吉林大学热能与动力工程第3讲 涡轮机及喷气发动机1.ppt

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吉林大学热能与动力工程第3讲 涡轮机及喷气发动机1

第三节 涡轮机级的损失和效率 一、蒸汽作用在动叶上的力和轮轴功 蒸汽流过动叶时,汽流作用在动叶上的力,分解为动叶片上的周向力和轴向力;即: 轮轴功:单位时间汽流对动叶片所作的功, 即: 由冲量式: 所以, 此式表明,当qm=1kg/s时,表示1kg蒸汽所产生的有效功,即级的作功能力: 因 ; 所以,由速度三角形(图3-10) 表明级的作功能力 ,与进/出汽角 ( )有关; 冲动级动叶片的 、 值均较小,故作功能力较大; 而反动级动叶片的 和 角均冲动级大,所以其作 功能力较小。 由速度三角形: 即蒸汽在动叶栅中作功后,以绝对速度离开动叶。 故动能 未能利用而损失,称为级的余速损失 即 为了节能利用余速,采用多级汽轮,一般余速利用系数 表示余速的利用程度。 则,下一级利用的余速能量: 设进入喷嘴的初速度c0 ,喷嘴的余速利用: 级的轮周有效比焓: 进入级的可用能: 其中,喷嘴的损失: 动叶栅的损失: 级的余速损失: 二、级的轮周效率与最佳速度比 1) 轮周效率:级所发出的轮周功率和工质在级中所具有的理想能量之比;即 其中, 从能量损失角度:级中的能量损失: 所以, 用损失系数来表示。 损失系数 :取决于速度系数 ; 而 :取决于叶型结构,一定叶型 为常数; :取决于c2 。 所以,提高级轮周效率的途径:降低 c2 。 对一定的动叶入口速度c1,通过轮周速度u,来调整c2; 当出汽角 时,c2最小, 最小。 3) 最佳速度比:使c2最小的入口速度和圆周速度之比, 即 直接影响汽轮机轮周效率和作功能力的重要特性参数。 4)速度比与轮周效率的关系:不同情况而不同 1.纯冲动级的轮周效率和最佳速度比: a)不考虑余速利用时: 图3-15 x1的变化范围: 最佳速度比:使, 即 即, 由于实际中,c1不易测得,所以常用 代替。 此时, 所以, 对纯冲动级 : 最佳速度比为: 当 时, b)考虑余速利用时:轮周效率的表达式复杂, 计算结果,当 时, 对 的冲动级, 的冲动级, 即 提高下一级余速动能的利用程度,可提高最佳速度比。 2. 反动度对最佳速度比的影响: 当 的冲动级, =0.48~0.52; 3.复速级 采用复速级的原因: 若要减少整机的级数,必须增大一级内能利用的比焓降;但随级的比焓降增大,在一定u下,x1减小,余速损失增 大,使hu降低;所以用复速级。 复速级的轮周效率: 最佳速度比: 4.反动级: 反动级的 ,设静叶和动叶的叶型相同, 则 所以, 最佳速度比: 或 当 时, 特点:反动级轮周效率在最大速度比附近变化平 坦,所以,常用于变工况机组。 三、级内损失和级的效率 1.汽轮机级内损失 汽轮机级内损失:包括: 、 、 之外 叶高损失: 扇形损失 : 叶轮摩擦损失: 部分进气损失: 漏汽损失: 湿汽损失: 2.汽轮机级效率 当级的进汽量为D1;级的有效比焓降为?hi时, 级的内功率为: 级的相对内效率为:级的有效比焓降与级的理论比焓降之比。即:当余速被下

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