叶轮机械原理西安交大.ppt

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1、 西安交通大学西安交通大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 热动力工程系热动力工程系 王新军王新军 热力叶轮机械原理热力叶轮机械原理Principle of Thermal Turbomachinery4.5 4.5 湿蒸汽级的能量转换湿蒸汽级的能量转换（多级汽轮机特殊（多级汽轮机特殊问题之四问题之四）湿蒸汽：湿蒸汽：干蒸汽与水滴的干蒸汽与水滴的混合物混合物。湿蒸汽汽轮机（级）：湿蒸汽汽轮机（级）：在在湿蒸汽区域湿蒸汽区域工作的汽轮机（级）。工作的汽轮机（级）。包括：多级汽轮机最后几级、地热汽轮机、包括：多级汽轮机最后几级、地热汽轮机、核电汽轮机核电汽轮机（压水堆：饱和蒸汽）（压水堆：饱

2、和蒸汽）、核动力汽轮机、核动力汽轮机 水份将对汽轮机（级）的工作产生水份将对汽轮机（级）的工作产生两个方面两个方面的影响：的影响：1 1）湿汽损失：）湿汽损失：2 2）动叶和汽缸）动叶和汽缸 材料的磨蚀：材料的磨蚀：水份使干蒸汽的工作受到一定的影响。水份使干蒸汽的工作受到一定的影响。透平（级）效率降低。透平（级）效率降低。水滴高速冲击动叶和汽缸表面，水滴高速冲击动叶和汽缸表面，造成叶片或汽缸材料表面脱落造成叶片或汽缸材料表面脱落水蚀。水蚀。一、湿蒸汽在透平中的流动过程和湿汽损失产生的原因一、湿蒸汽在透平中的流动过程和湿汽损失产生的原因 图4.10 拉伐尔喷管中的蒸汽膨胀 图4.11 过饱和蒸汽

3、的焓-熵图 1 1）湿蒸汽的流动过程）湿蒸汽的流动过程 蒸汽按等熵过程方程规律膨胀，蒸汽按等熵过程方程规律膨胀，始终处于热力学平衡状态；始终处于热力学平衡状态；a a点点bb点点：随着膨胀进行，湿度理应不断增大，与随着膨胀进行，湿度理应不断增大，与i-s 图相一致；图相一致；但蒸汽分子凝结成水珠的过程是需要一定的条件的；但蒸汽分子凝结成水珠的过程是需要一定的条件的；当两个或更多气态分子偶然碰在一起就可能形成热力学当两个或更多气态分子偶然碰在一起就可能形成热力学 平衡的、具有一定半径的凝结核；平衡的、具有一定半径的凝结核；这样，在膨胀汽流中蒸汽的凝结就需要一定的时间；这样，在膨胀汽流中蒸汽的凝结

4、就需要一定的时间；因此，膨胀喷管中因此，膨胀喷管中 各点实际状态，各点实际状态，不可能与不可能与i-s i-s 图上图上 bc bc 点相对应。点相对应。当自发生成的凝结核数目足够多时，当自发生成的凝结核数目足够多时，其它蒸汽分子才能很快地以此为核心其它蒸汽分子才能很快地以此为核心 大量地凝结；大量地凝结；b b点点cc点点：也就是说，当过热度不大的蒸汽在喷管中膨胀进入湿蒸汽区域时，也就是说，当过热度不大的蒸汽在喷管中膨胀进入湿蒸汽区域时，如果蒸汽非常洁净，蒸汽不会立即凝结产生水分；如果蒸汽非常洁净，蒸汽不会立即凝结产生水分；蒸汽仍然按照过热蒸汽的膨胀规律进行膨胀，蒸汽仍然按照过热蒸汽的膨胀规

5、律进行膨胀，这种现象称为过饱和现象。这种现象称为过饱和现象。蒸汽状态称为过饱和状态或过冷状态，在热力学上是不平衡的状态。蒸汽状态称为过饱和状态或过冷状态，在热力学上是不平衡的状态。蒸汽中产生自发凝结（几乎是突然地），蒸汽中产生自发凝结（几乎是突然地），恢复到热力学上的平衡态；恢复到热力学上的平衡态；当过饱和蒸汽继续膨胀到过饱和当过饱和蒸汽继续膨胀到过饱和极限位置点极限位置点 （湿度约为（湿度约为3.54%）时，才会发生蒸汽的突然凝结，）时，才会发生蒸汽的突然凝结，有凝结水珠产生。水珠直径约为：有凝结水珠产生。水珠直径约为：0.01m0.01mc c点点：这个过饱和极限位置点称为这个过饱和极限位

6、置点称为Wilson点点；各条等熵膨胀线的过饱和极限位置点的连线称为各条等熵膨胀线的过饱和极限位置点的连线称为Wilson线线。蒸汽以湿蒸汽平衡状态等熵膨胀。蒸汽以湿蒸汽平衡状态等熵膨胀。点的湿度则与点的湿度则与 c c点点dd点点 的湿度对应。的湿度对应。c c点点dd点点：2 2）湿汽损失产生的原因）湿汽损失产生的原因 湿蒸汽的流动过程相当复杂，涉及到蒸汽的湿蒸汽的流动过程相当复杂，涉及到蒸汽的过饱和现象过饱和现象、自发凝结自发凝结以以及及水滴运动学水滴运动学、动力学动力学等。水滴的产生过程和引起损失的原因大致如下：等。水滴的产生过程和引起损失的原因大致如下：过饱和现象和过饱和损失过饱和现

7、象和过饱和损失 蒸汽在透平级叶栅通道中膨胀进入湿蒸汽区域时，蒸汽在透平级叶栅通道中膨胀进入湿蒸汽区域时，将产生过饱和现象。将产生过饱和现象。由于过饱和现象的存在，由于过饱和现象的存在，在给定的压力范围（在给定的压力范围（）内，）内，理想焓降有所减小（理想焓降有所减小（），），作功能力也相应减小。作功能力也相应减小。代表一种能量损失代表一种能量损失 过饱和损失。过饱和损失。水珠的形成与生长水珠的形成与生长 蒸汽由亚平衡蒸汽由亚平衡过饱和状态过饱和状态迅速迅速变化变化到热力学到热力学平衡湿蒸汽状态平衡湿蒸汽状态。水珠温度与蒸汽温度十分接近，水珠与蒸汽之间不断有传热传质。水珠温度与蒸汽温度十分接近，

8、水珠与蒸汽之间不断有传热传质。一方面，一部分水珠很快再蒸发成蒸汽；另一方面，蒸汽又在水珠一方面，一部分水珠很快再蒸发成蒸汽；另一方面，蒸汽又在水珠 上继续凝结形成更大的水珠上继续凝结形成更大的水珠这个过程称为这个过程称为水珠的生长水珠的生长。蒸汽凝结形成水珠的过程很快，可以认为是一个瞬间的现象；蒸汽凝结形成水珠的过程很快，可以认为是一个瞬间的现象；而水珠的生长过程则需要较长的时间。而水珠的生长过程则需要较长的时间。生长后的水珠直径在生长后的水珠直径在0.011.0m之间之间 初次雾滴初次雾滴。当过饱和蒸汽膨胀到过饱和极限位置当过饱和蒸汽膨胀到过饱和极限位置Wilson点点时，时，蒸汽自发凝结，

9、才会有凝结水珠产生；蒸汽自发凝结，才会有凝结水珠产生；水珠直径约为：水珠直径约为：0.01m（110-8m）凝结核凝结核；运动中的水珠可能发生碰撞。水珠运动中的水珠可能发生碰撞。水珠 表面张力作用将合并成一个较大水珠，表面张力作用将合并成一个较大水珠，这样将导致水珠数目减少。这样将导致水珠数目减少。水珠的运动与沉积水珠的运动与沉积 初次雾滴随着汽流在叶栅通道中运动，由于水珠的惯性作用和初次雾滴随着汽流在叶栅通道中运动，由于水珠的惯性作用和 扩散作用，水珠或水滴都程度不同地从蒸汽中分离出来。扩散作用，水珠或水滴都程度不同地从蒸汽中分离出来。直径较大的水滴，惯性力大，保持水滴原来运动方向的能力大，

10、直径较大的水滴，惯性力大，保持水滴原来运动方向的能力大，脱离汽流也早，这种分离导致水滴撞击并沉积在叶片表面上脱离汽流也早，这种分离导致水滴撞击并沉积在叶片表面上 惯性沉积惯性沉积；直径较小的水珠，一部分随主汽流向叶栅下游运动；另一部分受直径较小的水珠，一部分随主汽流向叶栅下游运动；另一部分受 汽流旋涡影响被带入边界层附近，依靠汽流旋涡影响被带入边界层附近，依靠Brownian运动而穿越运动而穿越 边界层，撞击并沉积到叶片表面上边界层，撞击并沉积到叶片表面上扩散沉积扩散沉积；直径为0.1m的水滴运动轨迹图 直径为25m的水滴运动轨迹图 内弧沿叶高的一次水滴相对沉积量 背弧沿叶高的一次水滴相对沉积

11、量 内弧沿轴向位置的一次水滴相对沉积量 背弧沿轴向位置的一次水滴相对沉积量 内弧沿叶高的二次水滴相对沉积量 背弧沿叶高的二次水滴相对沉积量 内弧沿轴向位置的二次水滴相对沉积量 背弧沿轴向位置的二次水滴相对沉积量 内弧沿叶高的水滴相对沉积量 背弧沿叶高的水滴相对沉积量 内弧沿轴向位置的水滴相对沉积量 背弧沿轴向位置的水滴相对沉积量 水膜的运动、撕裂及二次水滴的形成水膜的运动、撕裂及二次水滴的形成 从汽流分离出来的水滴，撞击并沉积在叶片表面上，从汽流分离出来的水滴，撞击并沉积在叶片表面上，形成厚度为形成厚度为10300m 水膜；水膜；沉积在静叶表面上的水膜，受汽流切应力作用向静叶出口边运动，沉积在

12、静叶表面上的水膜，受汽流切应力作用向静叶出口边运动，并在静叶出口边附近撕裂形成大分散度的粗糙水滴（并在静叶出口边附近撕裂形成大分散度的粗糙水滴（d10m），），最大水滴直径可达毫米级最大水滴直径可达毫米级粗糙水滴粗糙水滴（二次水滴）。（二次水滴）。沉积在动叶上的水膜，受离心力作用被甩向汽缸壁面而排出；沉积在动叶上的水膜，受离心力作用被甩向汽缸壁面而排出；图4.12 汽轮机中水份的图解形式 摩擦阻力损失摩擦阻力损失一般来看，透平中的水滴大体分为两类：一般来看，透平中的水滴大体分为两类：大部分是通过蒸汽自发凝结、生长过程而形成的水珠。大部分是通过蒸汽自发凝结、生长过程而形成的水珠。直径直径d1m；

13、小部分是水膜在静叶出口边撕裂而形成的大水滴，小部分是水膜在静叶出口边撕裂而形成的大水滴，直径直径d=5500m；水滴的运动速度都低于蒸汽的运动速度（水滴直径水滴的运动速度都低于蒸汽的运动速度（水滴直径 越大，速度越低），低速运动的水滴对高速运动的越大，速度越低），低速运动的水滴对高速运动的 蒸汽来说，将产生一种摩擦阻力，因而消耗蒸汽的蒸汽来说，将产生一种摩擦阻力，因而消耗蒸汽的 动能动能 称为称为摩擦阻力损失摩擦阻力损失。制动损失制动损失 直径较大的粗糙水滴，是在静叶出口边直径较大的粗糙水滴，是在静叶出口边 由水膜撕裂而形成的。受到汽流加速由水膜撕裂而形成的。受到汽流加速 时间短，因而水滴的运

14、动速度大大低于时间短，因而水滴的运动速度大大低于 蒸汽流速度。大水滴不能顺利进入动叶蒸汽流速度。大水滴不能顺利进入动叶 栅流道，而是撞击在栅流道，而是撞击在动叶背弧进口部分动叶背弧进口部分。直径较小（直径较小（d 22.2 MPa，初温，初温565 超超临界系列：初压超超临界系列：初压 25 MPa，初温，初温600 排汽参数排汽参数（pz）：）：分为几个选择范围分为几个选择范围,主要与主要与:凝汽器的换热面积、凝汽器的换热面积、冷却水温度（环境）有关。冷却水温度（环境）有关。热力系统与给水温度：热力系统与给水温度：热力系统热力系统:与蒸汽的初参数、机组容量、抽汽级数有关。与蒸汽的初参数、机组

15、容量、抽汽级数有关。抽汽级数与给水温度抽汽级数与给水温度:分为几个范围（可查相应的标准）。分为几个范围（可查相应的标准）。转速：转速：发电汽轮机发电汽轮机 n=3000 r/min；或或:n=1500 r/min（双极发电机）；（双极发电机）；或或:n=5600 r/min（用变速箱）；（用变速箱）；在满足汽轮机功率要求的前提下：在满足汽轮机功率要求的前提下：有许多热力设计方案，有许多热力设计方案，但每个方案的技术经济性（如：相对内效率等）、但每个方案的技术经济性（如：相对内效率等）、制造成本各不相同，制造成本各不相同，需要进行方案比较。需要进行方案比较。驱动汽轮机驱动汽轮机 根据实际驱动对象

16、来确定；根据实际驱动对象来确定；或采用变转速汽轮机。或采用变转速汽轮机。二、主要参数之间的关系二、主要参数之间的关系在多级汽轮机的热力设计过程中：在多级汽轮机的热力设计过程中：需要考虑的因素是多方面的，需要考虑的因素是多方面的，并且这些参数之间是相互关联、相互影响的。并且这些参数之间是相互关联、相互影响的。有必要分析各参数之间的相互关系。有必要分析各参数之间的相互关系。1 1）转速）转速 与透平重量与透平重量 之间的关系之间的关系 汽轮机的重量与汽轮机的重量与转速的转速的 m 次方成反比：次方成反比：提高转速的优点：提高转速的优点：1 1）透平重量越轻，材料消耗越少，制造成本降低；）透平重量越

17、轻，材料消耗越少，制造成本降低；2 2）透平级数）透平级数 z 和平均直径和平均直径 dm 都可以适当减小。都可以适当减小。n-u-c1-hs-z 或：或：u-dm 3 3）叶高）叶高 l 和部分进汽度和部分进汽度 e 增大，汽轮机效率提高。增大，汽轮机效率提高。n-dm -(A(A=const)const)l/e透平设计第一原则：透平设计第一原则：在多级汽轮机的设计中，在多级汽轮机的设计中，选择高转速有利于提高方案的经济性。选择高转速有利于提高方案的经济性。转速选取的限制：转速的选择还取决于外界负荷的影响转速选取的限制：转速的选择还取决于外界负荷的影响 发电用汽轮机发电用汽轮机 受发电机工作

18、特性限制。汽轮机转速受发电机工作特性限制。汽轮机转速 n=3000 r/min；核电汽轮机：叶片高度大核电汽轮机：叶片高度大（保证通流面积和流量、功率）（保证通流面积和流量、功率）可采用半转速可采用半转速 n=1500 r/min(发电机电极为两对发电机电极为两对)；小功率汽轮机：为减小尺寸小功率汽轮机：为减小尺寸 采用较高转速采用较高转速 n=5600 r/min，或，或n=900010000 r/min，但需要减速器将转速降到但需要减速器将转速降到 n=3000 r/min与发电机连接。与发电机连接。驱动用汽轮机驱动用汽轮机 受被驱动负荷工作特性曲线的影响，选择范围很大。受被驱动负荷工作特

19、性曲线的影响，选择范围很大。大型舰艇用汽轮机的转速可达大型舰艇用汽轮机的转速可达 n=60008000 r/min。2 2）级数）级数 与平均直径与平均直径 的关系：的关系：按照现代蒸汽透平的设计实践，在转速一定下，按照现代蒸汽透平的设计实践，在转速一定下，透平级数与平均直径也要保持一定的比例。透平级数与平均直径也要保持一定的比例。原因原因：如果级数如果级数 z 超过一定限度，将带来：超过一定限度，将带来：转子细长，转子强度和振动不合适。转子细长，转子强度和振动不合适。的比值增大，需要更多的扭叶片；的比值增大，需要更多的扭叶片；如果级数如果级数 z 太少太少 平均直径增大。将导致：平均直径增大

20、。将导致：叶高叶高 l 和部分进汽度和部分进汽度 e 大大减小，大大减小，严重影响透平效率；严重影响透平效率；叶轮（叶片）的离心力增大，受到材料限制。叶轮（叶片）的离心力增大，受到材料限制。3 3）各级平均直径的关系）各级平均直径的关系 等内径整锻转子等内径整锻转子 用途用途：主要用于绝热焓降较小的背压透平。：主要用于绝热焓降较小的背压透平。特点特点：通流部分内径相同，：通流部分内径相同，各级的平均直径从高压到低压逐渐增大，各级的平均直径从高压到低压逐渐增大，各级的绝热焓降也逐渐增大。各级的绝热焓降也逐渐增大。优点优点：平均直径逐渐增大，叶高增大不多，：平均直径逐渐增大，叶高增大不多，叶片扭曲

21、不剧烈。叶片扭曲不剧烈。缺点缺点：透平径向尺寸变化剧烈，：透平径向尺寸变化剧烈，易造成汽流脱离，增大气动损失。易造成汽流脱离，增大气动损失。等外径整锻转子等外径整锻转子 用途用途：主要用于燃气透平。：主要用于燃气透平。特点特点：通流部分外径相同，：通流部分外径相同，各级的平均直径和绝热焓降逐渐减小。各级的平均直径和绝热焓降逐渐减小。优点优点：机组径向尺寸变化较小，流动性能好。：机组径向尺寸变化较小，流动性能好。缺点缺点：平均直径逐渐减小，叶片越来越长，扭曲剧烈。：平均直径逐渐减小，叶片越来越长，扭曲剧烈。等等平均直径平均直径 其其优、缺点优、缺点介于等内径转子和等外径转子之间。介于等内径转子和

22、等外径转子之间。内径、平均直径、外径逐渐增大内径、平均直径、外径逐渐增大 对于蒸汽透平，尤其是大功率凝汽式蒸汽透平，对于蒸汽透平，尤其是大功率凝汽式蒸汽透平，蒸汽的膨胀程度很大，相应的容积流量也越来越大。蒸汽的膨胀程度很大，相应的容积流量也越来越大。因而通流面积也越来越大。因而通流面积也越来越大。需要需要同时增大同时增大级的级的平均直径平均直径和和叶高叶高来保证通流面积。来保证通流面积。图4.22 汽轮机通流部分变化规律 4 4）各级焓降分配和级数的确定）各级焓降分配和级数的确定 在最佳速比下，任何一级的焓降可用公式表示：在最佳速比下，任何一级的焓降可用公式表示：其中：其中：图4.24 确定汽

23、轮机级数用图 焓降分配具体过程和步骤：焓降分配具体过程和步骤：确定多级汽轮机的第一级平均直径和末级平均直径确定多级汽轮机的第一级平均直径和末级平均直径第一级平均直径第一级平均直径:末末 级平均直径级平均直径:初步确定通流部分形状（平均直径的变化规律）初步确定通流部分形状（平均直径的变化规律）确定确定/选择各级速比的变化规律（在最佳速比范围内）选择各级速比的变化规律（在最佳速比范围内）确定（选择）各级反动度确定（选择）各级反动度的变化规律的变化规律 将平均直径、速比、反动度的变化按比例画在图上将平均直径、速比、反动度的变化按比例画在图上 将图分为若干等距离段，分别量出各点的将图分为若干等距离段，

24、分别量出各点的dm、x1和和根据公式：根据公式：计算出各点的焓降计算出各点的焓降hs，并画出焓降的变化规律。，并画出焓降的变化规律。计算所需的级数计算所需的级数 取整取整 计算各级的平均焓降计算各级的平均焓降 将上图重新分为将上图重新分为z-1z-1段（段（z z个点），重新查出各级的焓降。个点），重新查出各级的焓降。5 5）汽轮机的分缸汽轮机的分缸 汽轮机的分缸，取决于汽轮机功率的大小。汽轮机的分缸，取决于汽轮机功率的大小。对小功率汽轮机：对小功率汽轮机：一般为单缸；一般为单缸；对中等功率汽轮机：对中等功率汽轮机：可以分为两个汽缸，即高压缸和低压缸；可以分为两个汽缸，即高压缸和低压缸；对大功

25、率汽轮机：对大功率汽轮机：可以分为高压缸、中压缸和低压缸双排汽可以分为高压缸、中压缸和低压缸双排汽/四排汽。四排汽。6 6）级的结构选取级的结构选取 调节级：调节级：在通流部分最前面，在通流部分最前面，它通过调节汽轮机的参数或流量它通过调节汽轮机的参数或流量来调节汽轮机功率。来调节汽轮机功率。调节级均设计成调节级均设计成冲动式冲动式，有，有单列单列/双列双列调节级：调节级：单列单列调节级调节级:利用的理想焓降约为：利用的理想焓降约为：84 147 kJ/kg 适用于对经济性要求高的机组适用于对经济性要求高的机组 （如：核电汽轮机、大功率发电汽轮机）。（如：核电汽轮机、大功率发电汽轮机）。双列双

26、列调节级调节级:利用的理想焓降约为：利用的理想焓降约为：167 418 kJ/kg 适用于对经济性要求较低的中、小汽轮机组。适用于对经济性要求较低的中、小汽轮机组。压力级：调节级之后的所有压力级。有两种选择：压力级：调节级之后的所有压力级。有两种选择：冲动冲动式式/反动反动式：各有优、缺点。根据生产厂习惯决定。式：各有优、缺点。根据生产厂习惯决定。三、三、一定转速下的透平极限功率一定转速下的透平极限功率 是指在一定转速和蒸汽进、排汽参数下是指在一定转速和蒸汽进、排汽参数下:一台单排汽口汽轮机在转子叶片材料所能安全承受一台单排汽口汽轮机在转子叶片材料所能安全承受的最大应力值时，所能发出的的最大应

27、力值时，所能发出的最大功率最大功率。透透平平极极限限功功率率 1 1）透平极限功率）透平极限功率 对一台单排汽口、无抽汽的汽轮机，其内功率对一台单排汽口、无抽汽的汽轮机，其内功率Ni 为：为：三个影响三个影响功率因素：功率因素：汽轮机的蒸汽流量汽轮机的蒸汽流量 G；汽轮机的总绝热焓降汽轮机的总绝热焓降 Hs；汽轮机的相对内效率汽轮机的相对内效率 。分析分析1 1：总绝热焓降：总绝热焓降Hs 汽轮机功率汽轮机功率Ni 多级汽轮机总绝热焓降多级汽轮机总绝热焓降:1680 2100 kJ/kg 与进、排汽参数有关。与进、排汽参数有关。在汽轮机进、排汽参数给定下，在汽轮机进、排汽参数给定下，Hs 已确

28、定。已确定。分析分析2 2：透平内效率：透平内效率 汽轮机功率汽轮机功率Ni 透平内效率变化很小（透平内效率变化很小（）；）；大功率机组内效率高，小功率机组内效率低。大功率机组内效率高，小功率机组内效率低。分析分析3 3：蒸汽流量蒸汽流量 G 汽轮机功率汽轮机功率Ni 汽轮机功率的增大主要是靠流量增大来实现的。汽轮机功率的增大主要是靠流量增大来实现的。流量流量极限极限 Ni极限极限。在多级汽轮机中：在多级汽轮机中：流量对各级基本相同，但容积流量对各级却流量对各级基本相同，但容积流量对各级却相差很大相差很大。随着蒸汽在汽轮机中的膨胀，汽流压力逐渐降低，随着蒸汽在汽轮机中的膨胀，汽流压力逐渐降低，

29、末级的压力最低，比容最大，末级的压力最低，比容最大，相应相应容积流量也最大容积流量也最大。显然，显然，末级的通流能力末级的通流能力决定了整个透平的功率。决定了整个透平的功率。当末级流量增大到最大流量（极限流量）时，当末级流量增大到最大流量（极限流量）时，末级的通流面积也增大到最大面积，末级的通流面积也增大到最大面积，末级连续方程：末级连续方程：其中：其中：c2 代表末级排汽速度代表末级排汽速度 c2 G Ni hc2 一般一般 v2 代表末级排汽比容：取决于汽轮机的背压，代表末级排汽比容：取决于汽轮机的背压，与汽轮机类型（凝汽式与汽轮机类型（凝汽式/背压式）有关；背压式）有关；pz v2 G

30、Ni Hs Ni 在排汽压力给定下，在排汽压力给定下，v2 也确定。也确定。A2 末级通流面积末级通流面积末级流量增大主要靠通流面积增大来实现。末级流量增大主要靠通流面积增大来实现。A2 极限极限 G极限极限：当末级达到最大（极限）通流面积时当末级达到最大（极限）通流面积时有：有：其中：其中：e 部分进汽度，对末级部分进汽度，对末级e=1=1（全周进汽）；（全周进汽）；排汽方向，一般排汽方向，一般 （轴向排汽，余速损失最小）；（轴向排汽，余速损失最小）；显然显然：A2极限极限dm/l 2动叶离心力动叶离心力 结论结论：根据力学分析，根据力学分析，动叶片根部离心拉应力动叶片根部离心拉应力为：为：

31、其中：其中：材料密度，叶片材料选定，材料密度，叶片材料选定，确定；确定；K 叶片锥度对应力影响的修正系数叶片锥度对应力影响的修正系数;（直叶片：（直叶片：K=1；扭叶片：；扭叶片：K=0.30.8）A2 动叶栅出口面积；动叶栅出口面积；n 透平转速（透平转速（r/min）。）。根据极限功率的含义：根据极限功率的含义：当末级叶片拉应力达到材料的许用应力当末级叶片拉应力达到材料的许用应力 时，时，通流面积达到极限面积通流面积达到极限面积 A极限极限，相应的蒸汽流量达到极限流量相应的蒸汽流量达到极限流量 G极限极限，功率也达到极限功率功率也达到极限功率 N极限极限。有：有：结论结论：单排汽口汽轮机的

32、极限功率与转速平方成反比。：单排汽口汽轮机的极限功率与转速平方成反比。即：即：就目前的蒸汽参数而言，就目前的蒸汽参数而言，单排汽口汽轮机的最大功率约为：单排汽口汽轮机的最大功率约为：1000 1500 MW 以极限功率划分汽轮机的转速以极限功率划分汽轮机的转速 高转速高转速：如果汽轮机在采用的转速下发出的功率：如果汽轮机在采用的转速下发出的功率 达到或接近达到或接近这一转速下的极限功率，这一转速下的极限功率，所采用的转速称为高转速。所采用的转速称为高转速。低转速低转速：如果汽轮机在采用的转速下发出的功率：如果汽轮机在采用的转速下发出的功率 远小于远小于这一转速下的极限功率，这一转速下的极限功率

33、，所采用的转速称为低转速。所采用的转速称为低转速。2 2）提高单机容量的方法）提高单机容量的方法 提高单机功率是提高经济效益、降低成本的方向。提高单机功率是提高经济效益、降低成本的方向。常规火电汽轮机单机功率（多排汽口）：常规火电汽轮机单机功率（多排汽口）：1200 MW 核电汽轮机单机功率：核电汽轮机单机功率：900 1000 MW 提高单机功率的措施有：提高单机功率的措施有：提高新蒸汽参数，并采用中间再热循环；提高新蒸汽参数，并采用中间再热循环；提高汽轮机的背压，但循环效率减低；提高汽轮机的背压，但循环效率减低；采用高强度、低密度的金属材料（如：钛合金）；采用高强度、低密度的金属材料（如：钛合金）；采用多排汽口（将排汽面积分为几个）；采用多排汽口（将排汽面积分为几个）；采用低转速；采用低转速；采用双层叶片：一股汽流通过末级作功后排入凝汽器；采用双层叶片：一股汽流通过末级作功后排入凝汽器；一股汽流直接进入凝汽器。一股汽流直接进入凝汽器。谢谢 谢！谢！