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PAGE PAGE 27 SKIPIF 1 0 汽轮机级的工作原理 chapter 1 Working principle of steam turbine stage 第一节 概述 Introduction 一、汽轮机的结构简介 Introduction of the construction of steam turbine 级：由一列静叶栅和一列动叶栅组成，完成蒸汽的热能转换成转子的机械能的最基本单元。 汽轮机：单级：喷嘴 动叶 多级：静子，由汽缸、隔板、静叶、轴承等组成。 转子，由主轴、叶轮、叶片、联轴器、盘车等组成。 辅机 如图1-1和1-2所示。 二、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理 Impulse principle and reaction principle of steam 冲动作用原理 冲动力：改变其速度的大小和方向则产生一冲动力或汽流改变流动方向对汽道产生一离心力，此力为冲动力（图1-3）。 此力的大小取决于单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量及其速度的变化。 反动作用原理 反动力：因汽流膨胀产生一相反力（汽体压力变化），如火箭。 此力的大小取决于汽体压力的变化。 作用在动叶片上的里有：冲动力 反动力 如图1-4和1-5 三、汽轮机级的类型和特点 Types and characteristics of steam turbine stages 汽轮机级的反动度 定义：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降Δhb和整个级的理想滞止焓降Δh*t之比。 SKIPIF 1 0 Ω增加，则Δhb增加，蒸汽对动叶的反动力也越大。（图1-6） 平均反动度：动叶平均直径截面上的理想焓降。 意义：衡量在动叶中膨胀的程度。 汽轮机级的类型 轴流式有以下几种： 冲动级和发动机和反动级 冲动级 纯冲动级：Ω=0 特点：蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。 结构：动叶叶型对称弯曲。（图1-7） 做功能力大、效率低、不采用。 带反动度的冲动级：Ω=0.05~0.2 特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行，作功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。 反动级 Ω=0.5 特点：蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度相同。 结构：喷嘴和动叶采用的叶型相同。（图1-8） 压力级和速度级 压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内只进行一次的级。 速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程在级内进行一次以上的级。 如双列速度级。（图1-9） 调节级和非调节级 调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调节的第一级。 非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以全周进汽，也可以部分进汽。 第二节 汽轮机级的工作过程 Working process of steam turbine stages 一、蒸汽流动的基本方程 Basic equations of flowing steam 实际工质：有粘性、非连续、非定常。 假设：稳定流动； 一元流动； 绝热流动。 状态方程（理想气体）： 过程方程：等熵过程和多变过程 连续方程： 动量方程： 压力与速度相反方向变化 能量方程： 二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程 Expanding process of steam passes through the nozzles 初始点：0（p0，t0）——0*（p*0，t*0） 绝热、等熵膨胀：0——1t 实际过程（有损失）：0——1 喷嘴中汽流速度的计算 喷嘴出口的理想速度 注意：焓和速度的单位 若用初始状态参数计算 （无H-S图的情况下用此表达式计算） 喷嘴出口的实际速度 摩擦阻力使蒸汽出口焓值升高 喷嘴速度系数φ：喷嘴出口实际速度与喷嘴出口的理想速度之比。 喷嘴损失： 喷嘴能量损失系数： φ的大小由图1-13查出，L降低，φ则降低，喷嘴损失增加。为减少喷嘴损失，L≮12mm。 临界速度和临界压比 临界状态：某一截面上汽流速度等于当地音速。 临界速度ccr：与当地音速相等的汽流速度 由此可知临界速度ccr只与初参数p*0，v*0有关，而与过程是否有损失无关。 （3） 临界压比：εcr 对于过热蒸汽K=1.3，则εcr =0.546 喷嘴截面积的变化规律 由动量方程知： 令M=c/a为马赫数 喷嘴截面积变化规律（图1-14）： M＜1时为亚音速流动，dA＜0，溅缩 M＞1时为超音速流动，dA＞0，溅扩 M=1时，dA=0，喉部 M＜1——M＞1，为缩放（拉法尔） 喷嘴流量的计算 喷嘴的理想流量 过热