汽轮机的工作原理学习教案.pptx

会计学1汽轮机的工作汽轮机的工作(gngzu)原理原理第一页，共74页。汽轮机外形汽轮机外形(wi xn)第1页/共74页第二页，共74页。单缸、单排汽口汽轮机单缸、单排汽口汽轮机第2页/共74页第三页，共74页。多缸、多排汽口汽轮机多缸、多排汽口汽轮机第3页/共74页第四页，共74页。汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理(yunl)第一节第一节 概述概述 一、汽轮机的级、级内能量转换过程(guchng)1、汽轮机的级：静叶栅 动叶栅 是汽轮机作功的最小单元。第4页/共74页第五页，共74页。汽轮机的基本汽轮机的基本汽轮机的基本汽轮机的基本(jbn)(jbn)作功单元作功单元作功单元作功单元“级级级级”n n能量转换的主要部件是一组喷管和一圈动叶，由它们组合而能量转换的主要部件是一组喷管和一圈动叶，由它们组合而成的工作单元，称为成的工作单元，称为(chn(chn wi)wi)汽轮机的一个汽轮机的一个“级级”。第5页/共74页第六页，共74页。2、级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能(dngnng)，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能(dngnng)转变为旋转机械能。第6页/共74页第七页，共74页。第7页/共74页第八页，共74页。3 3、冲动级：、冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力作用于叶片上，被称为冲动力(dngl)(dngl)。这时蒸汽在汽。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。第8页/共74页第九页，共74页。4 4、反动级：、反动级：、反动级：、反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者膨胀加速，前者膨胀加速，前者膨胀加速，前者(qin zh)(qin zh)会对叶片产生一个冲动力，后会对叶片产生一个冲动力，后会对叶片产生一个冲动力，后会对叶片产生一个冲动力，后 者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。第9页/共74页第十页，共74页。第10页/共74页第十一页，共74页。二、级的反动二、级的反动二、级的反动二、级的反动(f(f ndng)ndng)度度度度 蒸汽在动叶通道蒸汽在动叶通道(tngdo)(tngdo)内膨胀时的理想内膨胀时的理想焓降焓降hbhb，和在整个级的和在整个级的滞止理想焓降滞止理想焓降ht*ht*之比，之比，即即第11页/共74页第十二页，共74页。(一一)冲动冲动(chngdng)(chngdng)级与反动级级与反动级三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型(lixng)(lixng)冲动冲动(chngdng)级级复速级复速级反动级反动级第12页/共74页第十三页，共74页。冲动冲动冲动冲动(chngdng)(chngdng)级级级级1 1、纯冲动级（、纯冲动级（m=0m=0）特点：蒸汽在喷咀叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀，只改变方特点：蒸汽在喷咀叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀，只改变方 向。向。P1=P2 h b=0 h*n=h*t P1=P2 h b=0 h*n=h*t 作功能力大，效率较低，作功能力大，效率较低，C2C2较大。较大。2 2、带反动度的冲动级、带反动度的冲动级(0m0.5)(0mP2 h b0 P1P2 h b0 具有冲动级作功能力大和反动级效率高的特点。具有冲动级作功能力大和反动级效率高的特点。3 3、复速级（双列冲动级）、复速级（双列冲动级）特点：蒸汽在喷咀中膨胀，在第一列动叶栅中作一部分特点：蒸汽在喷咀中膨胀，在第一列动叶栅中作一部分(b fen)(b fen)功，在固定的功，在固定的 导向叶栅中改变蒸汽流动方向，在第二列动叶栅内继续导向叶栅中改变蒸汽流动方向，在第二列动叶栅内继续作功，作功，它的作功能力比单列冲动级要大，但效率低，一般用于它的作功能力比单列冲动级要大，但效率低，一般用于中、小中、小 型机组上。型机组上。第13页/共74页第十四页，共74页。冲动冲动(chngdng)级级复速级复速级第14页/共74页第十五页，共74页。反动反动反动反动(fndng)(fndng)(fndng)(fndng)级（级（级（级（m=0.5m=0.5m=0.5m=0.5）n n特点：蒸汽一半在喷咀叶栅中膨胀，特点：蒸汽一半在喷咀叶栅中膨胀，另一半在动叶栅中膨胀。另一半在动叶栅中膨胀。n n P1P2 P1P2 n n h b=h*n=0.5h*t h b=h*n=0.5h*tn n 反动级效率反动级效率(xio l(xio l)比冲动级高，比冲动级高，但作功能力较小。但作功能力较小。反动反动(fndng)级级第15页/共74页第十六页，共74页。(二二)压力压力(yl)(yl)级与速度级级与速度级三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型(lixng)(lixng)压力级压力级以利用级组中合理以利用级组中合理(hl)分配的压力分配的压力降或焓降为主的级。（效率高，单列级）降或焓降为主的级。（效率高，单列级）速度级速度级以利用蒸汽流速为主的级。（做功能以利用蒸汽流速为主的级。（做功能力大）力大）双列速度级双列速度级 多列速度级多列速度级第16页/共74页第十七页，共74页。(三三)调节调节(tioji)(tioji)级与非调节级与非调节(tioji)(tioji)级级三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型三、汽轮机级的类型(lixng)(lixng)调节调节(tioji)级级通流面积可以随负荷变通流面积可以随负荷变化的级。（第一级）化的级。（第一级）非调节级非调节级通流面积不随负荷变化的级（第一通流面积不随负荷变化的级（第一级以后的各级）级以后的各级）复速级复速级 单列级单列级第17页/共74页第十八页，共74页。四、研究级内工作过程的基本方法四、研究级内工作过程的基本方法四、研究级内工作过程的基本方法四、研究级内工作过程的基本方法 1.1.基本假设基本假设基本假设基本假设 流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三元流动的实流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三元流动的实流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三元流动的实流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三元流动的实际流体。为了研究方便际流体。为了研究方便际流体。为了研究方便际流体。为了研究方便(fngbin)(fngbin)，特作如下假设：，特作如下假设：，特作如下假设：，特作如下假设：（1 1）蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意）蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意）蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意）蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。点的蒸汽参数不随时间变化而改变。点的蒸汽参数不随时间变化而改变。点的蒸汽参数不随时间变化而改变。（2 2）蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，）蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，）蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，）蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。（3 3）蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时）蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时）蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时）蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时与外界没有热交换。与外界没有热交换。与外界没有热交换。与外界没有热交换。第18页/共74页第十九页，共74页。2、基本(jbn)方程 （1）连续性方程 微分形式 （2）运动方程 （3）能量方程 （4）状态方程第19页/共74页第二十页，共74页。第二节第二节第二节第二节 蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽(zhn(zhn q)q)在汽轮机级中的流动在汽轮机级中的流动在汽轮机级中的流动在汽轮机级中的流动第20页/共74页第二十一页，共74页。一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程 喷喷嘴嘴的的作作用用是是让让蒸蒸汽汽在在其其通通道道中中流流动动(lidng)时时得得到到膨膨胀胀加加速速，将将热热能能转转变变为为动动能能。喷喷嘴嘴是是固固定定不不动动的的，蒸蒸汽汽流流过过时时，不不对对外外作作功功，W=0；同同时时与与外外界界无无热热交交换换，q=0。则根据能量方程式。则根据能量方程式，有，有 对对于于过过热热蒸蒸汽汽，可可近近似似看看做做理理想想气气体体，则上式可写成：则上式可写成：第21页/共74页第二十二页，共74页。（一）喷嘴中的汽流速度（一）喷嘴中的汽流速度（一）喷嘴中的汽流速度（一）喷嘴中的汽流速度 1.1.喷嘴出口汽流的理想速度：喷嘴出口汽流的理想速度：喷嘴出口汽流的理想速度：喷嘴出口汽流的理想速度：在进行在进行在进行在进行(jnxng)(jnxng)喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数是已知的喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数是已知的喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数是已知的喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数是已知的条件。按等熵过程膨胀，根据能量方程，喷嘴出口汽流理想条件。按等熵过程膨胀，根据能量方程，喷嘴出口汽流理想条件。按等熵过程膨胀，根据能量方程，喷嘴出口汽流理想条件。按等熵过程膨胀，根据能量方程，喷嘴出口汽流理想速度速度速度速度或者(huzh)第22页/共74页第二十三页，共74页。当用下角当用下角0 0与与1 1分别表示喷嘴进出口分别表示喷嘴进出口(ch k(ch k u)u)处的状态处的状态时，上式表明，蒸汽在喷嘴出口时，上式表明，蒸汽在喷嘴出口(ch k(ch k u)u)处的动能是处的动能是由喷嘴进口和出口由喷嘴进口和出口(ch k(ch k u)u)的蒸汽参数决定的，并和的蒸汽参数决定的，并和喷嘴进口蒸汽的动能有关。当喷嘴进口蒸汽动能很小，喷嘴进口蒸汽的动能有关。当喷嘴进口蒸汽动能很小，并可忽略不计时，喷嘴出口并可忽略不计时，喷嘴出口(ch k(ch k u)u)的蒸汽流速仅是的蒸汽流速仅是热力学参数的函数。若喷嘴进口蒸汽的动能不能忽略热力学参数的函数。若喷嘴进口蒸汽的动能不能忽略不计，那么我们可以假定这一动能是由于蒸汽从某一不计，那么我们可以假定这一动能是由于蒸汽从某一假想状态假想状态0*0*等比熵膨胀到喷嘴进口状态等比熵膨胀到喷嘴进口状态0 0时所产生的，时所产生的，在这一假想状态下，蒸汽的初速为零。换言之，参数在这一假想状态下，蒸汽的初速为零。换言之，参数p0*p0*、v0*v0*是以初速是以初速c0c0从从p0p0、v0v0等比熵滞止到速度为零等比熵滞止到速度为零时的状态，我们称时的状态，我们称p0*p0*、v0*v0*、h0*h0*等为滞止参数。滞等为滞止参数。滞止参数在止参数在h-sh-s图上的表示如图所示图上的表示如图所示 。上两式可写为：上两式可写为：和第23页/共74页第二十四页，共74页。2.喷嘴出口汽流实际速度：喷嘴出口汽流实际速度：实际流动是有损失实际流动是有损失(snsh)的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用喷嘴速度系数喷嘴速度系数来考查两者之间的差别（通常取来考查两者之间的差别（通常取=0.97)。这样，喷嘴出。这样，喷嘴出口的汽流实际速度为口的汽流实际速度为蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能(dngnng)的损失称为 喷嘴损失，用 表 示：喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为(chn wi)喷嘴能量损失系数，用 表示第24页/共74页第二十五页，共74页。n n影响速度系数的因素有：喷嘴高度影响速度系数的因素有：喷嘴高度(god)(god)、叶型、叶型、汽道形状、表面粗糙度、前后压力等。汽道形状、表面粗糙度、前后压力等。n n速度系数与叶高的关系曲线如下图：速度系数与叶高的关系曲线如下图：第25页/共74页第二十六页，共74页。(一一一一)动叶进出口汽流速度动叶进出口汽流速度动叶进出口汽流速度动叶进出口汽流速度(sd)(sd)(sd)(sd)三角形三角形三角形三角形 1 1 1 1、喷嘴、喷嘴、喷嘴、喷嘴(pnzu)(pnzu)(pnzu)(pnzu)、动叶及汽流流动特性、动叶及汽流流动特性、动叶及汽流流动特性、动叶及汽流流动特性动叶以圆周速度动叶以圆周速度动叶以圆周速度动叶以圆周速度u u u u旋转；旋转；旋转；旋转；从喷嘴从喷嘴从喷嘴从喷嘴(pnzu)(pnzu)(pnzu)(pnzu)中以绝对速度中以绝对速度中以绝对速度中以绝对速度c1c1c1c1流出的汽流相对于动叶有一流出的汽流相对于动叶有一流出的汽流相对于动叶有一流出的汽流相对于动叶有一个相对运动和相应的相对速度个相对运动和相应的相对速度个相对运动和相应的相对速度个相对运动和相应的相对速度w1w1w1w1；流入本级动叶；流入本级动叶；流入本级动叶；流入本级动叶；汽流以相对速度汽流以相对速度汽流以相对速度汽流以相对速度w2w2w2w2离开动叶，由于动叶以圆周速度离开动叶，由于动叶以圆周速度离开动叶，由于动叶以圆周速度离开动叶，由于动叶以圆周速度u u u u旋转，故旋转，故旋转，故旋转，故其出口绝对速度为其出口绝对速度为其出口绝对速度为其出口绝对速度为c2c2c2c2；流入下级静叶（喷嘴；流入下级静叶（喷嘴；流入下级静叶（喷嘴；流入下级静叶（喷嘴(pnzu)(pnzu)(pnzu)(pnzu)）；）；）；）；由由由由c c c c、w w w w、u u u u构成速度三角形，如下图。构成速度三角形，如下图。构成速度三角形，如下图。构成速度三角形，如下图。2 2 2 2、速度三角形的构成、速度三角形的构成、速度三角形的构成、速度三角形的构成 动叶入口速度三角形：动叶入口速度三角形：动叶入口速度三角形：动叶入口速度三角形：c1 c1 c1 c1、w1w1w1w1、u u u u 动叶出口速度三角形：动叶出口速度三角形：动叶出口速度三角形：动叶出口速度三角形：c2 c2 c2 c2、w2w2w2w2、u u u u二、蒸汽二、蒸汽(zhn q)(zhn q)在动叶中的流动和能量在动叶中的流动和能量转换过程转换过程第26页/共74页第二十七页，共74页。符号说明符号说明符号说明符号说明(shumng):(shumng):C1 C1：喷嘴出口汽流的绝对：喷嘴出口汽流的绝对：喷嘴出口汽流的绝对：喷嘴出口汽流的绝对速度速度速度速度 w1 w1：喷嘴出口汽流的相对：喷嘴出口汽流的相对：喷嘴出口汽流的相对：喷嘴出口汽流的相对速度速度速度速度 C2 C2：动叶出口汽流的绝对：动叶出口汽流的绝对：动叶出口汽流的绝对：动叶出口汽流的绝对速度速度速度速度 w2 w2：动叶出口汽流的相对：动叶出口汽流的相对：动叶出口汽流的相对：动叶出口汽流的相对速度速度速度速度 u u：圆周速度。：圆周速度。：圆周速度。：圆周速度。一般一般(ybn)情情况下：况下：第27页/共74页第二十八页，共74页。蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽(zhn(zhn q)q)在动叶中的流动在动叶中的流动在动叶中的流动在动叶中的流动 蒸汽在喷嘴中从压力蒸汽在喷嘴中从压力p0p0膨胀到出口压力膨胀到出口压力 p1p1，以速度，以速度c1c1流向动叶栅。当蒸汽通过流向动叶栅。当蒸汽通过(tnggu)(tnggu)动叶时，一般还要继续膨胀，动叶时，一般还要继续膨胀，压力由压力由p1p1降到降到p2.p2.如图所示级的热力过程，如图所示级的热力过程，则此时级的滞止理想比焓降则此时级的滞止理想比焓降ht*ht*为：为：sh0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhb近似认为(rnwi)与hb相等第28页/共74页第二十九页，共74页。hsh2p22h2thb1p1P1*1*h1h1*2h*bw12/2h0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhbs蒸汽(zhn q)在动叶中的热力过程 蒸汽(zhn q)在级中的热力过程第29页/共74页第三十页，共74页。3 3 3 3、速度、速度、速度、速度(sd)(sd)(sd)(sd)三角形的计算三角形的计算三角形的计算三角形的计算第30页/共74页第三十一页，共74页。动叶速度(sd)系数。动叶损失(snsh)：第31页/共74页第三十二页，共74页。1 1、蒸汽、蒸汽、蒸汽、蒸汽(zhn(zhn q)q)对动叶的作用力对动叶的作用力对动叶的作用力对动叶的作用力uzFzFuFb21P2P1c2c1abcdu蒸汽流过动叶栅的汽流图(二二)蒸汽蒸汽(zhn q)(zhn q)对动叶的轮周功率对动叶的轮周功率第32页/共74页第三十三页，共74页。作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转机械功的切向力机械功的切向力机械功的切向力机械功的切向力(又称轮周力又称轮周力又称轮周力又称轮周力)和不产生机械和不产生机械和不产生机械和不产生机械功的轴向力。由动量定律功的轴向力。由动量定律功的轴向力。由动量定律功的轴向力。由动量定律(dngl)(dngl)(dngl)(dngl)求得。利求得。利求得。利求得。利用速度三角形关系进行计算。用速度三角形关系进行计算。用速度三角形关系进行计算。用速度三角形关系进行计算。动叶栅进出口速度(sd)三角形第33页/共74页第三十四页，共74页。轮周力轮周力FuFu：是对动叶做功：是对动叶做功(zugng)(zugng)的力的力设设tt时间内流过动叶的蒸汽量为时间内流过动叶的蒸汽量为mm，切向和轴向的动量，切向和轴向的动量(dngling)(dngling)变化为：变化为：绝对坐标系：绝对坐标系：相对坐标系：相对坐标系：切向切向 切向切向轴向轴向 轴向轴向令令G=m/tG=m/t为单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量，由速为单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量，由速度度(sd)(sd)三角形可得到：三角形可得到：第34页/共74页第三十五页，共74页。轴向作用力轴向作用力轴向作用力轴向作用力FzFzFzFz：产生：产生：产生：产生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)轴向推力不做功轴向推力不做功轴向推力不做功轴向推力不做功式中：全周式中：全周(qun zhu)(qun zhu)进汽：进汽：Az=dmlbAz=dmlb 部分进汽：部分进汽：Az=dmlbeAz=dmlbe蒸汽对动叶总作用力蒸汽对动叶总作用力FbFb第35页/共74页第三十六页，共74页。轮周功率轮周功率轮周功率轮周功率(gngl)(gngl)(gngl)(gngl)n n概念：单位时间内蒸汽推动概念：单位时间内蒸汽推动(tu dng)叶轮旋转所作出的机叶轮旋转所作出的机械功称为轮周功率。械功称为轮周功率。n n 注意点：注意点：1kg蒸汽产生的轮周蒸汽产生的轮周功功Wu等于级的轮周有效比焓降等于级的轮周有效比焓降hu。n n 计算式计算式第36页/共74页第三十七页，共74页。分析分析(fnx)n n轮周功的意义轮周功的意义轮周功的意义轮周功的意义(yy)(yy)：由：由：由：由喷嘴带进动叶的蒸汽动能喷嘴带进动叶的蒸汽动能喷嘴带进动叶的蒸汽动能喷嘴带进动叶的蒸汽动能与动叶获得的蒸汽动能之与动叶获得的蒸汽动能之与动叶获得的蒸汽动能之与动叶获得的蒸汽动能之和，减去蒸汽离开动叶所和，减去蒸汽离开动叶所和，减去蒸汽离开动叶所和，减去蒸汽离开动叶所带走的动能。带走的动能。带走的动能。带走的动能。l 利用(lyng)速度三角形得第37页/共74页第三十八页，共74页。结论结论(jiln)n n 级的做功(zugng)能力，即轮周功的大小与动叶进出口汽流角1和2有关，一般而言有n n 冲动级：由于动叶转折较大，所以1和2较小，做功(zugng)能力较大；n n反动级：由于动叶转折较冲动级小，所以1和2较大，做功(zugng)能力较小；第38页/共74页第三十九页，共74页。作业作业(zuy)1 1 1 1、国产汽轮机型号的表示方法是什么？根据国产汽轮机型号的表示方法，、国产汽轮机型号的表示方法是什么？根据国产汽轮机型号的表示方法，、国产汽轮机型号的表示方法是什么？根据国产汽轮机型号的表示方法，、国产汽轮机型号的表示方法是什么？根据国产汽轮机型号的表示方法，说明下列汽轮机的型号提供了汽轮机设备的哪些基本特征？说明下列汽轮机的型号提供了汽轮机设备的哪些基本特征？说明下列汽轮机的型号提供了汽轮机设备的哪些基本特征？说明下列汽轮机的型号提供了汽轮机设备的哪些基本特征？（1 1 1 1）CC25-8.82/0.98/0.118-1CC25-8.82/0.98/0.118-1CC25-8.82/0.98/0.118-1CC25-8.82/0.98/0.118-1（2 2 2 2）CB25-8.83/1.47/0.49CB25-8.83/1.47/0.49CB25-8.83/1.47/0.49CB25-8.83/1.47/0.49（3 3 3 3）N300-16.7/537/537N300-16.7/537/537N300-16.7/537/537N300-16.7/537/5372 2 2 2、根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，如何、根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，如何、根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，如何、根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，如何(rh)(rh)(rh)(rh)划分汽轮机级的类划分汽轮机级的类划分汽轮机级的类划分汽轮机级的类型？各种类型级的特点是什么？型？各种类型级的特点是什么？型？各种类型级的特点是什么？型？各种类型级的特点是什么？第39页/共74页第四十页，共74页。作业作业(zuy)3 3、已知汽轮机某级的理想焓降为、已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg84.3 kJ/kg，初始动能，初始动能1.8 1.8 kJ/kgkJ/kg，反动度，反动度0.040.04，喷嘴速度系数，喷嘴速度系数=0.96=0.96，动叶速，动叶速度系数度系数=0.96=0.96，圆周速度为，圆周速度为171.8 m/s171.8 m/s，喷嘴出口角，喷嘴出口角1=151=15，动叶出口角，动叶出口角2=12=133，蒸汽流量，蒸汽流量(liling)G=4.8 kg/s(liling)G=4.8 kg/s。求：。求：（1 1）喷嘴出口相对速度？）喷嘴出口相对速度？（2 2）动叶出口相对速度？）动叶出口相对速度？（3 3）绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。）绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。（4 4）轮周功率？）轮周功率？第40页/共74页第四十一页，共74页。第三节第三节 级的轮周效率级的轮周效率(xio l)与最佳速度比与最佳速度比第41页/共74页第四十二页，共74页。一、级的轮周效率(xio l)定义：蒸汽在轮周上所做之功与整个级所消耗的蒸汽理想能量（级的理想能量）之比，即E0级的理想能量(nngling)，它包括热能和动能两部分，其表达式为第42页/共74页第四十三页，共74页。蒸汽(zhn q)在级内的焓降计算公式二、速度二、速度二、速度二、速度(sd)(sd)比及其与轮周效率的关系比及其与轮周效率的关系比及其与轮周效率的关系比及其与轮周效率的关系第43页/共74页第四十四页，共74页。级的有效焓降等于级的做功(zugng)能力。轮周效率和速度比的定义根据(gnj)能量平衡，级的有效焓降为 单位(dnwi)蒸汽量流过某级所产生的轮周功与蒸汽在该级中理想可用能之比，称为该级的轮周效率。第44页/共74页第四十五页，共74页。速度比x1=u/c1反映了余速损失(snsh)的大小假想速度(sd)比xa=u/ca,其中假想速度(sd)轮周效率与喷嘴能量损失(snsh)、动叶能量损失(snsh)和余速损失(snsh)有关。能量损失(snsh)与速度系数有关。叶栅确定以后，速度系数也就确定。余速损失(snsh)最小，轮周效率最大，如下图。第45页/共74页第四十六页，共74页。第46页/共74页第四十七页，共74页。u轮周效率(xio l)与速度比之间的关系(一)纯冲动(chngdng)级的最佳速度比第47页/共74页第四十八页，共74页。第48页/共74页第四十九页，共74页。由图可知：当由图可知：当290 时，时，c2最小，轮周效率最高，此时的速度最小，轮周效率最高，此时的速度(sd)比即为最佳速度比即为最佳速度(sd)比。由（比。由（b）图可知：）图可知：最佳速度(sd)比的物理意义为：使动叶出口的绝对速度(sd)c2的方向角 290，即轴向排汽，从而使c2值最小，轮周效率最高时的速度(sd)比。速度比x1与轮周效率 的关系可绘制成如右图所示的曲线(qxin)。它是一条抛物线。第49页/共74页第五十页，共74页。余速利用：余速利用：余速利用对轮周效率的影余速利用对轮周效率的影响：见右图。响：见右图。提高了级的轮周效率。提高了级的轮周效率。中间级效率曲线在最大值附中间级效率曲线在最大值附近变化平稳近变化平稳(pngwn)(pngwn)。使最佳速度比增大。使最佳速度比增大。理想(lxing)速度比xa：Xa与x1的关系(gun x)为：最佳理想速度比：第50页/共74页第五十一页，共74页。(二)反动(fndng)级的最佳速度比所以(suy)：则由 可得：第51页/共74页第五十二页，共74页。将 u 与x1、xa的关系(gun x)最佳速度比在不同的余速利用系数(l yn x sh)下随反动度的变化规律第52页/共74页第五十三页，共74页。(三)速度(sd)级（复速级）的最佳速度(sd)比为便于分析，对速度(sd)级做如下假设：（1）蒸汽只在喷嘴中膨胀（2）在级中没有能量损失(snsh)（3）各个进出口角度相等经过同样的分析可以得到：最佳假想速度比为第53页/共74页第五十四页，共74页。复速级和单列冲动(chngdng)级的轮周效率与速度比的关系 第54页/共74页第五十五页，共74页。第四节第四节第四节第四节 汽轮机的级内损失汽轮机的级内损失汽轮机的级内损失汽轮机的级内损失(s(s nsh)nsh)和级效和级效和级效和级效率率率率第55页/共74页第五十六页，共74页。(一一一一)叶栅损失叶栅损失叶栅损失叶栅损失1.1.叶型损失叶型损失叶型损失叶型损失（1 1）附面层中的摩擦损失）附面层中的摩擦损失）附面层中的摩擦损失）附面层中的摩擦损失（2 2）附面层分离）附面层分离）附面层分离）附面层分离(fnl)(fnl)时的涡流损失时的涡流损失时的涡流损失时的涡流损失（3 3）尾迹损失）尾迹损失）尾迹损失）尾迹损失2.2.冲波损失冲波损失冲波损失冲波损失3.3.叶端损失叶端损失叶端损失叶端损失 （1 1）端部附面层中的摩擦损失）端部附面层中的摩擦损失）端部附面层中的摩擦损失）端部附面层中的摩擦损失 （2 2）二次流损失）二次流损失）二次流损失）二次流损失一、级内损失一、级内损失一、级内损失一、级内损失(s(s nsh)nsh)级内损失主要有叶栅损失、余速损失、扇形(shn xn)损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失等 第56页/共74页第五十七页，共74页。第57页/共74页第五十八页，共74页。n n（二）余速损失（二）余速损失（二）余速损失（二）余速损失(s(s nsh)nsh)n n（三）扇形损失（三）扇形损失（三）扇形损失（三）扇形损失(s(s nsh)nsh)第58页/共74页第五十九页，共74页。n n（四）叶轮（四）叶轮（四）叶轮（四）叶轮(yln)(yln)摩擦损失摩擦损失摩擦损失摩擦损失 第59页/共74页第六十页，共74页。(五五五五)部分进汽损失部分进汽损失部分进汽损失部分进汽损失 如果如果如果如果(rgu)(rgu)(rgu)(rgu)将喷嘴布置在隔将喷嘴布置在隔将喷嘴布置在隔将喷嘴布置在隔板（或蒸汽室）的整个圆周板（或蒸汽室）的整个圆周板（或蒸汽室）的整个圆周板（或蒸汽室）的整个圆周上，使蒸汽沿整个圆周进汽，上，使蒸汽沿整个圆周进汽，上，使蒸汽沿整个圆周进汽，上，使蒸汽沿整个圆周进汽，这种进汽方式称为全周进汽。这种进汽方式称为全周进汽。这种进汽方式称为全周进汽。这种进汽方式称为全周进汽。为了增高喷嘴的高度，则将喷为了增高喷嘴的高度，则将喷为了增高喷嘴的高度，则将喷为了增高喷嘴的高度，则将喷嘴布置在部分圆周上，使蒸嘴布置在部分圆周上，使蒸嘴布置在部分圆周上，使蒸嘴布置在部分圆周上，使蒸汽沿部分圆弧进汽，这种进汽沿部分圆弧进汽，这种进汽沿部分圆弧进汽，这种进汽沿部分圆弧进汽，这种进汽方式称为部分进汽。汽方式称为部分进汽。汽方式称为部分进汽。汽方式称为部分进汽。第60页/共74页第六十一页，共74页。第61页/共74页第六十二页，共74页。(六六六六)漏汽损失漏汽损失漏汽损失漏汽损失(snsh)(snsh)(snsh)(snsh)第62页/共74页第六十三页，共74页。(七七七七)湿汽损失湿汽损失湿汽损失湿汽损失 (1)(1)湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽(zhn(zhn q)q)在喷在喷在喷在喷嘴中膨胀加速时，一部嘴中膨胀加速时，一部嘴中膨胀加速时，一部嘴中膨胀加速时，一部分蒸汽分蒸汽分蒸汽分蒸汽(zhn(zhn q)q)凝结凝结凝结凝结成水滴，使作功的蒸汽成水滴，使作功的蒸汽成水滴，使作功的蒸汽成水滴，使作功的蒸汽(zhn(zhn q)q)量减少。量减少。量减少。量减少。(2)(2)由于水滴本身不膨胀由于水滴本身不膨胀由于水滴本身不膨胀由于水滴本身不膨胀加速，所以悬浮在蒸汽加速，所以悬浮在蒸汽加速，所以悬浮在蒸汽加速，所以悬浮在蒸汽(zhn(zhn q)q)中的水滴是中的水滴是中的水滴是中的水滴是依靠蒸汽依靠蒸汽依靠蒸汽依靠蒸汽(zhn(zhn q)q)带带带带动的，因此主汽流要消动的，因此主汽流要消动的，因此主汽流要消动的，因此主汽流要消耗一部分动能。耗一部分动能。耗一部分动能。耗一部分动能。第63页/共74页第六十四页，共74页。n n（3）水滴进入动叶时正好）水滴进入动叶时正好(zhngho)冲击在动叶进口边背冲击在动叶进口边背弧上，阻止了叶轮的旋转，从而弧上，阻止了叶轮的旋转，从而消耗了一部分轮周功去克服这个消耗了一部分轮周功去克服这个阻力，造成损失阻力，造成损失 n n(4)湿蒸汽在喷嘴中膨胀时，由于湿蒸汽在喷嘴中膨胀时，由于汽态变化非常快，蒸汽的一部分汽态变化非常快，蒸汽的一部分还来不及凝结成水，汽化潜热没还来不及凝结成水，汽化潜热没有释放出来，形成了过饱和蒸汽有释放出来，形成了过饱和蒸汽或称过冷蒸汽，致使蒸汽的理想或称过冷蒸汽，致使蒸汽的理想焓降减小，形成过冷损失。焓降减小，形成过冷损失。第64页/共74页第六十五页，共74页。n n为了提高湿蒸汽级的效率为了提高湿蒸汽级的效率为了提高湿蒸汽级的效率为了提高湿蒸汽级的效率和防止动叶被水滴侵蚀和防止动叶被水滴侵蚀和防止动叶被水滴侵蚀和防止动叶被水滴侵蚀损坏，常采用下列两种损坏，常采用下列两种损坏，常采用下列两种损坏，常采用下列两种方法方法方法方法(fngf(fngf)：一是采：一是采：一是采：一是采用去湿装置，减少湿蒸用去湿装置，减少湿蒸用去湿装置，减少湿蒸用去湿装置，减少湿蒸汽中的水分；二是提高汽中的水分；二是提高汽中的水分；二是提高汽中的水分；二是提高动叶的抗侵蚀能力。动叶的抗侵蚀能力。动叶的抗侵蚀能力。动叶的抗侵蚀能力。第65页/共74页第六十六页，共74页。第66页/共74页第六十七页，共74页。级级级级内内内内损损损损失失失失(s s s s n n n ns s s sh h h h )九九九九项项项项1.1.1.1.静叶损失静叶损失静叶损失静叶损失(snsh)hn(snsh)hn(snsh)hn(snsh)hn2.2.2.2.动叶损失动叶损失动叶损失动叶损失(snsh)hb(snsh)hb(snsh)hb(snsh)hb3.3.3.3.余速损失余速损失余速损失余速损失(snsh)hc2(snsh)hc2(snsh)hc2(snsh)hc24.4.4.4.叶高损失叶高损失叶高损失叶高损失(snsh)hl(snsh)hl(snsh)hl(snsh)hl5.5.5.5.扇形损失扇形损失扇形损失扇形损失(snsh)h(snsh)h(snsh)h(snsh)h6.6.6.6.叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失(snsh)hf(snsh)hf(snsh)hf(snsh)hf部分进汽损失部分进汽损失部分进汽损失部分进汽损失(snsh)he(snsh)he(snsh)he(snsh)he漏汽损失漏汽损失漏汽损失漏汽损失(snsh)h(snsh)h(snsh)h(snsh)h湿气损失湿气损失湿气损失湿气损失(snsh)hx(snsh)hx(snsh)hx(snsh)hx级内损失级内损失(snsh)(snsh)的类型的类型(总结总结)轮周轮周损失损失相相对对内内效效率率hhu u轮周轮周效率效率hhi i第67页/共74页第六十八页，共74页。第68页/共74页第六十九页，共74页。第69页/共74页第七十页，共74页。二、汽轮机级的相对内效率二、汽轮机级的相对内效率二、汽轮机级的相对内效率二、汽轮机级的相对内效率(xio l(xio l)和内功和内功和内功和内功率率率率级的实际(shj)热力过程线第70页/共74页第七十一页，共74页。n n 三、级内损失对最佳速比的影响三、级内损失对最佳速比的影响三、级内损失对最佳速比的影响三、级内损失对最佳速比的影响n n 级内损失使级的相对级内损失使级的相对级内损失使级的相对级内损失使级的相对(xingdu)(xingdu)内效率的最大值内效率的最大值内效率的最大值内效率的最大值低于轮周效率的最大值，而且还会使最佳速比值减低于轮周效率的最大值，而且还会使最佳速比值减低于轮周效率的最大值，而且还会使最佳速比值减低于轮周效率的最大值，而且还会使最佳速比值减小，即相对小，即相对小，即相对小，即相对(xingdu)(xingdu)内效率最高时的最佳速比小内效率最高时的最佳速比小内效率最高时的最佳速比小内效率最高时的最佳速比小于轮周效率最高时的最佳速比。于轮周效率最高时的最佳速比。于轮周效率最高时的最佳速比。于轮周效率最高时的最佳速比。第71页/共74页第七十二页，共74页。作业作业作业作业(zuy)(zuy)与思考题：与思考题：与思考题：与思考题：1 1、级的热力计算：已知汽轮机转速、级的热力计算：已知汽轮机转速n=3000r/mn=3000r/m，通过级的流量，通过级的流量G=65t/hG=65t/h，级的平均直径，级的平均直径(zhjng)=1.44 m(zhjng)=