第三章多级汽轮机.pptx

透平机械原理第三章 多级汽轮机热工与动力系统研究所盛德仁 教授E-mail: shengdr@zju.edu.cn联系电话： ，§1. 多级汽轮机的工作过程 ↑↑（余速损失、冲波损失）↑↑Pi↑↑( , )↑↑?单级汽轮机功率受到限制为了保证汽轮机的高效率和增大汽轮机的单机功率，必须采用多级汽轮机，使蒸汽焓降在多级汽轮机中逐级利用，保证每一级都在最佳速比附近工作。一、多级汽轮机的特点和工作过程（一）、多级汽轮机的特点效率高 1、提高循环热效率：提高蒸汽进口参数，降低出口参数； 回热循环和中间再热循环。 2、提高相对内效率： (1).保证每一级都在 下工作；(2).余速利用；(3).叶高损失小；(4).重热系数的利用。投资减小 单位功率的投资（造价、材料消耗、占地面积）减小，机组功率越大，单位功率的投资越小。存在问题 (1).增加一些附加损失，隔板漏汽损失，轴封漏汽损失，湿汽损失； (2).级数增多，增加了机组长度和质量； (3).对汽轮机主要零部件金属材料要求提高； (4).零部件增多。一、多级汽轮机的特点和工作过程（二）、多级汽轮机的工作过程多级汽轮机形式：冲动式汽轮机，由冲动式级排列而成； 反动式汽轮机，由反动式级排列而成。冲动式汽轮机由调节级和若干个压力级组成，每两个叶轮之间被隔板分开。在隔板上装有喷嘴（静叶），在隔板内圆上装有汽封片，以减少级内漏汽。蒸汽依次通过各级作功，直至最后由末级动叶排出。整个汽轮机功率就是各级功率之和。反动式汽轮机的调节级用冲动级，转子一般为转鼓型，以减小轴向推力。一、多级汽轮机的特点和工作过程（一）、多级汽轮机的工作过程一、多级汽轮机的特点和工作过程（一）、多级汽轮机的工作过程一、多级汽轮机的特点和工作过程（一）、多级汽轮机的工作过程 1、高压段（高压缸） 容积流量（Gv）较小，通流面积较小，对于小容量汽轮机为了有足够大的喷嘴高度，常采用部分进汽，也采用较小的喷嘴出汽角，直叶片。 2、? 低压段（低压缸） 容积流量（Gv）很大，通流面积很大，必定是全周进汽，叶片高度很大，采用较大的喷嘴出汽角，扭叶片，存在湿汽损失。 3、? 中压段（中压缸） 介于高压段与低压段之间，容积流量较大，一般采用全周进汽，也没有进入湿蒸汽区，没有湿汽损失，中压段内效率最高。二、多级汽轮机的重热现象 前面各级没有损失时的各级理想焓降 在蒸汽h－s图上的等压线，沿熵增方向逐渐扩张，即等压线之间的理想焓降，随熵的增大而有所增大。这样上一级的损失造成熵增大，将使后面几级的理想焓降增大，这种现象称为“重热现象”。以4个级的多级汽轮机为例前面各级有损失时的各级理想焓降二、多级汽轮机的重热现象 整机的理想比焓降 汽轮机级中实际存在着级内损失，各级的累计理想比焓降 多级汽轮机的重热系数假设各级具有相同的相对内效率 ：则各级的有效焓降： ， ……整机有效焓降：整机相对内效率：二、重热现象和重热系数 前面各级的损失，被后面各级利用，使得整台多级汽轮机的相对内效率大于各级的平均相对内效率。但是，决不能认为重热系数 a 越大，多级汽轮机效率越高。这是因为重热系数 a 的增大（很少量），是由于前面各级损失增大所致，重热现象只能利用总损失中的一小部分。重热系数越大，整台汽轮机相对内效率就越低。 级的相对内效率降低10％左右，重热系数只增大2％左右。式中：k＝0.2（过热蒸汽区） k＝0.12（饱和蒸汽区）重热系数：①与级数有关， ； ②与级相对内效率有关， ； ③与蒸汽状态点有关。三、多级汽轮机的余速利用在多级汽轮机中，上一级实际膨胀终止状态点是下一级初始状态点，前一级排汽就是后一级进汽，前一级的余速可以被后一级部分或全部利用。多级汽轮机余速利用，使得各级速度比x1在实用变工况范围之内，对级轮周效率ηu的影响有所减弱。余速利用使得级的轮周效率ηu提高，最佳速比(x1)op也有所增大。§2.多级汽轮机的损失及汽轮机装置效率一、汽轮机轴封系统及前、后轴封的漏汽损失 转子引出汽缸处，为使转子转动时不发生动静间摩擦，两者之间需留有一定间隙。在高、中压缸两端，蒸汽会通过这一间隙往外泄漏，减少汽轮机作功蒸汽量，泄漏蒸汽还会污染运行厂房及设备、仪器等。在低压缸两端，汽缸内压力低于大气压力，外界空气会通过这一间隙漏入低压缸内，破坏凝汽器真空，增大抽气设备的负担。使汽轮机的功率和效率降低。在汽轮机各轴端需要设置轴端汽封（轴封）。轴封和相连的管道、附属设备组成汽轮机的轴封系统。§2.多级汽轮机的损失及汽轮机装置效率一、汽轮机轴封系统及前、后轴封的漏汽损失 轴封系统