热能与动力工程概论 教学课件 吕太 第八章 热能动力装置通用设备.pptVIP

第八章 热能动力装置通用设备 一、热能动力装置系统与辅机概述 (2) 轴流式泵与风机的工作原理 如图8-3（b）所示，流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力（叶轮中的流体绕流叶片时，根据流体力学知道，流体对叶片产生一个升力，同时根据作用力与反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等、方向相反的力，即这一推力），此叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。 (3) 混流式泵与风机的工作原理 和离心式泵与风机相比，混流式泵与风机流量较大、能头较低；但和轴流式泵与风机相比，混流式泵与风机却又流量较小、能头较高。总之，从性能上看，它是介于离心式和轴流式之间的一种泵与风机。而其叶轮形状图8-3（c）和工作原理也都具有两者的特点。 (1) 单个叶轮 轴流风机单个叶轮型式如图8-16(a)所示，在风机机壳中只有一个叶轮，这是轴流风机最简单的结构型式。 一般情况下，流体沿轴向进入叶轮，而以绝对速度 流出叶轮。由叶轮出口速度三角形可见，流体流出叶轮后存在圆周分速度 使流体产生绕轴的旋转运动。 的存在伴随有能量损失。若减少出口旋转运动速度 ，则流体通过叶轮所获得的能量也要减少。因此，这种型式风机效率不高，一般 为70%～80%。但是，它结构简单，制造方便，适用于小型低压轴流通风机。 (2) 单个叶轮后设置导叶 单个叶轮后设置导叶型式如图8-16(b)所示。鉴于单个叶轮型式的缺点，在叶轮后放置导叶。 流体从叶轮流出时有圆周分速度，但流经导叶后改变了流动方向，将流体的旋转运动的动能转换为压力能，最后流体以 沿轴向流出。这种型式的轴流风机的效率优于单个叶轮型式，一般 为80%～88%，最高效率可达到90%。在轴流通风机中得到普遍应用。目前，火力发电厂的轴流送引风机大都采用这种型式。 (3) 单个叶轮前设置导叶 如图8-16(c)所示，在设计工况下叶轮出口的绝对速度没有旋转运动分量，叶栅反作用度 大于1。因为在前置导叶作用下使流体在进入叶轮之前首先产生与叶轮旋转方向相反的负预旋，即 ＜0。负预旋速度在设计工况下，被叶轮校直，使流体沿轴向流出，即流体在叶轮出口的圆周分速度 = 0，此时出口速度三角形如图8-16(c)实线所示。由于叶轮进口相对速度 1较大，因此流动效率较低。然而，采用这种型式布置还有以下的优点： 1) 在流体获得同样的能量下，则叶轮尺寸可减小，风机体积亦相应减小。 2) 若导叶做成可转动的，则可进行工况调节。同时，当流量变化时流体对叶片的冲角变动较小，运动较稳定。 (4) 单个叶轮前、后均设置导叶 单个叶轮前、后均设置导叶的结构结构型式，如图8-16(d)所示。这种型式是单个叶轮后置导叶和前置导叶两种型式的综合，前置导叶若做成可转动的，则可进行工况调节，后置导叶又可以对从叶轮流出的圆周分速度进行校直，其效率为82%～85%。这种型式如果前置导叶可调，则轴流风机在变工况状态下工作，有较好的效果。 (5) 多级轴流风机型式 普通轴流风机只有一级叶轮，但是随着火力发电厂单机容量的增大，以及增设脱硫装置等设备的原因，使烟风道阻力增大，需要有可产生较高压力的轴流风机。而单级轴流风机，受到叶轮尺寸、转速等因素的限制，它的全压不可能很高。为此，需要用多级轴流风机来满足锅炉的送风、引风要求。在多级轴流风机中，目前二级轴流风机应用比较广泛。图8-17所示为二级轴流风机示意图。二级轴流风机也可以在首级叶轮前装置导叶。 导叶的作用是确定流体通过叶轮前或后的流动方向，使流体以最小的损失获得最大的能量，对于后导叶还有将旋转运动的动能转换为压力能的作用。前导叶若做成可转动的还可对轴流风机的工况进行调节。 导叶叶型有机翼型和圆弧板型。导叶高度与动叶要相适应，安装在叶轮前或后的定子上。导叶与动叶之间的间隙对风机的效率有一定的影响，间隙过大自然影响风机的效率，而间隙又不能太小，否则动静之间将产生摩擦和碰撞。 集流器的作用主要是保证流体以最小的损失、均匀分布的压力和速度进入风机的叶轮。它安装在轴流风机叶轮入口。轴流风机的集流器如图8-19所示，轴流风机集流器入口前一般有进气箱。进气箱的形状应使气流平顺地进入集流器，使集流器进口气流有均匀的速度场与压力场。 (4) 扩压器 扩压器的作用是将流体的动能部分地转换为压力能。如图8-20所示，它的结构形式有筒形和锥形。从扩压功能上看，它有内扩、外扩和内外同时扩展几种型式。其扩展角度要避免流体的边界层分离，以保证扩压器内流动损失最小、扩压效果好为目的。扩散角度可取在5°～20°范围，大多数情况下可在在7°～9°范围内选取。 我国风机制造业在引进吸收国外轴流风机先进制造技