ch2n级 汽轮机.ppt

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1、第二章第二章 多级汽轮机多级汽轮机提高单级汽轮机的功率有以下方法：提高单级汽轮机的功率有以下方法：（1）增大进汽量）增大进汽量（2）增大有效比焓降）增大有效比焓降单级汽轮机无法做到：单级汽轮机无法做到：（1）如果比焓降很大，喷嘴出口汽流的马赫数很大，）如果比焓降很大，喷嘴出口汽流的马赫数很大，流动损失很大流动损失很大（2）如果压力比很小，蒸汽比容变化大，则叶片无法）如果压力比很小，蒸汽比容变化大，则叶片无法制造制造多级汽轮机示例：多级汽轮机示例：哈汽哈汽N600汽轮机，高压缸汽轮机，高压缸1+10级，中压缸级，中压缸2*9级，低级，低压缸压缸4*7级，焓降级，焓降1559kJ/kg，平均每级平

2、均每级57.7kJ/kg22第一节 多级汽轮机的特点第二节 进汽排汽损失和热力过程线第三节 轴向推力及其平衡第四节 轴封及其系统33第一节第一节 多级汽轮机的特点多级汽轮机的特点一、多级汽轮机的优点一、多级汽轮机的优点1、单个级的焓降小，易使每个级在直径较小的情况下、单个级的焓降小，易使每个级在直径较小的情况下工作于最佳速比工作于最佳速比2、各级的余速动能可以被下一级利用、各级的余速动能可以被下一级利用3、叶片中汽流多为亚音速，减小流动损失、叶片中汽流多为亚音速，减小流动损失4、级的直径较小，当面积一定时可增加叶高、级的直径较小，当面积一定时可增加叶高5、整机的焓降大，可采用回热、再热技术，提

3、高循环、整机的焓降大，可采用回热、再热技术，提高循环热效率热效率6、重热现象可部分弥补级内损失，提高整机效率、重热现象可部分弥补级内损失，提高整机效率7、单位功率造价低、单位功率造价低4455二、重热现象二、重热现象在在h-s图上，随着熵增大，两条等压线间的理想焓降也图上，随着熵增大，两条等压线间的理想焓降也增大增大前一级的损失，引起后面级的理想焓降增大，有效焓前一级的损失，引起后面级的理想焓降增大，有效焓降也随着增大降也随着增大以上称作重热现象，可部分弥补级内损失以上称作重热现象，可部分弥补级内损失定义定义重热系数重热系数：单级的理想焓降之和单级的理想焓降之和 多级的理想焓降多级的理想焓降凝

4、汽式汽轮机的重热系数约为凝汽式汽轮机的重热系数约为0.040.0866（1）级效率越低，重热系数越大）级效率越低，重热系数越大（2）级数越多，重热系数越大）级数越多，重热系数越大（3）初始状态的熵越大，重热系数越大）初始状态的熵越大，重热系数越大（4）过热蒸汽的重热系数比湿蒸汽大）过热蒸汽的重热系数比湿蒸汽大重热系数对效率的影响：重热系数对效率的影响：（1）多级的效率）多级的效率（2）平均级效率）平均级效率因重热现象，多级的效率大于各级的平均效率因重热现象，多级的效率大于各级的平均效率77三、多级汽轮机各段的工作特点三、多级汽轮机各段的工作特点蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功，压力和温度降低、比蒸汽

5、在多级汽轮机中膨胀作功，压力和温度降低、比容增大，导致沿蒸汽膨胀流程的通流面积增大，使汽容增大，导致沿蒸汽膨胀流程的通流面积增大，使汽轮机通流部分结构和工作特征沿蒸汽流程发生很大变轮机通流部分结构和工作特征沿蒸汽流程发生很大变化：化：1、蒸汽、蒸汽比容比容变化引起变化引起叶高叶高变化（变化（l,d）2、最佳、最佳速比速比决定每个级的决定每个级的焓降焓降3、直径直径增大，增大，u增大，增大，c1增大，级的增大，级的焓降焓降增大增大4、温度温度减小，减小，音速音速减小；减小；焓降焓降增大，增大，流速流速增大增大885、叶根反动度一定时，、叶根反动度一定时，叶高叶高增大引起增大引起平均反动度平均反动

6、度增大增大6、蒸汽、蒸汽压差压差减小、减小、比容比容增大，增大，漏汽损失漏汽损失减小减小7、叶高叶高增大，增大，叶高损失叶高损失减小减小8、比容比容增大，增大，叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失减小减小9、进入饱和区，、进入饱和区，湿汽损失湿汽损失增大增大10、效率排名：中压段、效率排名：中压段 低压段低压段 高压段高压段99四、汽轮机装置的评价指标四、汽轮机装置的评价指标1、相对内效率、相对内效率 汽轮机有效焓降汽轮机有效焓降汽轮机理想焓降汽轮机理想焓降 内功率有效焓降内功率有效焓降流量流量2、机械效率、机械效率 汽轮机轴端功率汽轮机轴端功率汽轮机内功率汽轮机内功率3、发电机效率、发电机效率 发电机出

7、线端功率发电机出线端功率汽轮机轴端功率汽轮机轴端功率4、汽轮发电机组的相对电效率、汽轮发电机组的相对电效率 相对内效率相对内效率机械效率机械效率发电机效率发电机效率5、汽轮发电机组的绝对电效率、汽轮发电机组的绝对电效率 循环热效率循环热效率相对电效率相对电效率10106、汽耗率、汽耗率 单位发电量所用蒸汽量单位发电量所用蒸汽量7、热耗率、热耗率 单位发电量所用热量单位发电量所用热量问题：问题：1、汽轮机的初温升高后，通流部分的内效率怎么变化、汽轮机的初温升高后，通流部分的内效率怎么变化？请分析原因。？请分析原因。2、如何评价一个热力发电厂的经济性？、如何评价一个热力发电厂的经济性？锅炉、管道、

8、厂用电等因素锅炉、管道、厂用电等因素1111第二节第二节 进汽排汽损失和热力过程线进汽排汽损失和热力过程线蒸汽在汽轮机装置中的流程蒸汽在汽轮机装置中的流程一、进汽阀门节流损失一、进汽阀门节流损失1、蒸汽在进汽通道上的流动过程属于、蒸汽在进汽通道上的流动过程属于绝热等焓绝热等焓过程过程2、由于节流过程引起汽轮机理想焓降减小、由于节流过程引起汽轮机理想焓降减小3、高压进汽部分的压损：、高压进汽部分的压损：35p04、再热管道部分的压损：再热管道部分的压损：1215 pr01212Westinghouse600MW汽轮机高压主气门汽轮机高压主气门1313二、排汽管阻力损失二、排汽管阻力损失三、多级汽

9、轮机的热力过程线三、多级汽轮机的热力过程线1414第三节第三节 轴向推力及其平衡轴向推力及其平衡汽轮机的转子受到轴向推力，在轴向固定转子时需要汽轮机的转子受到轴向推力，在轴向固定转子时需要施加一反力给予平衡。施加一反力给予平衡。一、冲动式汽轮机的轴向推力一、冲动式汽轮机的轴向推力1、动叶、动叶15152、叶轮、叶轮叶轮的受力面积叶轮的受力面积A2？叶轮前的压力叶轮前的压力pd=?根据漏汽量平衡：根据漏汽量平衡：隔板漏汽量动叶根部漏汽量平衡孔漏汽量隔板漏汽量动叶根部漏汽量平衡孔漏汽量隔板漏汽量：隔板漏汽量：1616平衡孔漏汽量：平衡孔漏汽量：叶根漏汽量：叶根漏汽量：先求叶根间隙的压差：先求叶根间

10、隙的压差：考虑考虑泵浦效应泵浦效应、抽汽效应抽汽效应后：后：17173、轴肩、轴肩轴肩受轴向推力为轴肩受轴向推力为F3所以，一个级的总的轴向推力：所以，一个级的总的轴向推力：由由3个流量的平衡，联立求解个流量的平衡，联立求解pd，再求出再求出F2二、反动式汽轮机的轴向推力二、反动式汽轮机的轴向推力方法与冲动式的基本相同方法与冲动式的基本相同不需计算叶根漏汽量不需计算叶根漏汽量1818三、轴向推力的平衡三、轴向推力的平衡1、平衡活塞、平衡活塞19192、对称布置、对称布置2020推力轴承推力轴承2121第四节第四节 轴封及其系统轴封及其系统轴封的作用：轴封的作用：1）防止高压蒸汽漏出汽缸）防止高

11、压蒸汽漏出汽缸2）防止空气漏入低压缸）防止空气漏入低压缸轴封的类型：轴封的类型：1）梳齿式（曲径式）梳齿式（曲径式）2）蜂窝式）蜂窝式3）刷式）刷式2222蜂窝式密封蜂窝式密封蜂窝式密封蜂窝式密封优点：优点：在最小的材料质量下能保证密封具有最大的强度在最小的材料质量下能保证密封具有最大的强度允许在高压降下应用且不增加密封的尺寸允许在高压降下应用且不增加密封的尺寸装配简单，比梳齿密封具有更好的转子动力学特性装配简单，比梳齿密封具有更好的转子动力学特性使用可磨损材料，比梳齿密封减少泄漏量使用可磨损材料，比梳齿密封减少泄漏量应用：应用：离心式高压压缩机（航天飞机高压液氧涡轮泵）离心式高压压缩机（航天

12、飞机高压液氧涡轮泵）汽轮机低压缸末级叶片的顶部密封（吸附水滴）汽轮机低压缸末级叶片的顶部密封（吸附水滴）2323刷式密封刷式密封刷式密封刷式密封刷式密封是现代先进透平机械发展的关键技术之一，已刷式密封是现代先进透平机械发展的关键技术之一，已应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。如如Siemens Westinghouse的的501E燃气轮机、空中客车燃气轮机、空中客车A320、欧洲幻影、欧洲幻影2000、美国、美国F15、F16、F22等飞机的发等飞机的发动机。动机。刷式密封在转子瞬间大幅径向位移后可保持密封间隙不刷式密封在转子瞬间

13、大幅径向位移后可保持密封间隙不变。变。其泄漏量是梳齿密封的其泄漏量是梳齿密封的1/51/10，使发动机耗油率降低，使发动机耗油率降低约约2%，并能改善转子运行的稳定性。，并能改善转子运行的稳定性。刷式密封可以承受的转子线速度为刷式密封可以承受的转子线速度为305m/s,运行温度达运行温度达690。刷毛是直径一般为刷毛是直径一般为0.050.07mm 的细金属丝的细金属丝,其自由端其自由端与轴表面接触。与轴表面接触。2424刷毛材料一般为钴基耐热合金刷毛材料一般为钴基耐热合金Haynes25Haynes25，轴表面喷涂一轴表面喷涂一层硬质涂层如陶瓷层硬质涂层如陶瓷ZrOZrO等。等。2525一、

14、曲径轴封一、曲径轴封1、工作原理、工作原理蒸汽在汽封中的流动当作绝热等焓过程。蒸汽在流经蒸汽在汽封中的流动当作绝热等焓过程。蒸汽在流经汽封片时节流加速，然后在腔室中产生涡流，将汽流汽封片时节流加速，然后在腔室中产生涡流，将汽流动能转变为热能。动能转变为热能。随压力降低，蒸汽比容增大，故对相同结构的汽封，随压力降低，蒸汽比容增大，故对相同结构的汽封，汽流速度是逐级增大。汽流速度是逐级增大。轴封孔口可视为一个渐缩喷嘴，则孔口流速最高可达轴封孔口可视为一个渐缩喷嘴，则孔口流速最高可达当地音速。当地音速。因膨胀后焓值变小、音速降低，因此在汽封中如果出因膨胀后焓值变小、音速降低，因此在汽封中如果出现超临

15、界流动，只能在最后一个汽封片处出现。现超临界流动，只能在最后一个汽封片处出现。262627272、漏汽量、漏汽量1）最后一片孔口亚音速）最后一片孔口亚音速2）最后一片孔口达到音速）最后一片孔口达到音速3）流量系数）流量系数4）漏汽量单一表达式）漏汽量单一表达式2828二、轴封系统二、轴封系统1、轴封系统示例、轴封系统示例2、轴封系统特点、轴封系统特点1）轴封汽的利用）轴封汽的利用2）低压低温汽源的利用）低压低温汽源的利用3）防止蒸汽漏入大气）防止蒸汽漏入大气4）防止空气漏入真空部分）防止空气漏入真空部分29293030课堂练习课堂练习冲动式汽轮机沿蒸汽膨胀流程反动度与焓降逐冲动式汽轮机沿蒸汽膨胀流程反动度与焓降逐级增大的原因是什么？级增大的原因是什么？在汽封中，如果发生临界流动只可能在最后一在汽封中，如果发生临界流动只可能在最后一道汽封齿，为什么？道汽封齿，为什么？轴封系统是如何保证空气不漏入、蒸汽不漏出轴封系统是如何保证空气不漏入、蒸汽不漏出的？的？3131The EndThe End