面向?qū)ο蟮南冗M(jìn)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)熱物性計(jì)算方法

劉國(guó)庫(kù)，潘福敏，鄭洪濤

（1.海軍駐沈陽(yáng)地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)軍事代表室，沈陽(yáng)110015；2.哈爾濱工程大學(xué)動(dòng)力與能源工程學(xué)院，哈爾濱150001）

面向?qū)ο蟮南冗M(jìn)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)熱物性計(jì)算方法

劉國(guó)庫(kù)1，潘福敏2，鄭洪濤2

（1.海軍駐沈陽(yáng)地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)軍事代表室，沈陽(yáng)110015；2.哈爾濱工程大學(xué)動(dòng)力與能源工程學(xué)院，哈爾濱150001）

先進(jìn)循環(huán)是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的重要方向，1套通用先進(jìn)循環(huán)工質(zhì)熱物性計(jì)算方法對(duì)先進(jìn)循環(huán)研究具有重要意義。以工質(zhì)最為復(fù)雜的化學(xué)回?zé)嵫h(huán)為例，建立了1套通用的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法，并論證了該方法也適用于其他先進(jìn)循環(huán)?；诿嫦?qū)ο蠓椒ń⒘?套計(jì)算系統(tǒng)并采用C++語(yǔ)言編制其計(jì)算程序，驗(yàn)證了空氣和水蒸氣的熱物性計(jì)算精度，最大誤差為0.00852%。采用該熱物性計(jì)算方法計(jì)算了1個(gè)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的熱力過(guò)程；在給定的條件下其效率比簡(jiǎn)單循環(huán)效率提升32%，達(dá)到47.32%。結(jié)果表明：所提出的熱物性計(jì)算方法計(jì)算準(zhǔn)確，通用性強(qiáng)，為先進(jìn)循環(huán)研究提供了基礎(chǔ)。

工質(zhì)熱物性；燃?xì)廨啓C(jī)；先進(jìn)循環(huán)；面向?qū)ο?；化學(xué)回?zé)嵫h(huán)

0 引言

現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展導(dǎo)致能源需求量高速增長(zhǎng)，環(huán)境污染問(wèn)題也愈加嚴(yán)重。先進(jìn)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段能源危機(jī)和解決環(huán)境污染問(wèn)題的1個(gè)重要方式[1-2]。先進(jìn)循環(huán)主要是回收燃?xì)廨啓C(jī)高溫余熱來(lái)提高能源利用率，并改善燃燒狀況以減少污染物排放。先進(jìn)循環(huán)的研發(fā)較為復(fù)雜，采用計(jì)算機(jī)仿真是1種簡(jiǎn)便的預(yù)研方法。計(jì)算機(jī)仿真需要準(zhǔn)確的計(jì)算模型，特別是先進(jìn)循環(huán)的復(fù)雜工質(zhì)需要精確的熱物性計(jì)算模型。

目前涉及復(fù)雜工質(zhì)物性的先進(jìn)循環(huán)主要有化學(xué)回?zé)嵫h(huán) （CRGT,Chemically Recuperated Gas Turbine Cycle）、聯(lián)合循環(huán) （CC,Combined Cycle）、注蒸汽循環(huán) （STIG,STeam Injected Gas Turbine Cycle）、濕空氣循環(huán) （HAT,Humid Air Turbine Cycle）、濕壓縮循環(huán) （WCC,Wet Compression Cycle）等。這些循環(huán)的工質(zhì)主要是空氣、水蒸氣和燃?xì)獾牟煌壤幕旌衔?。?jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)馕镄杂?jì)算方法已經(jīng)有很多研究，但在各種先進(jìn)循環(huán)仿真研究中，研究者都是針對(duì)各自的研究對(duì)象計(jì)算其工質(zhì)的熱物性，沒(méi)有形成通用的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法。

王紹忠等人采用VC和Matlab混合編程的方法編制了CRGT中工質(zhì)（水-水蒸氣和空氣-濕燃?xì)猓┑臒崃π再|(zhì)計(jì)算程序?？諝夂透扇?xì)獾臒崃π再|(zhì)采用理想氣體摻混模型，水和水蒸氣的熱力性質(zhì)采用LAPWS-IF97標(biāo)準(zhǔn)模型，濕燃?xì)獾臒崃π再|(zhì)采用改進(jìn)的工程計(jì)算方法進(jìn)行處理，結(jié)果獲得了較高的計(jì)算精度和較快的計(jì)算速度[3]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的周伏秋研究了注蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)（STIG）的工質(zhì)熱力性質(zhì)，首先建立了燃?xì)?蒸汽混合物的理想模型，據(jù)此確立了濕燃?xì)鉄崃π再|(zhì)計(jì)算的二次線性插值方法[4]。上海交通大學(xué)的翁史烈在進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的濕空氣循環(huán)（HAT）性能分析時(shí)，建立了濕化工質(zhì)的熱物性計(jì)算模型，采用R-K方程從相平衡機(jī)理出發(fā)計(jì)算飽和含濕量，從而擺脫了對(duì)道爾頓分壓定律的依賴，可以精確計(jì)算濕化空氣實(shí)際氣體的含濕量，并利用余函數(shù)修正法計(jì)算了濕空氣的焓、熵、定壓比熱等熱力學(xué)參數(shù)[5]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)王永青等人建立了濕壓縮循環(huán)（WCC）燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算水蒸氣及干濕空氣的熱物性時(shí)采用了水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表與濕空氣和燃?xì)鉄崃π再|(zhì)圖表[6]。上海交通大學(xué)楊文濱在濕空氣透平循環(huán)動(dòng)態(tài)仿真的研究中，對(duì)濕空氣工質(zhì)的熱物性進(jìn)行了研究，分析了3種計(jì)算濕空氣的熱物性的方法：理想混合氣體的計(jì)算方法、基于維里方程的余函數(shù)修正計(jì)算方法以及基于R-K方程的余函數(shù)計(jì)算方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)HAT循環(huán)工質(zhì)的使用范圍內(nèi)無(wú)論采用哪種計(jì)算方法，其比容、比熱、比焓以及飽和含濕量的計(jì)算結(jié)果相差都很小，只是熵值的計(jì)算結(jié)果有些許差異[7]。

在對(duì)各種不同的先進(jìn)循環(huán)進(jìn)行研究時(shí)，各研究者都提出了針對(duì)所面對(duì)研究對(duì)象的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法。而各種先進(jìn)循環(huán)的工質(zhì)主要成分相似，可以編制1套通用的計(jì)算程序，然后建立1套統(tǒng)一的調(diào)用方法，以節(jié)約工作量。本文將以工質(zhì)最為復(fù)雜的化學(xué)回?zé)嵫h(huán)為例，建立1套通用的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法，并論證該方法應(yīng)用于其他先進(jìn)循環(huán)的可行性。然后采用面向?qū)ο蟮姆椒ń?套計(jì)算系統(tǒng)，采用C++語(yǔ)言編制計(jì)算程序，并應(yīng)用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)性能計(jì)算的1個(gè)實(shí)例中。

1 先進(jìn)循環(huán)工質(zhì)計(jì)算模型

化學(xué)回?zé)嵫h(huán)（如圖1所示）是各種先進(jìn)循環(huán)中工質(zhì)成分最為復(fù)雜的循環(huán)方式。在化學(xué)回?zé)崞髦?，燃料和蒸汽在催化劑的作用下吸收煙氣余熱，發(fā)生強(qiáng)吸熱的重整反應(yīng)，生成易于燃燒的、富氫的燃料重整氣，燃料重整氣通過(guò)雙燃料噴嘴噴入燃燒室，在燃燒時(shí)釋放出重整反應(yīng)過(guò)程中吸收的煙氣余熱。經(jīng)過(guò)化學(xué)回?zé)崞鲹Q熱的煙氣在蒸汽系統(tǒng)中繼續(xù)釋放出煙氣余熱，加熱給水，產(chǎn)生化學(xué)回?zé)岱磻?yīng)所需的蒸汽?；瘜W(xué)回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的回?zé)岫炔皇軌罕认拗疲l(fā)動(dòng)機(jī)本體無(wú)需改造，排氣余熱利用度高，熱效率可達(dá)45%，NOx排放低至0.76 mg/m3[8]。

圖1 化學(xué)回?zé)嵫h(huán)

在此系統(tǒng)中，涉及到的工質(zhì)有空氣、水和水蒸氣、富含氫氣的燃料重整氣、以及燃燒室燃燒后產(chǎn)生的煙氣。其中，化學(xué)回?zé)崞髦挟a(chǎn)生的富含氫氣的燃料重整氣進(jìn)入燃燒室燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，在此系統(tǒng)中經(jīng)歷較少的熱力過(guò)程，只是作為能量的攜帶者進(jìn)入燃燒室。因此，可以考慮建立1套工質(zhì)計(jì)算方法，從而不需要計(jì)算富氫氣體的燃料重整氣的工質(zhì)熱物理性質(zhì)。

燃料重整氣進(jìn)入燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)循環(huán)熱力過(guò)程主要產(chǎn)生2個(gè)效果：決定燃燒的溫度，這主要由重整氣帶入燃燒室的能量決定；決定煙氣的成分，這由重整氣的組成決定。

1.1 化學(xué)回?zé)嵫h(huán)重整反應(yīng)模型

重整氣帶入燃燒室能量由燃料自身攜帶的燃燒熱值、燃料和蒸汽的顯焓，重整反應(yīng)從煙氣中吸收的能量構(gòu)成。為便于計(jì)算，這些能量可以折算為燃料帶入系統(tǒng)的折合熱值。由物質(zhì)守恒和能量守恒，可以得到以下2個(gè)關(guān)系式

式中：Grf為燃料重整氣的總質(zhì)量流量；Gf為加入化學(xué)回?zé)崞鞯脑既剂腺|(zhì)量流量；Gs為加入化學(xué)回?zé)崞鞯乃魵赓|(zhì)量流量；hu為單位質(zhì)量原始燃料的重整氣帶入燃燒室的總能量；hu為重整氣帶入燃燒室的原始燃料的顯焓；hf為重整氣帶入燃燒室的原始燃料低熱值；hs為重整氣帶入燃燒室的水蒸氣顯焓；Q為重整反應(yīng)從煙氣中吸收的熱量。

根據(jù)式（1）與式（2），可以得到進(jìn)入燃燒室的重整氣的總質(zhì)量流量Grf和總能量Gf×hu，進(jìn)而可以考察重整氣燃燒后得到的高溫?zé)煔獾慕M成。

1.2 化學(xué)回?zé)嵫h(huán)煙氣組成分析

重整氣的燃燒可以理解為燃料和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成短鏈的分子，然后短鏈分子與空氣燃燒獲得燃燒產(chǎn)物。由于短鏈分子容易燃燒，假設(shè)燃燒過(guò)程為完全燃燒，由物質(zhì)守恒可以得知，最終的產(chǎn)物相當(dāng)于是初始燃料完全燃燒后與水蒸氣的混合物，以此可以獲得高溫?zé)煔獾某煞帧?/p>

因此，最終煙氣的成分可以按照如下方法進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)1 kg空氣與f kg燃料(CxHyOzNuSv)和d kg水蒸氣混合燃燒（f為油氣比，d為水氣比），燃燒后生成了f(1+L)kg純?nèi)細(xì)狻⑹Ｓ?1-f·L)kg空氣和d kg水蒸氣的混合物。則煙氣的摩爾質(zhì)量如下

式中：A為與下標(biāo)相對(duì)應(yīng)組分的摩爾質(zhì)量的倒數(shù)，稱為比參數(shù)。

1.3 其他先進(jìn)循環(huán)的工質(zhì)計(jì)算模型

其他先進(jìn)循環(huán)的工質(zhì)的熱物性計(jì)算也可以采用與化學(xué)回?zé)嵫h(huán)相同的方法進(jìn)行。

注蒸汽循環(huán)（STIG）利用煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽并將蒸汽注入燃燒室，效率可達(dá)51.6%[4]。其工質(zhì)包括空氣、水蒸氣和煙氣。其中，煙氣是由燃料、水蒸氣和空氣在燃燒室中燃燒產(chǎn)生。假設(shè)完全燃燒，則其煙氣的熱物性計(jì)算方法完全與化學(xué)回?zé)嵫h(huán)相同。

濕空氣循環(huán)是壓縮空氣在飽和器內(nèi)與熱水逆流接觸，進(jìn)行熱量交換；空氣被加溫加濕后，進(jìn)入燃燒室燃燒作功，效率可達(dá)到57%[9]。濕壓縮循環(huán)將水注入壓氣機(jī)中，提高壓氣機(jī)部件效率，從而提高循環(huán)效率達(dá)到43%[10]。從計(jì)算煙氣的熱物理性質(zhì)角度來(lái)看，它們都是空氣將水帶入燃燒室與燃料進(jìn)行燃燒，假設(shè)完全燃燒，最終其煙氣的熱物性計(jì)算方法完全與化學(xué)回?zé)嵫h(huán)相同。

聯(lián)合循環(huán)（CC）是利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱產(chǎn)生蒸汽并

式中：MG為煙氣的摩爾質(zhì)量 （kg/kmol）；L為燃料理論耗氣量（以1 kg燃料為基數(shù)）；Mg為純?nèi)細(xì)獾哪栙|(zhì)量；Ma為空氣的摩爾質(zhì)量；Ms為水蒸氣的摩爾質(zhì)量。

此時(shí)，可以按照下式來(lái)求解煙氣的熱物理性質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī)作功，其效率高于55%[11-12]，最高可達(dá)60%[13]。從計(jì)算工質(zhì)熱物性的角度，其工質(zhì)中最為復(fù)雜的煙氣就是燃料和空氣燃燒的產(chǎn)物。

因此，各種先進(jìn)循環(huán)的工質(zhì)熱物性計(jì)算，就是獲得空氣、水和水蒸氣以及純?nèi)細(xì)獾臒嵛镄杂?jì)算方法，按照式（4）計(jì)算煙氣的熱物理性質(zhì)。計(jì)算中需要的參數(shù)就是煙氣的狀態(tài)參數(shù)以及決定其成分的油氣比f(wàn)和水氣比d的值。其中，f和d按照下式即可獲得。

2 主要工質(zhì)熱物性計(jì)算

2.1 空氣的熱物性計(jì)算方法

在工質(zhì)熱物性的計(jì)算中，往往將干空氣視為理想氣體。這時(shí)，它遵循理想氣體的狀態(tài)方程pv=RT；可認(rèn)為空氣的一切熱力參數(shù)都是溫度的單值函數(shù)?？諝馕镄缘臄?shù)學(xué)模型采用文獻(xiàn)[15]的計(jì)算公式，具體如下

定壓比熱容

比焓

比熵函數(shù)

將焓值計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[15]中的參考值進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，空氣熱物性的計(jì)算準(zhǔn)確性很高。

表1 焓值計(jì)算值與參考值對(duì)比

2.2 水蒸氣的熱物性計(jì)算

IAPWS-IF97標(biāo)準(zhǔn)下的5個(gè)子區(qū)域如圖2所示，分別為未飽和水區(qū)域、過(guò)飽和蒸汽區(qū)域、臨界區(qū)域、飽和區(qū)域和高溫區(qū)域[14]，各區(qū)域應(yīng)用的范圍見(jiàn)表2。根據(jù)溫度和壓力可求出水和蒸汽的比焓值、比熵值、比熱、密度、比容、導(dǎo)熱系數(shù)和動(dòng)力黏度等參數(shù)。

圖2 IAPWS-IF97標(biāo)準(zhǔn)p-T

表2 IAPWS-IF97各區(qū)域應(yīng)用范圍

選取水蒸氣幾個(gè)具有代表性的狀態(tài)作為參考，計(jì)算值與理論值的對(duì)比見(jiàn)表3。由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，水蒸氣的熱物性計(jì)算具有很高的準(zhǔn)確性。

表3 水和水蒸氣的熱力性質(zhì)計(jì)算校核

2.3 純?nèi)細(xì)獾臒嵛镄杂?jì)算方法

2.3.1 純?nèi)細(xì)饽柦M分計(jì)算

假定燃料的化學(xué)式為CxHyOzNuSv，空氣的成分為O2和類氮?dú)怏wN2'，1 mol燃料完全燃燒時(shí)的化學(xué)平衡方程式為

式中：p為空氣的氮氧比3.77382。

根據(jù)式（10）可見(jiàn)，只要知道燃料的化學(xué)式，就可以根據(jù)化學(xué)平衡來(lái)計(jì)算當(dāng)燃料為1 mol時(shí)，下面的一系列值。

理論空氣量摩爾數(shù)（1 mol燃料完全燃燒所需的空氣摩爾數(shù)）

理論燃?xì)饬磕枖?shù)（1 mol燃料完全燃燒所產(chǎn)生的燃?xì)饽枖?shù)）

理論消耗空氣質(zhì)量 （1 kg燃料完全燃燒所消耗的空氣質(zhì)量）

煙氣各成分的摩爾組分

煙氣摩爾質(zhì)量

煙氣物性

式中：Ag為比質(zhì)量參數(shù)，而各熱物性參數(shù)Ai采用的計(jì)算模型是比摩爾參數(shù)。

2.3.2 純?nèi)細(xì)庵懈鳉怏w物性計(jì)算

純?nèi)粴庵懈鳉怏w純凈物的熱物性均按照統(tǒng)一的公式計(jì)算，定壓比熱、焓和熵值的計(jì)算公式[15]如下

以上各式的系數(shù)可從參考文獻(xiàn)[15]中獲得，然后可以編制程序進(jìn)行計(jì)算。

3 面向?qū)ο缶幊碳捌溆?jì)算結(jié)果

3.1 面向?qū)ο蠓治?/p>

圖3 工質(zhì)熱物理性質(zhì)計(jì)算用例

由以上分析可知，先進(jìn)循環(huán)的工質(zhì)熱物性計(jì)算主要包含空氣，水蒸氣，和純?nèi)細(xì)獾臒嵛镄杂?jì)算；而其主要調(diào)用參數(shù)是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。另外，進(jìn)行煙氣的熱物性計(jì)算時(shí)，需要知道供給燃料的化學(xué)組成，油氣比f(wàn)和水氣比d。根據(jù)工質(zhì)熱物性計(jì)算的需求分析，列出整個(gè)計(jì)算體系的用例如圖3所示。

分析以上用例圖，可以將該工質(zhì)熱物性求解體系編制為1套庫(kù)函數(shù)，以便于各種先進(jìn)循環(huán)計(jì)算的調(diào)用。所有工質(zhì)的計(jì)算方法可以編入CFluit類中，下面給出C++語(yǔ)言描述的CFluit類主要的屬性和方法。3.2 CFluit類

CFluit類提供1套各種工質(zhì)熱物性計(jì)算的方法，主要參數(shù)是狀態(tài)參數(shù)。而求解煙氣的熱物性時(shí)需要燃料化學(xué)式以及決定煙氣組成的參數(shù)f和d。這樣，編制的C++類是一系列方法函數(shù)的集合。

空氣熱物性計(jì)算函數(shù)：int air(double T,double *pp)。

水和水蒸氣熱物性計(jì)算函數(shù)：int steam(double p,double T,double x,double*pp)。

純?nèi)細(xì)鉄嵛镄杂?jì)算函數(shù)：int gas(double p, double T,double x,double y,double z,double u, double v,double*pp)。

煙氣的熱物性計(jì)算函數(shù)：int Gas(double p, double T,double x,double y,double z,double u, double v,double f,double d,double*pp)。

其中，p為壓力，T為溫度。這些函數(shù)都用返回的int數(shù)值來(lái)確定函數(shù)調(diào)用是否正確，指針pp來(lái)攜帶計(jì)算結(jié)果信息。在這些熱物性計(jì)算函數(shù)的基礎(chǔ)上，還可以編制溫度求解函數(shù)等。

4 化學(xué)回?zé)嵫h(huán)簡(jiǎn)單性能計(jì)算

本文選取某型3轉(zhuǎn)子分軸燃?xì)廨啓C(jī)作為原型機(jī)，假設(shè)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的設(shè)計(jì)點(diǎn)與原型機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的壓氣機(jī)處在相同的運(yùn)行工況，且有相同的供油量，求解此時(shí)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的主要性能參數(shù)。該求解過(guò)程可體現(xiàn)

表4 原型機(jī)的主要性能參數(shù)

本文提出的工質(zhì)熱物性求解方法的應(yīng)用。按照第1章中建立的重整模型，需要計(jì)算重整過(guò)程燃料折合熱值。然后可以獲得煙氣的熱物性計(jì)算參數(shù)，計(jì)算渦輪輸出功，最終獲得化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的功率和效率。原型機(jī)的主要性能參數(shù)見(jiàn)表4。

4.1 柴油重整熱力計(jì)算

選取柴油的分子式為C10H18，熱值為42618.485 kJ/kg，與原型機(jī)燃料熱值42700 kJ/kg接近。這里使用的重整反應(yīng)計(jì)算方法是最小吉布斯最優(yōu)能法，以體系最終產(chǎn)物達(dá)到最小吉布斯自由能為體系達(dá)到熱力學(xué)平衡的判據(jù)，其數(shù)學(xué)模型如下。假定燃料的分子式為CχHyOz，與蒸汽重整反應(yīng)的最終產(chǎn)物為C，CO，CO2，H2，CH4和H2O。此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下

體系的吉布斯自由能計(jì)算式為

對(duì)于理想氣體，上式中的u可以表達(dá)為式（22），其中f是氣體的摩爾逸度

最終體系的吉布斯能計(jì)算式為

整個(gè)過(guò)程的求解就轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼馍鲜降淖钚≈担?jì)算的邊界條件如下式。

元素平衡約束條件

非負(fù)約束條件

原型機(jī)在設(shè)計(jì)點(diǎn)的煙氣溫度為790.7 K，假設(shè)重整反應(yīng)的入口條件為673.15 K（400℃），即柴油和蒸汽能被煙氣加熱到673.15 K，然后進(jìn)行重整反應(yīng)。另外，根據(jù)重整反應(yīng)的研究結(jié)論，水碳比（水分子和C原子的數(shù)量比）為4時(shí)，重整反應(yīng)有較高的性能。參照式（2）即可計(jì)算獲得重整燃料的折合熱值，其計(jì)算結(jié)果為55372.14 kJ/kg。

4.2 總體性能參數(shù)計(jì)算

按照上面所獲得的燃料折合熱值進(jìn)行燃燒室的熱平衡計(jì)算，可以獲得燃燒室出口煙氣的焓值，并根據(jù)其焓值求解此時(shí)煙氣的溫度。計(jì)算過(guò)程如下

然后進(jìn)行循環(huán)功率和效率的計(jì)算

最終結(jié)果為，燃燒室出口煙氣的溫度為1310 K，輸出功率為33.27 MW，效率為47.32%，效率提升32%。此時(shí)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的燃燒溫度降低，而較低的燃燒溫度理論上可以減少NOX的排放量；同時(shí)燃油轉(zhuǎn)化為短鏈分子，易于燃燒，避免由于溫度降低導(dǎo)致的燃燒不完全。在給定的情況下，相同的燃料供給量，循環(huán)熱效率大大提高，證明了化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

以工質(zhì)最為復(fù)雜的化學(xué)回?zé)嵫h(huán)為例，建立了1套通用的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法，并論證了該方法也適用于其它先進(jìn)循環(huán)。提供工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)以及工質(zhì)的種類，可以計(jì)算其熱物理性質(zhì)。而針對(duì)煙氣，需給定循環(huán)燃料的化學(xué)組成，以及循環(huán)的燃料-空氣流量比和蒸汽-空氣流量比，即可計(jì)算其熱物性參數(shù)。采用面向?qū)ο蠓椒ń?套計(jì)算系統(tǒng)并采用C++語(yǔ)言編制其計(jì)算程序，驗(yàn)證了空氣和水蒸氣的熱物性計(jì)算精度，最大誤差為0.00852%。最后采用該物性計(jì)算方法計(jì)算了1個(gè)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的熱力過(guò)程；在給定的條件下其效率比簡(jiǎn)單循環(huán)效率提升32%，達(dá)到47.32%，證明了化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的經(jīng)濟(jì)性。由此可見(jiàn)，最終得到的工質(zhì)熱物性計(jì)算方法適用于燃?xì)廨啓C(jī)先進(jìn)循環(huán)的計(jì)算。

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Calculation Method of Working Fluids Thermophysical Parameters for Object-Oriented in Advanced Cycle Gas Turbines

LIU Guo-ku1,PAN Fu-min2,ZHENG Hong-tao2
（1.NavalConsumerRepresentativeOfficeofEngineinShenyang,Shenyang110015，China; 2.CollegeofPowerandEnergyEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001，China）

Advanced cycle is the important development direction of the gas turbine.General thermophysical properties calculation methods are the foundations of the research.The working fluids in the Chemically Recuperated Gas Turbine (CRGT)were analyzed,and a general thermodynamic parameters calculation were built.The method applied to other advanced cycle was demonstrated.Object-oriented method was used to build a calculation system,and C++was used to code a program.The calculation precisions for air and the steam were verified,and the highest difference was 0.00852%.The program was used for performance calculation of a CRGT,and the thermal efficiency was 47.32,32%elevation.The results show that the thermodynamic parameters calculation method is of high precision and general used,

and it forms the foundation of the advanced cycle.

thermodynamic parameters;gas turbine;advanced cycle;object-oriented;chemically regenerative cycle

劉國(guó)庫(kù)（1978），男，工程師，從事艦船燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷、測(cè)試、維修與全壽命保障技術(shù)研究。

燃?xì)廨啓C(jī)工程研究項(xiàng)目資助

2013-10-28