《燃气轮机与联合循环》课程教学大纲

《燃气轮机与联合循环》教学大纲一、课程基本信息课程名称燃气轮机与联合循环GasTurbineandCombinedCycle课程编码CNE222621020开课院部石大山能新能源学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业能源与动力工程授课语言中文先修课程工程热力学、工程流体力学、传热学、工程燃烧学、汽轮机设备系统及运行课程简介（限选）《燃气轮机与联合循环》是能源与动力工程专业的一门选修课程。近年来，燃气轮机及其联合循环在我国电力工业中蓬勃发展和广泛应用。本课程介绍燃气轮机为主要目的，同时介绍联合循环的基本理论。本课程主要内容：燃气轮机及其联合循环的发展条件和趋势；联合循环的基本原理和类型；燃气轮机三大件即压气机、燃烧室和透平的工作原理和特性；燃气轮机的变工况性能分析；燃气轮机的运行调节和维护等。通过学习本课程，学生能够掌握燃气轮机热力循环性能分析和热力计算；了解联合循环的基本原理和类型；掌握轴流式压气机和轴流式透平的工作原理和变工况特性；了解不同轴系燃气轮机的变工况性能；了解燃气轮机的调节等，以后从事燃气轮机和联合循环的安全经济运行、科学研究等工作打下基础。"GasTurbineandcombinedcycle"isanelectivecourseforenergyandpowerengineeringspecialty.Inrecentyears,gasturbineanditscombinedcyclehavebeenvigorouslydevelopedandwidelyusedinChina'spowerindustry.Thiscourseintroducesgasturbineasthemainpurpose,andalsointroducesthebasictheoryofcombinedcycle.Themaincontentsofthiscourse:thedevelopmentconditionsandtrendsofgasturbineanditscombinedcycle;Thebasicprinciplesandtypesofcombinedcycle;Theworkingprinciplesandcharacteristicsofthethreemajorpartsofgasturbine,namelycompressor,combustionchamberandturbine;performanceanalysisofgasturbineundervariableworkingconditions;OperationRegulationandmaintenanceofgasturbine,etc.Bylearningthiscourse,studentscanmasterthethermodynamiccycleperformanceanalysisandthermodynamiccalculationofgasturbine;Understandthebasicprinciplesandtypesofcombinedcycle;Mastertheworkingprinciplesandoff-dutycharacteristicsofaxialflowcompressorandaxialflowturbine;understandthevariableworkingconditionperformanceofdifferentshaftinggasturbines;Understandtheregulationofgasturbine,etc.,andlaythefoundationforthesafeandeconomicoperationandscientificresearchofgasturbineandcombinedcycleinthefuture.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：具备燃气轮机及其联合循环的基本专业知识，为从事燃气轮机及其联合循环装置的安全经济运行、科学研究等工作打下理论基础。是2M2目标2：掌握燃气轮机热力循环的性能分析和热力计算，掌握燃气轮机主要组成部件的工作原理和工作特性，了解不同轴系燃气轮机的变工况性能，能够分析和解决该领域内实际工程问题。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章绪论本章重点难点：燃气轮机的工作原理和类型////21.11.1燃气轮机简介燃气轮机的工作原理、类型、优点及应用M1,M21讲授//31.21.2燃气轮机及其联合循环的发展现状和趋势燃气轮机的发展现状，联合循环的发展趋势和展望M10.5讲授、讨论//41.31.3联合循环概论联合循环的热力学原理，联合循环的类型和特点，联合循环机组的轴系布置方案，常规余热锅炉型联合循环M1,M22讲授、讨论2自学51.41.4其他形式的联合循环简介程式循环、湿空气透平循环、卡林那循环、热电（冷）联产的联合循环、基于燃料电池的联合循环、燃煤的燃气-蒸汽合循环M11.5讲授2自学6第2章第2章燃气轮机的热力循环本章重点难点：影响实际简单循环性能的主要因素、燃气轮机简单循环的热力计算。////72.12.1燃气轮机循环的主要指标性能指标、热力参数M11讲授//82.22.2燃气轮机的简单循环理想简单循环、实际简单循环、影响实际简单循环性能的因素。M1,M22讲授、讨论//92.32.3燃气轮机的复杂循环回热循环，间冷循环，再热循环，复杂循环的组合M12讲授//102.42.4燃气轮机简单循环的热力计算概述、简单循环的计算M1,M22讲授、讨论2作业11第3章第3章压气机本章重点难点：基元级的速度三角形、基元级内的能量转换、具有不同反力度的轴流级、压气机特性、压气机喘振及防止方法。////123.13.1概述压气机的功能与分类；轴流式压气机的基本结构简介M10.5讲授//133.2-13.2轴流式压气机级的工作原理-1轴流式压气机级；基元级速度三角形，基元级内的能量转换M1,M22讲授、讨论//143.2-23.2轴流式压气机级的工作原理-2压气机级的基本参数；具有不同反力度的轴流级。M1,M21讲授、讨论2作业153.33.3平面叶栅平面叶栅的基本参数；压气机工作过程的特点；跨音速压气机级的工作简介；叶片扭转规律。M11讲授、讨论//163.43.4压气机级中的能量损失叶型损失、环端面损失、二次流损失。M10.5讲授//173.53.5多级轴流式压气机概述，通流部分的结构形式，主要性能参数，各级间压缩功的分配M10.5讲授//183.63.6压气机特性压气机的变工况，压气机级的特性曲线，多级压气机的特性曲线，压气机的通用特性曲线。M1,M20.5讲授、讨论//193.73.7压气机喘振及防喘方法压气机喘振的现象、原因分析，防止喘振的措施。M1,M21讲授、讨论//204第4章燃气透平本章重点难点：轴流式透平级的工作原理、基元级速度三角形、最佳速度比、透平变工况特性。////214.1-14.1轴流式燃气透平的工作原理-1燃气透平的功能与结构；轴流式透平级的概念、工作原理；基元级速度三角形M12讲授//224.1-24.1轴流式燃气透平的工作原理-2基元级中各速度的确定；通过喷嘴的流量及通流面积的确定M1,M21讲授//234.24.2透平级中的能量损失、效率和速度比透平级的能量损失，轮周效率和内效率，最佳速度比M1,M21讲授、讨论2作业244.34.3多级透平通流部分形式，焓降分配与级数选择，多级透平的热重获问题，透平的主要性能参数，多级透平的余速利用和排气扩压M11讲授、讨论//254.44.4透平特性透平的变工况，透平特性线，透平的通用特性线。M1,M20.5讲授//264.54.5透平部件的材料和冷却先进的透平材料和涂层，叶片的冷却技术，叶片冷却对透平效率的影响M10.5讲授、讨论1自学275第5章燃烧室本章重点难点：燃烧室的基本要求、圆筒型燃烧室基本结构及工作原理。////285.15.1燃烧室的工作过程和基本要求燃气轮机燃烧室的作用，工作过程，基本要求。M11讲授//295.25.2燃烧室类型与基本结构圆筒型、环型、分管型和环管型燃烧室的基本结构、工作原理和特点。M11讲授//306第6章燃气轮机变工况本章重点难点：燃气轮机的平衡运行条件、单轴燃气轮机的变工况性能、分轴燃气轮机的变工况性能、大气参数对燃气轮机性能的影响。////316.16.1概述燃气轮机变工况概念、研究目的、基本要求；燃气轮机的负荷特性；燃气轮机的平衡运行条件以及平衡运行工况点的确定。M1,M21讲授2作业326.26.2燃气轮机的变工况性能单轴、分轴、三轴燃气轮机的性能曲线网、带动具体负载时的性能分析M1,M21讲授//336.36.3大气参数对燃气轮机性能的影响大气温度对机组功率和效率的影响，大气压力对机组功率的影响，机组性能修正方法。M10.5讲授//346.46.4燃气轮机的加载与减载单轴、分轴、三轴燃气轮机的加载和减载，天然气管道输送燃压机组的加载与减载特点。M1,M20.5讲授//357第7章燃气轮机调节本章重点难点：燃气轮机的调节原理，转速调节系统////367.17.1概述燃气轮机的调节原理，基本调节方式，调节系统的组成。M10.5讲授//377.27.2转速调节系统直接转速调节，间接转速调节M10.5讲授//387.37.3温度控制系统温度控制系统的作用，温度控制的方法M1//1自学397.47.4输气管线用燃气轮机压缩机组的控制系统输气管线用燃气轮机调节的特点、调节系统的原则方案M1//1自学408第八章燃气轮机的运行与维护本章重点难点：燃气轮机典型故障分析与处理////418.18.1燃气轮机运行燃气轮机运行特点、起动、正常运行、停机、运行检查M10.5讲授1自学428.28.2燃气轮机日常维护燃气轮机日常维护M1//1自学438.38.3燃气轮机典型故障分析与处理启动过程中容易出现的故障、加载过程中可能出现的故障、机组振动偏大故障、压气机喘振、燃烧室震荡及常见故障、压气机叶片故障和透平叶片故障等。M10.5讲授2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.根据授课内容布置作业题目，燃气轮机热力循环布置3-4题、压气机布置3-4题、透平布置3-4题、变工况性能布置2-3题。2.成绩采用百分制，根据作业完成完整性和准确性、是否按时上交、是否独立完成等方面评分。3.考核学生对所学知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有作图、分析和计算题等。20%2章节测试1、在云课堂上设置各章在线测试模块，每章内容讲完后在规定的时间内要求学生登陆作答，题型以填空题、选择题和判断题等客观性题目为主。2、各章在线测试成绩采用百分制，最后取所有章节测试的平均分。30%3自学报告1、选定本课程某一章节内容进行自学，按自学要求完成一篇自学报告。2、报告成绩采用百分制，根据学习态度、格式规范、报告内容以及与工程实际的结合程度等方面进行评分。10%4期末测试1、采用试卷、笔试的方式进行，成绩采用百分制。2、考核学生对本课程基本知识的掌握情况以及综合运用知识分析问题、解决问题的能力，题型可以是填空题、选择题、判断题、简答题、分析作图题以及计算题等。3、课程目标1的题目约占30-40%，课程目标2的题目占60%-70%。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A【90-100】：独立完成、按时完成；格式规范，作业整洁，书写认真；解题思路和公式运用正确，计算步骤完整；所有题目的计算结果正确。B【80-89】：独立完成、按时上交；格式规范，作业整洁，书写较认真；解题思路和公式运用正确，计算步骤完整；大多数题目的计算结果正确；C【70-79】：独立完成、按时上交；格式较规范；解题思路清晰、公式运用基本正确，计算步骤较完整；个别题目计算结果有误；D【60-69】：作业未能按时上交；格式不规范；解题思路不清、公式应用有误；计算步骤不全；多个题目计算结果有误。E【0-59】：不交作业；作业抄袭严重；未完成布置题目；书写极其潦草；解题思路混乱、公式应用错误；无计算过程、结果不正确。2M1章节测试40%主要是客观题，在线测试/阅卷，依据实际所得分数3M1自学报告10%（见自学报告评分标准）4M1期末测试30%（见试卷参考答案及评分标准）5M2平时作业30%A【90-100】：独立完成、按时完成；格式规范，作业整洁，书写认真；解题思路和公式运用正确，计算步骤完整；所有题目的计算结果正确。B【80-89】：独立完成、按时上交；格式规范，作业整洁，书写较认真；解题思路和公式运用正确，计算步骤完整；大多数题目的计算结果正确；C【70-79】：独立完成、按时上交；格式较规范；解题思路清晰、公式运用基本正确，计算步骤较完整；个别题目计