多级汽轮机的工作过程及特点 文档.docx

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1、多级汽轮机的工作过程及特点一、多级汽轮机的热力过程多级汽轮机由依次若干个级串联组成。蒸汽首先在第一级喷嘴内膨胀加速, 然后进入动叶栅作功。经第一级膨胀后蒸汽再进入下一级继续膨胀作功，直到蒸 汽从最末级排出为止。蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功过程与在级中的膨胀作功过 程一样，可以用i-s图上的热力过程线表示，如图1 1所示。0点表示第一级 喷嘴前的蒸汽状态，根据第一级的各项级内损失，可定出2点是第一级的蒸汽终 态点，同时它也是第二级前的蒸汽初态点，0点与2点之间用一条光滑曲线连 接，则为第一级的工作过程曲线。同样可绘出第二级的热力过程线；依次类推, 也可绘出以后各级的热力过程线，将各级的热力过程线依

2、次连接起来就是整台汽 轮机的热力过程线。图1 1多级汽轮机的热力过程线图中为汽轮机排汽压力，也称汽轮机的背压，H：为考虑主汽阀，调节汽 阀及排汽管的节流损失后汽轮机的理想焰降；hti和h”分别为第一级的理想烙降 及内焙降；乩为汽轮机的有效焰降，从图中可以看出，汽轮机的有效焰降出等于 各级的有效焙降冗之和，即Hi = Ehi。整台汽轮机的内功率等于各级内功率之和。二、多级工业汽轮机的特点1 .由于级数多，使每级承担的焰降较小，相应的喷嘴出口速度较低，这样 即使在动叶圆周速度不大的情况下，每个级都可以在最佳速度比下工作，因此保 证每级有较高的效率，从而使汽轮机的效率得到提高。2 .由于各级焰降减小

3、，在保持速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较 小，这样可以相应提高动、静叶高度，减少了叶高损失。对部分进汽的级而言, 级的直径减小可提高部分进汽度，减少部分进汽损失，提高级的效率。3 .在多级汽轮机中除了调节级，在有抽汽口处和最后一级，它们的余速功 能不能被利用外，其余各级由于汽道平坦、轴向距离较小、级与级之间布置得紧 凑,所以上一级余速动能可全部或大部分被下一级所利用，提高了汽轮机的效率。 而不象单级汽轮机内余速动能全部损失掉。4 .由于多级汽轮机的单机功率大，大大降低了单位功率所消耗的金属量， 降低制造成本，也减少了运行费用。5 .在多级汽轮机中可以采用调节或非调节抽汽，提供工业或生活用

4、蒸汽， 实现热能的综合利用，从而提高了汽轮机的经济型。6 .由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可部分被后面各级所利 用，提高各级的效率，也相应提高汽轮机的效率。多级汽轮机的缺点是：由于级数增多，相应的增加了汽轮机的轴向尺寸和重 量；级数增多，零部件也相应增多，使多级汽轮机的结构复杂，制造工艺精度要 求高，需用较多的优质合金材料，价格昂贵。三、重热现象和重热系数1 .重热现象汽轮机级在作功过程中的各项损失，都变成热能并为蒸汽所吸收，等压线是 沿着燧增大的方向渐扩的，使级的出口理想焰降沿焙增方向增大，所以压降相同 但焰降却不相同。即前面级的余速损失，可全部或部分地被后面几级所利用的现 象，

5、称为多级汽轮机的重热现象。图12为三个级的热力过程，此时汽轮机的理想焙降Ht=%+1+118。 汽轮机有损失时，各级的理想焰降之和ht=h“+ht2+ht3。由于等压线是沿着燧 增大的方向渐扩的，即儿2/2、3h；3,故由此可知，由于汽 轮机内损失转变为热能并重新被蒸汽所吸收，多级汽轮机的理想焰降之和大于汽 轮机的理想焰降，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。 s图1 2三级汽轮机的热力过程线用AH表示由于重热现象，前面级的损失被后面级所利用（回收的热量）, 则(1-D(1-2)AH=Eht-H;. .AHZht=Ht + AH=Ht(l + ) = Ht(l + a)H t假设汽轮机各级的平均

6、效率为nim,则口而=誉=冬，即Hi=XhEim。 Lht Lht整台多级汽轮机的效率凡=H；(l + a)Ht H；H；7m =(l + a)7m(1-3)汽轮机在作功过程中总是有损失的，所以Q0, 一般为0040. 08。由于 重热现象,整台汽轮机的效率高于各级的平均效率,但并不能说重热系数a越大, 汽轮机的效率越高，因为a的增大，是由于各级损失增加使各级平均效率nim降 低而造成的，而重热只能回收损失中的部分能量。因此，重热系数越大，汽轮机 的各级平均效率越低，汽轮机的效率也越低。2 .重热系数与下列因素有关（1）与多级汽轮机的级数有关 级数越多，则前几级的损失在后几级中被 利用的的可能

7、性也越大，重热系数a将增大。（2）与多级汽轮机各级的效率有关 当级的效率为1时，即各级没有损失,后面的级也无损失可利用，则重热系数a =0。级的效率越低，则损失越大，被 后面级利用的可能性越多，则重热系数a也越大。(3)与多级汽轮机的蒸汽参数有关当初温越高，初压越低时，初态的熠 值较大，使膨胀过程接近等压线间渐扩较大的部分，重热系数a较大。另外，汽 轮机在过热蒸汽区工作时，由于过热蒸汽区的等压线的扩张程度比湿汽区较大， 而在湿蒸汽区较小，所以过热区的重热系数a值较大，而湿汽区的重热系数a值 较小。四、多级汽轮机的余速利用在单级汽轮机中，蒸汽在动叶作功后，以绝对速度C2离开动叶，所具有的 余速动能c；/2全部成为余速损失，不能加以利用。而在多级汽轮机中，只要在 下一级的叶型及结构上选择合理和采取适当措施，就能够全部或大部分利用上一 级的余速动能，从而提高汽轮机的效率。实现余速利用应采取的措施是：(1)相邻两个级的平均直径应接近相等。蒸汽从前一级流向后一级时没有 较大的径向方向变化，过渡平滑。(2)后一级喷嘴的进汽方向应与前一级动叶的排汽方向一致。汽轮机在变 工况运行时，动叶的排汽方向会有较大的变化，所以喷嘴的进汽边一般都加工厂 圆角，以适应进汽角度在较大范围内变化。(3)相邻两级之间的轴向间隙应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。