汽轮机-第一章.ppt

第一章 汽轮机级的工作原理 第一节 概述 第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动 第三节 级的轮轴功率和轮轴效率 第四节 叶栅的汽动特性 第五节 级内损失和级的相对内效率 第六节 级的热力设计原理 第七节 级的热力计算示例 第八节 扭叶片级 第一节 概 述 通流部分----汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分，它包括主汽门，调节汽门，进汽导管，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。 汽轮机的级----是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。 工作过程---蒸汽在喷嘴(nozzle)中降压增速，热力势能转变为汽流的动能;在动叶(blade)中一方面继续降压增速，热力势能转变为汽流的动能，另一方面汽流在动叶中改变运动方向，将动能转换成转子的旋转机械能。前者属于反动能，后者属于冲动能。 蒸汽膨胀增速的条件----一是有压差存在，另一是合理的汽流通道结构。 动、静叶栅几何参数----平均直径dm，叶片高度l ，叶栅节距t，叶栅宽度B，叶栅通道进口宽度a,出口宽度a1和a2，叶型弦长b和出口边厚度，出口汽流角. 二、热力过程分析 理想过程----无不可逆损失的等熵过程。 实际过程----存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为热能。 喷嘴(或动叶)效率----实际焓降与理想焓降之比 喷嘴损失 动叶损失 B.反动度----或反动率,表征蒸汽在动叶通道中的膨胀程度,定义为动叶中的理想焓降与级的等熵绝热焓降之比,用Ω来表示.即 反动级----Δhn=Δhb=Δht，动静叶中焓降相等. 结构特点:动、静叶通道的截面基本相同； 流动特点:动、静叶中增速相等. 冲动级----膨胀主要发生于喷嘴中,一般Ω＝0.05～0.30 复速级----由固定的喷嘴叶栅、导向叶栅和安 装在同一叶轮上的两列动叶栅所组成的级称为复 速级，又称双列速度级。 级的类型和特点 三、级的简化一元流模型和基本方程式 A.简化的一元流模型 基本假设：①流动是稳定的②流动是绝热的③ 流动是一元的④工质是理想气体 B.基本方程式 基本方程：连续性方程 Gv=Ac 能量方程 状态或过程方程pv=RT 第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程 喷嘴出口汽流速度 喷嘴压比 即喷嘴后压力与喷嘴前滞止压力之比 在喷嘴的实际流动过程中，蒸汽粘性所产 生的摩擦等损失是蒸汽出口速度由c1t见效 为c1即 Φ称为喷嘴速度系数 喷嘴损失 渐缩喷嘴速度系数Φ随叶片高度ln的变化曲线 喷嘴中蒸汽参数.流速与等比熵比焓降的关系 喷嘴中的气流的临界状态 临界速度 临界压力 临界压比 喷嘴的通流能力 　 喷嘴和动叶的流量系数 彭台门系数（喷嘴的实际流量与喷嘴临界流量之比) 二、蒸汽在喷嘴斜切部分内的膨胀 三、蒸汽在动叶通道中的通流能力 动叶出口汽流的理想相对速度 实际相对速度 动叶能量损失为 第三节 级的轮周功率和轮周效率 一、蒸汽作用在动叶栅上的力轮周功率 二、轮周效率 对于冲动级，由于动叶转折较大，所以β1和β2较小，做功能力较大；而对于反动级，由于动叶转折较冲动级小，所以β1和β2较大，做功能力较小 因此，E0= δhc0+Δht0 - μ1δhc2 =Δht0 - μ1δhc2 以能量平衡方式表示的轮周效率 喷嘴损失系数： 动叶损失系数： 余速损失系数： 轮周效率的各损失系数的表示： 三、轮周效率与速比的关系 速比 假想速比---即轮周速度与级假想速度之比. 最佳速比---对应与最高轮周效率的速比. 于是最佳速比 反动级的叶栅汽道与速度三角形 2.反动级 》对于典型反动级，喷嘴与动叶中的 比焓降相等，即反动度为0.5。 》为了制造方便，喷嘴与动叶采用同 一叶型．即α1=β2，w2=c1。 》此时喷嘴与动叶的速度系数大致相 等，即φ=ψ。 》假设余速动能全部为下一级所利用， 即μ1=1。 在这些条件下,则有α1=β2 ，w2=c1, φ=ψ，w1=c2 ， μ1=1. 用解析法可求反动级的轮周效率与速比的关系:从而求得余速全部利用时,反动级的最佳速比为: 反动级的最佳假想速比： 3.冲动级 冲动级的反动度一般在0.05-0.30之间,对于余速可被利用的的冲 动级,根据速度三角形和这种级的特点,可推导出它轮周效率的表 达式: 4.复速级 右图为复度级的速度三角形， 其上部为第一列动叶的进口、 出口速度三角形，下部则为第 二列动叶的进口、出口速度三 角形。 复速级的轮周功等于两列动叶 栅轮周功之和: 为了分析复速级的最佳速比,特 做如下简化: 复速