-2-2 对应于最大热效率的最佳压比61

3-2-3 有压力损失的简单循环的实现条件63

3-2-4 比功63

3-2-5 对应于最大比功的最佳压比64

3-3 有压力损失的回热循环（1-1-ηR）64

3-3-1 热效率65

3-3-2 对应于最大热效率的最佳压比和临界压比66

3-3-3 比功67

3-4 有压力损失的中间冷却-回热循环（2-1-ηR）67

3-5 有压力损失的中间冷却-再热-回热循环（2-2-ηR）70

4．多轴式燃气轮机循环74

4-1 多轴式燃气轮机循环74

4-2 各种布置的符号表示法76

4-3 多轴式燃气轮机循环的特性77

4-4 双轴低压动力透平式再热-回热循环（1/LP/RE）77

4-4-1 平衡条件77

4-4-2 比功79

4-4-3 热效率80

4-5 双轴高压动力透平式再热-回热循环（1/HP/RE）82

4-5-1 平衡条件及比功82

4-5-2 热效率82

4-6 1/C/E、1/C/RE、1/LP/RE及1/HP/RE83

诸方案的比较83

4-7 双轴低压动力透平式中间冷却-再热-回热循环87

（1/LP/IRE）87

5-2 闭式循环91

5．特殊燃气轮机循环91

5-1 特殊燃气轮机循环91

5-3 燃烧室后置循环92

5-4 燃烧室前置循环97

5-5 外燃式循环101

5-6 爆燃式循环（等容燃烧循环）104

5-7 其他特殊循环106

1-1 序论107

第Ⅱ篇 基础理论的应用107

1．核能动力用燃气轮机循环107

1-2 高温气冷反应堆和闭式循环燃气轮机108

1-2-1 高温气冷反应堆108

1-2-2 闭式循环燃气轮机109

1-3 使用气体的选定111

1-3-1 放射性方面的考虑111

1-3-2 传热性能方面的考虑112

1-3-3 对反应堆结构材料稳定性的考虑113

1-3-4 流体力学特性的考虑113

1-3-5 对燃气轮机的适应性114

1-3-6 计算前气体的选定115

1-4 计算中各参量的选定116

1-4-1 循环的选定116

1-4-2 计算中各参量的选定117

1-5-2 一次间冷-回热循环119

1-5-1 回热循环119

1-5 循环计算公式119

1-5-3 一次间冷-再热-回热循环120

1-5-4 二次间冷-回热循环120

1-5-5 二次间冷-再热-回热循环121

1-5-6 比热比是常量时的计算122

1-6 比热比变化时的计算方法122

1-6-1 循环的选定122

1-6-2 参量的选定123

1-6-3 计算方法124

1-6-4 计算公式和计算方法124

1-7 计算结果及其讨论126

1-7-1 燃气轮机的内部热效率ηa′126

1-7-2 比功133

1-7-3 比热比的影响135

1-8 结论138

2-1 序论141

2．高炉用燃气轮机循环141

2-2 高炉用燃气轮机的热力特性142

2-3 基本循环144

2-3-1 带有回热器的基本循环144

2-3-2 带有空气预热器的基本循环151

2-3-3 带有高炉煤气预热器的基本循环154

2-3-4 将燃气轮机排气供应热风炉的循环154

2-3-5 没有热风炉的基本循环155

2-3-6 无热风炉但有第二燃烧室的基本循环157

2-4 燃烧室后置循环（排气加热循环）159

2-4-1 有热风炉的燃烧室后置循环159

2-4-2 无热风炉的燃烧室后置循环164

2-4-3 将燃气轮机排气供应热风炉的燃烧室后置循环166

2-5 外燃式循环166

2-5-1 简单外燃式循环166

2-5-2 抽气式外燃循环168

2-5-3 混合循环168

2-6-1 有冷却器的燃烧室前置循环169

2-6 燃烧室前置循环169

2-6-2 有回热器的燃烧室前置循环170

2-6-3 送风加热式燃烧室前置循环171

2-7 用氧气或富氧空气进行燃烧的循环173

2-8 闭式循环176

2-9 结论176

3．用燃气发生器的燃气轮机循环180

3-1 序论180

3-2 燃气发生器182

3-2-1 输入燃气发生器的物质182

3-2-2 物质的平衡183

3-2-3 平衡计算185

3-2-4 热量平衡189

3-2-5 生成燃气的分子量、比热和气体常数196

3-3 燃气轮机循环199

3-3-1 压气机K199

3-2-6 气化效率199

3-3-2 燃气发生器G202

3-3-3 透平T202

3-3-4 燃气轮机的有效输出功LN205

3-3-5 内部效率ηt206

3-4-1 总装置的布置207

3-4-2 有效燃气的供给压比207

3-4 总装置207

3-3-6 功比α207

3-4-3 带制氧机的总装置的输出功208

3-4-4 带有制氧机的总装置能独立运行的条件208

3-5 燃气发生器计算举例209

3-5-1 计算条件209

3-5-2 计算结果209

3-6 燃气轮机循环的计算举例217

3-6-1 无换热器的燃气轮机循环217

3-6-2 具有换热器、给水预热器和蒸汽过热器的222

燃气轮机循环222

3-7 结论230

轮机循环232

4-1 序论232

4．具有抽气式空气冷却器的进气冷却燃气232

4-2 抽气式进气冷却燃气轮机循环的构成233

4-3 循环的基本公式235

4-3-1 符号和设计工况的给定值235

4-3-2 求设计工况性能的基本公式236

4-4 设计工况的性能240

4-4-1 压气机进气温度下降率241

4-4-2 抽气率对热效率及比功的影响242

4-4-3 抽气压比对热效率及比功的影响244

4-4-4 大气温度对热效率及比功的影响244

4-5 变工况特性246

4-5-1 抽气率的影响250

4-5-3 压气机进气温度、透平进气温度及251

循环温比与热效率的关系251

4-5-2 抽气压比的影响251

4-5-4 压气机和透平效率的变化253

4-5-5 压气机和透平的流量特性254

4-5-6 透平排气温度的变化255

4-5-7 大气温度的影响256

4-5-8 部分负荷时的运行状态257

4-6 结论258

5-1 总论260

燃气轮机循环260

5．具有余热利用式吸收制冷机的进气冷却260

5-2 具有余热利用式吸收制冷机的进气冷却261

燃气轮机循环的构成261

5-3 循环的基本公式262

5-3-1 符号262

5-3-2 热效率及比功264

5-3-3 发生器热源温度266

5-4-1 吸收制冷机的性能和燃气轮机的进气温度268

机循环的一般特性268

5-4 具有吸收制冷机的进气冷却燃气轮268

5-3-4 热量分配比268

5-4-2 燃气轮机余热的分配272

5-4-3 热源温度和循环的工作区域273

5-4-4 回热率对热效率的影响276

5-4-5 蒸发温度对热效率的影响278

5-4-6 大气温度对热效率的影响278

5-4-7 蒸发温度对比功的影响279

5-4-8 大气温度对比功的影响280

5-4-9 进气冷却循环的最佳条件281

5-5 循环特性的比较285

5-6 结论286

6．燃气轮机的全能量系统288

6-1 序论288

6-1-1 全能量系统288

6-2 符号和术语289

6-2-1 符号289

6-1-2 循环的概念289

6-2-2 术语291

6-2-3 热利用率292

6-3 设计工况性能293

6-3-1 计算方法293

6-3-2 压比及回热器的影响294

6-3-3 大气温度的影响299

6-3-4 余热锅炉的影响299

6-3-5 吸收制冷机的影响300

6-4 变工况特性301

6-4-1 计算方法301

6-4-2 计算结果及其讨论306

6-5 运行方式309

6-6 利用燃气轮机进行供热发电的经济性310

（办公大楼的例子）310

6-6-1 设计对象311

6-6-2 经济性比较312

6-6-3 结果317

6-7 结论318

7．双函道发动机320

7-1 序论320

7-2 符号321

7-2-1 下角321

7-2-2 状态参量、效率等的符号322

7-2-3 拉格朗日乘数法用到的符号323

7-3 主要的假设323

7-4 各部位状态和效率的计算324

7-4-1 空气入口324

7-4-2 主流压气机324

7-4-3 燃烧室324

7-4-4 透平325

7-4-5 主流喷管325

7-4-6 旁路压气机325

7-4-9 推进效率326

7-4-8 推力326

7-4-7 旁路喷管326

7-4-10 内部效率327

7-4-11 总效率327

7-5 约束条件327

7-5-1 功量的平衡条件328

7-5-2 压力平衡条件328

7-6 获得最大总效率的最佳条件的确定328

7-6-1 求解最大总效率的最佳条件的通用公式328

7-6-2 给定飞行马赫数M0时的最佳条件332

7-6-3 旁路比μ也给定时的最佳条件333

7-7 计算示例334

7-7-1 计算所用的各已知参量334

7-7-2 机速、最高温比一定的情况334

7-7-3 机速、最高温比和旁路比一定的情况336

7-8 与实际发动机的比较341

7-9 结论343

附录 考虑比热比变化时的循环计算344