3 轮周功率及效率.ppt

* * 第三节 级的轮周功率与轮周效率 李惊涛 lijingtao@ncepu.edu.cn * * p1 p2 c1 c2u c2z c2 c1u c1z Fb’ Fu’ Fz’ u z a d b c 一、蒸汽作用在动叶上的力 取控制体： 汽道中心的流线ab和cd 上、下两平面ad和bc 叶型表面 表面力： (1).ad面 p1 , bc面 p2 (2). ab，dc中心流线，相互抵消 (3).叶片作用于汽流的力 (4).叶片表面的摩擦力 （忽略） 质量力：质量力 (忽略) * * 圆周u方向的动量方程： 单位蒸汽流量，令 蒸汽作用于叶片的周向力： c1 u u w1 w2 c2 β1 α1 α2　 β2 * * 轴向z方向的动量方程： 说明：圆周向力Fu与汽轮机旋转方向一致，推动叶片作功， 轴向力Fz不作功，产生轴向推力。 蒸汽作用于叶片的轴向力: 蒸汽作用叶片的总作用力： c1 u u w1 w2 c2 β1 α1 α2　 β2 * * 二、蒸汽作用在动叶上的轮周功率 轮周功率Pu：单位时间内蒸汽对动叶片所作的有效功 级的作功能力Wu：单位蒸汽产生的轮周功率 级的作功能力组成： ①喷嘴出口进入动叶带入的动能 ②动叶内热能转换的动能 ③离开动叶带走的动能 (余速损失) 利用速度三角形 00 0 1 2 Δhu 10 反动级β1、β2 大，做功能力小 * * 汽轮机级的热力过程线 级的有效焓降： 级的滞止理想焓降： 喷嘴滞止理想焓降： 喷嘴能量损失： 动叶理想焓降： 动叶滞止理想焓降： 动叶能量损失： 余速损失： 初速动能： 余速利用系数(μ):本级余速 动能可被下一级利用的程度 * * 轮周效率是衡量汽轮机级的工作经济性的重要指标。 三、轮周效率 轮周效率定义： * * 三、轮周效率 写成能量平衡形式（焓降） 喷嘴损失系数： 动叶损失系数： 余速损失系数： * * 影响轮周效率主要因素有三项：喷嘴损失系数 、动叶损失系数 、余速损失系数 。当叶型选定后，轮周效率主要受余速损失影响。 四、轮周效率与速比的关系 速比是汽轮机的重要指标，直接影响汽轮机组的轮周效率和作功能力。 速比： 或速比： 引入一个参数： 对应于最高轮周效率的速比称为最佳速比。 * * (∵纯冲动级 ) 1、纯冲动级——不考虑余速利用 从上式可知： i） 和 越高， 高； ii） 小， 也高，但 过小， ↓， ↓。一般 ； iii） ↓， ↑，但过小 ， ↓， ↓。一般 ； iv） 对 的影响是按抛物线变化。 (∵ , ) 叶型一经选定，前三项参数基本确定 c1 u u w1 w2 c2 β1 α1 α2　 β2 * * 纯冲动级最佳速比与轮周效率关系 轮周效率 * * 一般， ，末级最大200，纯冲动级的最佳速比： ? 纯冲动级的最佳速比 * * 对于纯冲动级 ， ， 若 ，则 若用理想速度计算速比 * * 2、纯冲动级——考虑余速利用 ηu xa 当 ， ， 其中: 对于: 对于: 1、利用余速可提高轮周效率； 2、余速利用使得xa在实用范围内对轮周效率的影响减弱。 * * 3、冲动级 若不考虑余速利用: 式中： 设计中，常取 Ωm (X1)opt μ1 =1 μ1 =0.8 μ1 =0 * * 4、反动级 当， ， 时 x1, xa ηu * * 反动级轮周效率与速比的变化曲线 ①在最佳速比附近变化平坦，所以在一定范围内偏离最佳值时，不会导致轮周效率的明显下降。适用工况变化较频繁机组，如调峰机组、工业汽轮机组等。 ②反动级最佳速比大，相同轮周速度前提下，反动级能承担的焓降比冲动级小，也即在相同功率的汽轮机，反动式汽轮机的级数要比