联合循环

系统属性注意：共轭变量以斜体显示

材料特性

• 属性数据库

可压缩性 β = − {\displaystyle \beta =-}
热膨胀 α = {\displaystyle \alpha =}

方程式

• 卡诺定理
• 克劳修斯定理
• 基本关系
• 理想气体定律

• 麦克斯韦关系
• Onsager 互惠关系
• 布里奇曼方程
• 热力学方程表

潜力

• 自由能
• 自由熵

• 内能 U ( S , V ) {\displaystyle U(S,V)}
• 焓 H ( S , p ) = U + p V {\displaystyle H(S,p)=U+pV}
• 亥姆霍兹自由能 A ( T , V ) = U − T S {\displaystyle A(T,V)=U-TS}
• 吉布斯自由能 G ( T , p ) = H − T S {\displaystyle G(T,p)=H-TS}

联合循环发电厂是一组热力发动机，它们从同一热源串联工作，将其转化为机械能。 在陆地上，当用于发电时，最常见的类型称为联合循环燃气轮机 (CCGT) 设备。 同样的原理也用于船舶推进，它被称为燃气和蒸汽联合 (COGAS) 装置。 结合两个或多个热力学循环可以提高整体效率，从而降低燃料成本。

原理是在xxx台发动机完成其循环后，工作流体（排气）仍然足够热，以至于第二台后续热力发动机可以从排气中的热量中提取能量。 通常热量会通过一个热交换器，这样两台发动机就可以使用不同的工作流体。

通过从多个工作流中产生能量，整体效率可以提高 50-60%。 也就是说，从简单循环的 34% 系统整体效率，到联合循环特定条件下仅涡轮机净值高达 64% 的净效率。这超过了涡轮机理论效率的 84% 卡诺循环。 热机只能使用其燃料的部分能量，因此在非联合循环热机中，燃烧产生的剩余热量（即热废气）被浪费了。

历史上成功的联合循环使用了水银蒸汽轮机、磁流体动力发电机和熔融碳酸盐燃料电池，以及用于低温底部循环的蒸汽设备。 由于处理大质量流量和小温差所需的设备尺寸非常大，极低温底部循环成本太高。 然而，在寒冷的气候中，出售热水和空间供暖的热电厂水是很常见的。 真空绝热管道可以让该公用设施达到 90 公里。 这种方法称为热电联产 (CHP)。

在固定式和船用发电厂中，广泛使用的联合循环具有大型燃气轮机（通过布雷顿循环运行）。 涡轮机的热废气为蒸汽发电厂（通过朗肯循环运行）提供动力。 这是一个联合循环燃气轮机 (CCGT) 工厂。 这些在基本负载运行中实现了约 64% 的同类最佳实际（见下文）热效率。 相比之下，单循环蒸汽发电厂的效率仅限于 35% 至 42%。 许多新发电厂使用 CCGT。 固定式 CCGT 从煤中燃烧天然气或合成气。 船舶燃烧燃油。

也可以使用多级涡轮或蒸汽循环，但 CCGT 电厂在发电和船用动力方面都具有优势。 燃气轮机循环通常可以非常快速地启动，从而立即提供动力。 这避免了对单独的昂贵调峰设备的需要，或让船舶机动。 随着时间的推移，二次蒸汽循环将升温，从而提高燃料效率并提供更多动力。