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燃气轮机简单循环应用的是Brayton 循环，它加热温度可以很高，但它的一个很大缺点是排气温度过高，多在500以上，而Rankin循环则在相对较低的温度下进行，排气温度要低得多。燃气轮机排放的高温烟气通过余热锅炉加热给水， 产生高温高压的蒸汽，推动蒸汽轮机做功发电，这样就产生了燃气—蒸汽联合循环。它综合了Brayton循环和Rankin循环各自的优点，使效率大幅度提高。目前，简单循环发电的效率最高只有43%，而燃气—蒸汽联合循环的效率最高达到了60%。 2.5 HAT 循环
HAT（Humid Air Turbine）循环称作“湿空气透平循环”，是最近几年发展起来的新型热力循环。HAT循环采用湿化技术，能更经济地增加透平流量（12%~ 25% ），工质压缩耗功也相对降低（只占透平功的30%左右），故其热效率高，可达56%。HAT 循环相比燃气—蒸汽联合循环有一个很大的优点是设备简单，不用再额外增加余热锅炉和蒸汽轮机的投资，因此有人预计这将是一种极有前途的循环形式，已经成为近20年来动力循环的一个研究热点。 2.6 IGCC 循环
整体煤气化联合循环（IGCC- lntegrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC 的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动透平做功。燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。 2.7其他一些先进循环
除了上面介绍的联合循环之外，与燃机有关的循环形式还有化学回热循环、 燃料电池—燃气轮机联合循环、注蒸汽燃气轮机循环、Kalina循环等，与传统的热力循环相比能改善燃机及整个系统的热效率，并能有效地降低污染。 总结
热力过程效率的表达是收益比代价，燃气轮机装置循环的效率可以表达为
。
提高燃气轮机装置循环热效率的思想出发点是让输入的热能尽可能多地转化为机械功，具体措施是提高增温比，进而提高增压比，以提高输出功、减少输
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入热，即在压缩的过程中对工质分级压缩、中间冷却，工质膨胀过程中采用分级膨胀、中间再热的方式。在涉及具体的工况和生产需要时，可以根据整个热力系统的能量要求对整体的热效率进行提高，如燃气—蒸汽联合循环。
3.低温朗肯循环可用于海洋热能的转换系统（Ocean Thermal Energy Conversion,简称OTEC），即利用海水表面与深处的温差来产生动力。试论述OTEC的现状，现有几种方式的优缺点？你是否能提出一种你认为更好的方式？从工质，循环，材料和经济等方面分析哪些是设计OTEC时应考虑的重要因素？选取一种方式进行能量和经济分析。
迄今为止，海洋温差发电技术在热动力循环方式、高效紧凑型热交换器、工质选择以及海洋工程技术等方面的研究均已取得长足的发展，很多技术已渐趋成熟。 3.1发展现状
海洋温差能储量最大，是国际社会公认的最具开发潜力的能源之一。根据美国Scripps海洋研究艾萨克博士（J．D．Isaacs）估计，世界上可供开发的海洋温差能为W，且海洋温差能能源密度最高，是海流能的3,500倍，即使利用海流与波浪发电的效率高于温差20倍，温差发电仍然极大的优势。海洋是世界上最大的太阳能采集器，它吸收的太阳能达到370,000亿千瓦，是目前人类电消耗总功率的大约4,000倍J，仅可开发利用部分也已远远超出全球总能耗。全世界海洋温差能的理估计储量为100亿千瓦，所以海洋温差能转换被国际社会普遍认为是最具开发利用价值和潜力海洋能资源。海洋温差能是清洁的可持续能源，除发电外还可同时进行空调制冷、水产品及作物养殖海洋化工、海水淡化、海洋采矿等附属开发，这将大大提高海洋能综合利用的经济效益。利用海洋差能不消耗燃料，不排放污染物，而且储藏丰富，取之不竭，同时还可得到许多副产品，如淡水等。因此海洋温差能的开发利用将对缓解当前能源短缺、淡水资源日渐匾乏、生态环境恶化的现状起着十分积的作用。 3.2温差发电的主要方式
根据所用工质及流程的不同，海洋温差发电的主要方式有三种，即闭式循环系统、开式循环系统及混合式循环，目前接近实用的是闭式循环方式。 a) 开式循环发电系统
开式循环系统如图所示。该系统的特点是以温海水为工作介质，工作时由真
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空泵将系统抽到一定真空度，低压下被抽人的温海水在蒸发器内迅速沸腾蒸发，转变为蒸汽，蒸汽由喷嘴喷出推动汽轮机运转，带动发电机发电；从汽轮机排出的废汽进入冷凝器，被由冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排人海中或作为淡水收集。
开式循环流程图
b) 闭式循环发电系统
闭式循环系统见图，系统工作时，通过蒸发器内的换热器，把所抽人的表层温海水的热量传递给低沸点的工质，工质从温海水吸收热量后开始沸腾并转变为工质气体，膨胀做功，推动汽轮机旋转，带动发电机发电。工质气体通过汽轮机后进人冷凝器，被冷水泵抽上的深层冷海水冷却后重新变为液态，用循环泵把液态工质重新压进蒸发器，以供循环使用。
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闭式循环流程图
c) 混合式循环发电系统
下图合式海洋温差发电系统图，该系统综合了开式和闭式循环系统的优点，它以闭式循环发电，但用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。这样做的好处在于减小了蒸发器的体积，节省材料，便于维护并可收集淡水。
混合循环流程图
3.3循环工质特性
对于温度低的热源，以水作为工质效率较低，此时应该采用其他沸点相对较低的工质，如一些氟利昂、氨等作为工质。对这些工质特性的研究对改善OTEC系统的综合性能有着重要的作用。氨是一种传统工质，其优点是具有优良的热力
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性能和高的传热系数，并且运行和管理经验非常成熟，成本低廉，ODP=0、GWP=O、 价格低廉、能效高、传热性能好、易检漏、吸水性大、管径小。氨的刺激性气味使人们极易感知其存在，具有警示作用，因此只要正确使用，氨对人不会产生伤害。100多年使用的历史表明，氨安全性记录是好的，其在空气中可燃浓度为15％-28％（体积），引燃温度为659℃，且需要较高的能量，因此氨实际上并不易燃。
3.4海洋温差发电的关键技术
a) 热交换器是海洋温差发电系统的关键设备。钛的传热及防腐性能良好， 但
是价格过于昂贵。美国阿贡国家实验室的研究人员发现，在腐蚀性暖海水环境下，改进后的钎焊铝换热器寿命可以达到30年以上。板式热交换器体积小，传热效果好、造价低，适合在闭式循环中采用。
b) 最新的洛伦兹循环有机液体透平能在20-22℃温差下工作，适用于闭式循环
装置中。洛伦兹循环的T-s图如图所示。洛伦兹循环的特点是热效率高且接近实际循环，其透平采用两种以上氟利昂混合物作为工质，并配以适合的换热器。
洛伦兹循环的T-s图
c) 海洋温差发电有岸基型和海上型两类。岸基型把发电装置设在岸上，把抽水
泵延伸到500-1,000m或更深的深海处。海上型是把吸水泵从船上吊下去，发电机组安装在船上，电力通过海底电缆输送。1979年美国在夏威夷西部海岸建成了一座mini-OTCE发电装置，这是世界上首次从海洋温差能获得有实用意义的电力J。太平洋高技术国际研究中心（PICHTR）还开发了利用冷海水进行空调、制冷及海水养殖等附属产业，在热带岛屿显示出良好的市场前景。
3.5提高海洋温差发电效率的方法与技术
海洋温差能属低品位能源，与现有的生物化学能和核能相比，不能大规模商业化应用的主要原因是循环热效率低。提高OTEC系统循环热效率最有效的途
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