导语：

湿空气透平(HAT-HuAirTurbine)循环具有高效率、高比功、低污染、低成本及良好的变工况性能等优点，已成为新型热力循环的重要研究发展方向之一。

HAT循环新概念是由日本Y.Mori教授于年首先提出当初他们把它看成是一种特殊的会热燃气轮机循环，带有喷水手段，且采用两相、多组分的混合工质，故称之为水接触蒸发的多相多组分系统(MPCS/DCE)。年后，美国出现多项HAT循环的专利。

由于HAT循环效率高、成本低，故自提出以来引起了广泛的重视，各国专家学者对HAT循环的整体性能作了大量的研究。

早期的研究工作集中在系统整体分析上，主要对各种系统布置行式和运行参数进行分析，比较同其它循环在效率、功率输出等方面的不同，通过研究表明：利用现有的燃气轮机技术(初温℃，压比20～30)，循环效率可达55%～58%。若加大湿化热水量，即蒸汽空气混合比X提高到20%～45%，则可望突破60%。

美国能源部、电力部和动力制造公司等对HAT循环十分重视，联合推出了一个“先进透平系统发展项目(ATSDP)”旨在应用新颖循环概念和重大技术进步成果，开发HAT装置也是目标之一。

美国的EPRI，FluorDaniel等公司联合制定了一个时间表，准备分三个阶段实现HAT循环的商业化。前几年瑞典LUND大学在率先造出了世界上的第一台可以投入实际运行的蒸发式燃气轮机(HAT循环的雏形)。

国内：

从年起对HAT循环进行研究至今已经整整30多年，但研究基本上还限于理论研究，研究的重点是HAT循环的热力学分析、循环性能分析以及对循环参数与流程进行优化，从理论上研究和探讨HAT循环的本质及其性能。

1饱和器的理论研究

近十年来

随着研究工作的深入和建立HAT循环示范电站的需要，研究工作逐步细化深入到循环的各个部件。饱和器是HAT循环的特色和核心部件，正是由于饱和器的存在，所以能够实现低温余热的回收，使比功和效率增大，因此饱和器在HAT循环中占有很重要的地位，对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。

国内外对饱和器的研究也日益重视，在参考冷却塔德基础上建立相应的理论计算模型。根据饱和器内的传热传质规律，建立了微分方程组。编制SAT模型和CT模型程序计算得出了饱和器内部的参数分布规律，分析了两种数学模型与实验结果的差异，此外还分析了饱和器的热经济性能，对空气加压增湿过程进行了模拟计算和分析比较。

无论从理论分析还是实验研究来看，饱和器内部的传热传质过程还有许多问题需要解决，包括过程的火用分析、过程中温度和湿度场的测量，过程的实验组织和实验数据的整理、过程的稳态特别是动态的数值计算。只有在解决这些问题的基础上，人们才有可能掌握湿化饱和过程的实质，才有可能设计出性能良好的饱和器。

2饱和器的实验研究

饱和器工作于高热、高压、高湿环境下，内部物理过程非常杂，通过纯理论的方法来研究存在较大的缺陷，如假定工质物性、传热和传质系数不变，因此在理论基础上的实验研究对于揭示饱和器内部规律是必须的。

瑞典的LUND理工学院与瑞典皇家理工学院共同于年10月搭建完成了第一台以KW微型透平为基础的HAT循环实验台，此实验台基于VolvoVT的单轴燃气轮机，涡轮入口温度大约℃，空气流量3.44kg/s，饱和器进口压力0.8MPa。通过此实验台对饱和器和大湿度燃烧室等进行了很好的研究，得到了许多宝贵的实验数据资料，完善了相关的理论模型空白。

近几年来国内几所高校和科研单位也相继搭建了饱和器性能实验台，对增湿饱和器进行了初步的实验研究，取得了一定的成果。

然而

由于测量条件限制一直未对饱和器内两相流动进行详细的试验研究，因此对饱和器内气体的流动、液滴的流动、液滴的分布、液滴的浓度、液滴的速度、液滴和气体间的换热和传质等的性质研究也很少。

3饱和器的数值模拟研究

在饱和器内部喷雾水滴和湿空气直接接触，这是一个气液两相问题。

由于流体流动过程的复杂，模型实验测量具有一定局限性，无法全面了解饱和器内部两相流场的微观状态和加热加湿动态过程的信息，而数值模拟的方法则可用于流场的预测和弥补实验中无法测量的一些参数。4对HAT循环优化的研究

目前已有多种HAT系统方案，由于没有试验验证，对他们性能的评价只能建立在各作者各种假设条件的基础上，因为条件不同，这些结果就没有可比性。

P.Chiesa等将以往研究者提出的HAT方案综合起来，并加入自己的构想，得到了HAT循环的超结构流程，如下图所示。图2为相应温熵图，左边曲线代表空气和燃气的工作过程，右边曲线代表补水的工作过程。

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