指在燃氣輪機中空氣進入壓縮機時的絕對壓力與排離壓縮機時的絕對壓力之比，亦即燃氣輪機定壓加熱循環中工質的最高壓力與最低壓力之比。
循環的熱效率主要取決於壓氣機後與壓氣機前壓力的比值——壓比π，它的數值越大，循環效率也越高，燃氣輪機定壓加熱循環的熱效率就愈高。
基本介紹
- 中文名：循環增壓比
- 外文名：cycle pressure ratio
- 別名：壓力比
- 相關人物：George B. Brayton
- 描述：燃氣輪機定壓加熱循環的熱效率
- 套用：燃氣輪機
- 領域：熱力學
簡介,壓縮機,燃氣輪機增壓,增壓過程,布雷頓循環,
簡介
循環增壓比，亦稱“壓力比”，簡稱“壓比”。指在燃氣輪機中空氣進入壓縮機時的絕對壓力與排離壓縮機時的絕對壓力之比，亦即燃氣輪機定壓加熱循環中工質的最高壓力與最低壓力之比。是表征燃氣輪機工作特性的重要參數之一。
常以符號“π”表示，為一大於1的無量綱數。 其數學定義式為：π=p2/p1。式中，p1為空氣在壓縮機（或低壓壓縮機）進口處的絕對壓力（MPa）；p2為空氣在壓縮機（或高壓壓縮機）出口處的絕對壓力（MPa）。
計算分析表明，π值愈大，燃氣輪機定壓加熱循環的熱效率就愈高。增壓比的大小還對燃氣輪機的有效效率和比功具有很大的影響，應根據使用時對機組油耗率有較高要求、還是對設備重量尺寸有更嚴格限制等具體情況予以確定。目前多數燃氣輪機的π值大致在5～18的範圍內，唯獨航空用燃氣輪機往往可達25左右，甚至更大。就軸流式壓縮機本身而言，通常都把此項增壓比稱為“總增壓比”或“總壓力比”，以與各級的級壓力比相區別。
壓縮機
又稱壓氣機。將氣體壓縮，使壓力提高到2大氣壓（表壓）以上，然後輸往貯容器或其他設備中去的機械。按工作原理分為兩類：
①容積式壓縮機。有往復式及迴轉式等。往復式壓縮機在運轉時，活塞不斷往復運動，引起氣缸與活塞之間的容積發生增大和縮小的周期變化。依靠氣閥的作用，容積每變化一次，即完成一次氣體被吸入、壓縮和排出的工作過程。迴轉式壓縮機的轉子（如滑動式壓縮機的滑片、螺桿式壓縮機的螺桿或其他形狀的迴轉擠壓部件），其作用與活塞相似，在運轉中也發生容積的周期性變化，但不必依靠氣閥就能完成氣體輸送和壓縮的作用。
②葉片式壓縮機。用提高氣體的功能，以達到輸送和壓縮作用的一類壓縮機。有離心式和軸流式兩種。其工作原理及基本構造與同類的通風機相同。當氣體的輸出壓力較高時，則採用多級式。容積式壓縮機可以產生較高的氣體壓力，其中以往復式最突出。根據壓力的不同，壓縮機常分為低壓式（2～10大氣壓(表壓)）、中壓式（10～100大氣壓 (表壓)）和高壓式（100～1000大氣壓 (表壓) 或更高的壓力）。
燃氣輪機增壓
燃氣輪機在空氣和燃氣的主要流程中，只有壓氣機（Compressor）、燃燒室（Combustor）和燃氣透平（Turbine）這三大部件組成的燃氣輪機循環，通稱為簡單循環。大多數燃氣輪機均採用簡單循環方案。
壓氣機從外界大氣環境吸入空氣，並經過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的氣體；然後再進入到透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功，並輸出電功。從透平中排出的廢氣排至大氣自然放熱。這樣，燃氣輪機就把燃料的化學能轉化為熱能，又把部分熱能轉變成機械能。通常在燃氣輪機中，壓氣機是由燃氣透平膨脹做功來帶動的，它是透平的負載。在簡單循環中，透平發出的機械功有1/2到2/3左右用來帶動壓氣機，其餘的1/3左右的機械功用來驅動發電機。在燃氣輪機起動的時候，首先需要外界動力，一般是起動機帶動壓氣機，直到燃氣透平發出的機械功大於壓氣機消耗的機械功時，外界起動機脫扣，燃氣輪機才能自身獨立工作。
增壓過程
燃氣輪機的工作過程是，壓氣機（即壓縮機）連續地從大氣中吸入空氣並將其壓縮；壓縮後的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合後燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉；加熱後的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有餘功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉，待加速到能獨立運行後，起動機才脫開。
燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環；此外，還有回熱循環和複雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣，最後又排至大氣，是開式循環；此外，還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為複合循環裝置。燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，並相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。
布雷頓循環
燃氣輪機裝置的理想熱力循環，由絕熱壓縮、等壓加熱、絕熱膨脹和等壓放熱四個可逆過程組成，又稱等壓加熱燃氣輪機循環，系美國人G.B.布雷頓（George B. Brayton）於1872年提出的。簡單的燃氣輪機裝置由壓氣機、燃燒室和燃氣透平三個主要部分組成。一般常採用“開式循環”，上述四個熱力過程的前三個分別在三個主要設備中進行，而第四個過程則在大氣中完成，燃氣透平的廢氣直接排往大氣。
它表示，循環的熱效率主要取決於壓氣機後與壓氣機前壓力的比值——壓比π，它的數值越大，循環效率也越高。然而實際的燃氣輪機循環的熱效率主要由以下幾方面的因素決定：首先是燃氣輪機前的溫度與壓氣機前溫度的比值，這個比值越高，效率越高；其次，循環的熱效率隨著壓氣機效率、燃氣透平效率的提高而提高；此外，壓比不是越高越好，為了達到高的循環效率，在給定的上述溫度比值以及壓氣機和燃氣透平效率的情況下，存在著一個最佳的壓比，高於或低於這個壓比都會使循環效率降低。
要進一步提高布雷頓循環的熱效率，最主要的措施就是採用回熱循環。從燃氣透平排出的廢氣一般具有相當高的溫度，在排往大氣前，可先用來加熱從壓氣機出來的空氣，經過加熱的空氣再送往燃燒室，這樣就節約了燃料，提高了循環的效率。為了充分發揮回熱的作用，我們希望廢氣在回熱器中被冷卻到儘量低的溫度，壓縮空氣被加熱到儘量高的溫度。為此，在布雷頓循環中的壓縮過程可採用多級壓縮，燃氣透平的做功過程可採用多級膨脹。把多級壓縮、多級膨脹與回熱結合起來，就會使布雷頓循環的效率大大提高。當然，這樣也就使裝置複雜化了。在理想情況下，使用無限多級壓縮與膨脹並與完全回熱結合，就會達到同溫限下卡諾循環的熱效率。
