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| 編輯推薦： |
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本书可作为高等院校相关专业教材，也可作为相关专业教师和工程技术、管理人员参考、培训用书。
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| 內容簡介： |
本书结合发电和工业驱动用燃气轮机的最新技术及其发展趋势，全面阐述了燃气轮机装置的基本构成、热力循环和工作原理，重点介绍了燃气轮机系统的不同循环及其性能分析与先进热力循环，压气机、燃烧室和燃气透平三大部件的基本工作原理及其性能特性，透平二次空气系统与叶片冷却技术，机组变工况性能分析与部分负荷计算，部件性能分析及燃气轮机过渡工况，给出了燃气轮机装置在国民经济各个领域和工业部门中的具体应用案例，力求内容全面、概念清晰、深入浅出、重点突出。
本书适合用作能源与动力工程专业和动力工程及工程热物理学科相关方向本科生和研究生的燃气轮机课程教材，也可作为热能动力工程领域及行业相关工程技术人员的参考书籍。
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| 目錄：
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前言
第1章总述1
1.1燃气轮机的工作原理及发展历史3
1.1.1燃气轮机的工作原理3
1.1.2燃气轮机的发展历史5
1.1.3燃气轮机的应用8
1.2燃气轮机的类型和技术特点11
1.2.1燃气轮机的类型11
1.2.2燃气轮机的技术特点13
1.3燃气轮机技术的发展历程、现状和趋势14
1.3.1燃气轮机技术的发展历程15
1.3.2燃气轮机技术的发展现状21
1.3.3燃气轮机技术的发展趋势28
1.4我国的燃气轮机工业33
1.4.1我国的燃气轮机工业历史34
1.4.2我国的燃气轮机工业现状38
参考文献45
第2章燃气轮机的热力循环分析47
2.1概述47
2.2热力学基本定律和状态参数48
2.2.1热力学的基本定律48
2.2.2热力学的状态参数49
2.3性能指标50
2.3.1热力参数50
2.3.2性能参数51
2.4理想简单循环的热力性能53
2.4.1理想简单循环的比功54
2.4.2理想简单循环的热效率55
2.4.3理想简单循环的有用功系数56
2.5理想复杂循环的热力性能56
2.5.1理想回热循环56
2.5.2理想间冷循环58
2.5.3理想再热循环61
2.5.4理想间冷回热循环63
2.6理想循环与实际循环的差距64
2.6.1压气机和透平效率64
2.6.2压力损失67
2.6.3燃烧效率68
2.6.4工质的流量变化70
2.6.5工质的热力性质71
2.6.6回热度与间冷度72
2.6.7机械损失73
2.7实际循环的热力性能73
2.7.1实际简单循环73
2.7.2实际回热循环76
2.7.3实际间冷循环78
2.7.4实际再热循环81
2.7.5实际间冷回热循环83
2.8燃气-蒸汽联合循环84
2.8.1常规联合循环的几种方案84
2.8.2联合循环的热力性能88
2.8.3联合循环电厂的经济性88
2.8.4联合循环电厂的发展方向89
2.9闭式循环燃气轮机91
参考文献92
习题92
第3章压气机94
3.1概述94
3.2压气机分类及性能要求95
3.2.1压气机分类95
3.2.2燃气轮机对压气机的性能要求96
3.3压气机级的增压原理97
3.3.1基元级97
3.3.2基元级的速度三角形98
3.3.3作用在叶片上的力和工作叶栅所做的功99
3.3.4超声速压气机基元级的工作原理100
3.3.5基元级的能量转换101
3.4压气机级的基本参数104
3.4.1级几何参数和总体气动参数104
3.4.2级运动和其他气动参数105
3.5平面叶栅的基本参数107
3.5.1 叶型的主要几何参数107
3.5.2平面叶栅的几何参数108
3.5.3平面叶栅的气动参数108
3.6压气机叶栅气动特性109
3.6.1 叶栅特性分析110
3.6.2Ma和Re对叶栅特性的影响111
3.7压气机级中气体的流动损失112
3.7.1级中流动损失的产生112
3.7.2径向间隙和轴向间隙的影响114
3.8多级压气机114
3.8.1多级压气机的基本参数114
3.8.2多级轴流式压气机的轴向分速度变化及通流部分形状115
3.8.3多级压气机各级的工作特点、压缩功的分配117
3.9压气机的特性曲线119
3.9.1定义与作用119
3.9.2压气机级的特性曲线119
3.9.3多级压气机的特性曲线121
3.9.4压气机的通用特性曲线122
3.10压气机的失速与喘振122
3.10.1压气机的失速123
3.10.2压气机的喘振125
3.11压气机技术的研究进展130
3.11.1轴流式压气机设计技术的发展130
3.11.2压气机失稳与扩稳技术的研究进展131
参考文献137
习题139
第4章燃烧室140
4.1概述140
4.2燃烧室工作过程的特点及要求141
4.2.1燃烧室工作过程的特点141
4.2.2对燃烧室的要求142
4.3燃烧室的结构和形式143
4.3.1燃烧室的基本结构144
4.3.2燃烧室的形式147
4.4燃烧室的性能指标150
4.4.1燃烧效率150
4.4.2熄火极限150
4.4.3燃烧室的热强度151
4.4.4流动损失（压力损失）152
4.4.5出口温度场152
4.4.6火焰筒壁面温度154
4.4.7点火特性154
4.4.8污染物排放155
4.4.9寿命和使用维护性156
4.5碳氢燃料的燃烧156
4.5.1当量比和余气系数157
4.5.2完全燃烧产物的组成成分和热力
性质158
4.5.3燃料的发热量158
4.6燃烧过程物理化学原理概要159
4.6.1化学反应速度159
4.6.2气体燃料均相预混燃烧及某些
规律160
4.6.3均相扩散燃烧的基本规律162
4.6.4液体燃料燃烧现象的基本规律162
4.7典型燃烧室中气流的组织162
4.7.1燃烧室中燃烧过程的组织163
4.7.2掺混及火焰筒壁面冷却165
4.7.3燃烧室中燃料场的组织168
4.8燃烧室的气动特性169
4.8.1扩压器169
4.8.2旋流器170
4.8.3稀释孔171
4.9液体燃料的雾化和喷油嘴171
4.9.1雾化171
4.9.2喷油嘴172
4.10燃料及供应系统174
4.10.1燃气轮机的燃料种类174
4.10.2燃油系统燃料特性及系统组成178
4.11气体燃料的燃烧178
4.11.1天然气的燃烧问题179
4.11.2低热值煤气的燃烧问题179
4.12重质燃油的燃烧180
4.12.1燃用渣油时产生的问题180
4.12.2燃用渣油时应采取的措施181
4.13先进燃烧技术及发展趋势181
4.13.1低污染燃烧室181
4.13.2燃料灵活性185
参考文献186
习题187
第5章燃气透平188
5.1概述188
5.2燃气透平结构及性能参数189
5.2.1燃气透平结构189
5.2.2燃气透平性能参数191
5.3透平级的工作原理191
5.3.1透平级的基元级概念192
5.3.2透平级的流动过程与分类192
5.3.3透平级的速度三角形194
5.3.4透平基元级中各速度的确定194
5.4透平级的叶栅特性及气动损失196
5.4.1叶栅能量损失的衡量1
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| 內容試閱：
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为了贯彻落实《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》的精神，加强教材建设，确保教材质量，西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所TurboAero团队几位教师根据“燃气轮机装置”课程本科教学实践和人才培养需求，结合多年来负责承担的燃气轮机和航空发动机领域相关科研项目的研究体会，基于已有的“燃气轮机装置”课程教学讲义及其连续七年专业教学中的使用反馈，编写了本书。作为西安交通大学“十四五”规划教材，本书的出版得到了学校及学院有关部门的大力支持。
众所周知，燃气轮机是一种集众多高新技术于一体的涉及诸多学科的先进动力机械装置，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。进入21世纪以来，燃气轮机的技术优势与竞争力已远超同属热力原动机范畴的内燃机和蒸汽轮机，燃气轮机在地面发电、航空推进、舰船动力、油气输送、工业驱动与热电联供等国民经济和国防军事领域得到了广泛的应用。特别是燃气轮机可以燃用无碳燃料氢的特点，使其能与可再生能源和储能系统紧密结合，实现制氢、储氢和燃氢，使包含可再生能源在内的整个能源系统更加可持续、稳定、低碳与高效，因此，燃气轮机将在碳达峰、碳中和国家战略的实施中发挥不可或缺的重要作用。
西安交通大学能源与动力工程专业热模块涡轮机专业方向（热动力工程系、叶轮机械研究所）承担着为国家及相关企业和研究院所培养从事热力叶轮机械（燃气轮机、蒸汽轮机、航空发动机等）方向的研究和设计人才的任务与使命，培养的部分优秀毕业生已成为这一领域中的技术中坚和领军人才。2016年，为了持续推进高端装备制造业的发展，我国在“十三五”期间全面启动实施了“航空发动机及燃气轮机（简称两机）”科技重大专项，急需培养一批掌握两机基础理论知识和相关专门技术的专业人才。随着燃气轮机重大专项的稳步实施和深入开展，有关燃气轮机专业人才培养的缺口凸显。为贯彻国家发展改革委、和财政部共同印发的《关于加强经济社会发展重点领域急需学科专业建设和人才培养的指导意见》文件精神，落实《办公厅关于启动部分领域教学资源建设工作的通知》的具体工作，深入实施战略型紧缺人才培养教学资源储备计划，推进重点领域教学资源建设，开展新型教材研发，高等教育司决定成立重点领域教学资源及新型教材建设项目专家工作组。其中，重型燃气轮机被列入第一批确定的四个重点领域之一，这充分反映了重型燃气轮机这一重点领域的人才培养和教材建设等工作急需加强，同时也表明“燃气轮机装置”等相关课程在燃气轮机技术人才培养中有着非常重要的地位和作用。
作为热力叶轮机械专业方向的核心课程教材，本书涵盖了燃气轮机的基本工作原理、循环性能分析、三大部件（压气机、燃烧室、燃气透平）工作原理、装置变工况性能以及应用案例等内容，是一本相对全面讲授燃气轮机装置工作原理、部件结构及性能的本科生教材。为了适应未来先进燃气轮机研发对专业人才的需求，本书在原有讲义的基础上，除了增加“燃气透平”和“燃气轮机应用案例”两章内容外，还对近年来燃气轮机技术研究的新进展和未来发展趋势，如低排放燃烧技术、先进气冷透平技术、氢燃料燃气轮机技术等，做了相应介绍，力求将燃气轮机装置及其主要部件涉及的基础理论和专业知识贯穿于整本教材中，并在内容组织上兼顾内容全面、概念清晰、重点突出。建议将本课程安排在“工程热力学”“流体力学”“传热学”和“燃烧学”课程后学习，讲授时长为32~48学时。
本书由西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所丰镇平教授和李祥晟副教授担任主编，负责全书的策划和具体章节内容的确定，参加本书编写的还有叶轮机械研究所本课程组的邓清华副教授、刘钊副教授和杨星副教授。其中，丰镇平负责第1章编写和全书统稿，李祥晟负责第2章、第4章和第6章编写，邓清华负责第3章编写，刘钊和杨星负责第5章和第7章编写。在本书编写过程中，还得到了东方电气集团东方汽轮机有限公司赵世全教授级高工等我国燃气轮机制造企业有关专家的帮助，特此致谢！
由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。
编者
2022年5月30日
于西安交通大学
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