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作为改善燃气轮机装置性能的一种有效手段,近几年来湿压缩得到了越来越广泛的研究。所谓湿压缩,就是在燃机装置的压气机进口或在压缩过程中向被压缩气体喷入水,利用水的汽化吸热,使压缩过程接近于定温,从而减少压缩功,增大输出,提高热效率。在燃机装置中,压气机耗功通常要占透平功的50%以上,在燃机上采用湿压缩技术,能够减小压缩功,增大输出功,使燃机的性能得到提高。水的加入还可以使燃烧产物中NO_x的生成量大大降低,减少环境污染。 迄今为止,我们习惯于用热效率及焓分析的方法来评价装置的性能。而这样评价系统的损失和效率并不能揭示系统中有效能损失的部位和数量。本文第一部分从热力学基本公式出发,分析湿压缩过程中熵和(火用)的变化。进而在不同的喷水量,不同压比和效率及不同的大气条件下,对燃机能量的有效利用进行分析。 因为两相工质存在于压气机通流部分内,其液相被压缩所耗的功,他对原工质流场的影响以及由此造成的损失增加,都使湿压缩趋于不利。水滴在压缩过程中汽化吸热,导致液滴尺寸的改变,并影响液滴动力特性。湿压缩过程的数值模拟包括液体粒子在旋转流场中的相对速度和运动轨迹,及对原流场的影响和两相流的分析。 把雾化水喷入压气机的通流部分可以增加压气机压比,减小耗功,从而提高燃气轮机性能。以目前计算机技术和计算流体力学的发展,可以运用数值模拟的方法对三维流场进行数值模拟。本文第二部分用fluent流体计算软件,以一级压气机为对象对湿压缩过程进行全三维计算。针对不同喷水量,不同液滴直径,不同液滴初温各条件进行了单级计算,通过对结果的对比分析,得出湿压缩对级压比和级效率的影响。通过CFD模拟计算的方式,得到湿压缩过程的流场分布和对比结果,为今后湿压缩的装置试验研究提供了理论指导。