王泉海-2汽轮机级的工作原理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.6 级的热力计算 二、级的热力计算举例 2. 复速级的热力计算 了解与单列级热力计算的区别 * 2.7 级的二维和三维热力设计 前面讨论级的气动特性和几何参数时，都是以一元流动模型为理论依据，以级的平均直径截面上的参数作为代表来进行研究和计算的。按这种计算方法设计的叶片，称为等截面直叶片，即叶片的几何参数沿叶高不变。显 然，这种设计方法计算方便，叶片加工简单。 但是，对于汽轮机低压部分的级来说，蒸汽比容变化快，容积流量大，级的平均直径大，叶片长径高比很小。汽动参数沿叶高变化大。在这种情况下，如果仍然按等截面直叶片进行设计，则级的实际轮周效率比计算值要低得多。其原因就在于 : * （1）沿叶高圆周速度不同所引起的损失： 从叶根到叶顶，其相应的圆周速度相差很大。（如200MW汽轮机的末级叶片，平均直径为2000 mm, 叶高为665 mm, 径高比? = 3，其叶顶的圆周速度为418.6 m/s，而叶根的的圆周速度为209.7m / s，二者相差一半）。图1--70 所示。由于圆周速度沿叶高增加，使汽流 进入动叶通道时的进汽角 沿叶片高逐渐 增大，即 。如果仍以平均直 径处 速度三角形有关参数作为依据来进 行设计，并采用等截面直叶片。那么， 除了平均直径附近处之外，其余直径处 的汽流在进入动叶通道时，都会有不同 程度的撞击现象发生。这样都会造成损失。 2.7 级的二维和三维热力设计 * （2）沿叶高相对节距不同所引起的损失：叶片是安装在叶轮上的，呈 环形，当径高比很小时,节距沿叶高变化很大。而每一种叶栅都有一个最佳的相 对节距，其对应叶栅的效率最高。只要偏离这一最佳值，都会引起损失，造成效率下降 。 （3） 轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失：蒸汽从动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、静轴向间隙中必然产生离心力作用，而产生径向流动。径向流动就会造成损失。而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大 。 因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级的来进行设计。就必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片，即扭叶片。扭叶片加工困难，制造成本高。长叶片级的设计普遍采用径向平衡法。这种设计方法的核心问题就是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件。建立径向平衡条件，建立径向平衡方程式，然后求解径向平衡方程式，由此得出汽流参数沿叶高的变化规律。径向平衡法有简单径向平衡法和完全径向平衡法。 2.7 级的二维和三维热力设计 * 一 ，简 单 径 向 平 衡 法 简 单 径 向 平 衡 法 是 假 设 动 、 静 叶 栅 轴 向 间 隙 中 汽 流 作 轴 对 称 的 圆 柱 面 流 动 ， 其 径 向 分 速 为 零 ， 子 午 线 曲 线 半 径 无 穷 大 。 求 得 的 简 单 径 向 平 衡 方 程 式 为 ： 喷 嘴 出 口 轴 向 间 隙 ： 动 叶 出 口 轴 向 间 隙 ： 上 二 式 中 ， p ------ 蒸 汽 压 力 ； r ------- 级 的 半 径 ； v ----- 蒸 汽 比 容 。 2.7 级的二维和三维热力设计 * 二 ，完 全 径 向 平 衡 法 完 全 径 向 平 衡 法 认 为 ， 在 动 、 静 叶 栅 轴 向 间 隙 中 ，圆 周 方 向 的 流 面 是 一 个 轴 对 称 的 任 意 回 转 面 。完 全 径 向 平 衡 方 程 式 为 ： 式 中 ， ? ------ 蒸 汽 密 度 ； ----- 汽 流 圆 周 分 速 、 子 午 分 速 ； ------ 子 午 分 速 对 Z 轴 的 倾 角 ； R ------- 流 面 上 某 点 的 曲 率 半 径 。 用简单径向平衡法设计所得到的流型有：理想等环量流型、等角流型、喷嘴出口等环量和动叶出口连续流流型、等密流流型。用完全径向平衡法导出的 流型有：三元流流型、可控涡流型 。 2.7 级的二维和三维热力设计 * 补充：高效新叶型的开发与应用 1、SCHLIST叶型（平