后回热式布雷顿一两平行逆布雷顿联合循环能量分析与优化

　　0　引言

　　能源短缺得不到缓解，环境污染日益严重，迫切需要能源利用率高、污染物排放少的新型能源动力装置。燃气轮机作为一种广泛应用的能源动力装置，自其诞生的70多年来，其性能和技术水平有了很大的提高。研究表明，对某些热力过程的改进，能使能源动力装置的性能进一步得到提高。研究者宁可使燃气轮机循环稍微复杂一些，也要使能源得到有效地利用。王文华等^[1]对内可逆闭式中冷回热布雷顿循环的功率进行了优化。Agnew等^[2]于2003年提出了布雷顿-逆布雷顿联合循环，并对其进行了第一定律性能分析，结果表明存在使循环热效率最优的逆布雷顿循环膨胀压力，当膨胀压力为0.03～0.05MPa时，系统还能获得较大的输出功率。张万里等^[3]则对布雷顿-逆布雷顿联合循环进行了第二定律性能分析和优化，获得了循环各个部位的火用损失分配，得出的结论认为燃烧室处为火用 损失最大的位置。Alabdoadaim等^[4]于2006年提出了布雷顿-逆布雷顿联合循环的其他构型———回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环和再热式布雷顿-逆布雷顿联合循环，并对其进行了第一定律性能分析，结果表明在布雷顿-逆布雷顿联合循环的顶循环加上回热器后具有比简单循环热效率高，尺寸却相当的优点;但输出功率较小。对于简单布雷顿循环，涡轮机入口温度的提高，热效率也会相应的增加。即较高的涡轮机入口温度，有利于提高燃气轮机的性能。

　　文献^[4]提出的前回热式开式布雷顿-逆布雷顿联合循环，工质从顶循环排出后先进入回热器回热，再进入底循环做功，这就导致了进入底循环涡轮机做功的工质最高温度降低了。张泽龙等^[5]提出了一种新型后回热式开式布雷顿-逆布雷顿联合循环，即工质在底循环做功后再进入回热器回热，并与文献^[4]提出的前回热式开式布雷顿-逆布雷顿联合循环进行了第一定律性能分析与比较。分析表明，与前回热式开式布雷顿-逆布雷顿联合循环相比，后回热式开式布雷顿-逆布雷顿联合循环能在其顶循环压气机压比较小的情况下获得较大的热效率和比功。

　　Alabdoadaim等^[6]还指出，布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环能与郎肯循环组成新的联合循环，提高了能量利用率，且采用两平行逆布雷顿作为底循环时整个联合循环的装置尺寸、机械应力和制造难度都大为降低。张万里等^[7]则对布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环进行了第二定律性能分析和优化。

　　本文将在文献^[5-6]的基础上，提出后回热式开式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环模型，对该联合循环进行第一定律性能分析，以热效率和比功为目标对该联合循环的性能进行优化，分析回热器有效度及其他参数对最优热效率和最优比功的影响。