汽轮机资料

第一章

一.概念

1.级：汽轮机做功的基本单元，由喷嘴叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。

2.反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降Δh b 和整个级的滞止理想比焓降Δh t *

之比，即 b

n b t b m h h h h h ∆+∆∆≈∆∆=Ω** 3.部分进汽度：工作喷嘴所占的弧段长度Z n t n 与整个圆周长πd n 的比值：

n

n n d t Z e π= 4.级的速度比：级的圆周速度u 与喷嘴出口速度c 1或级的假象出口速度c a 之比，即

11c u x =或a

a c u x = 5.最佳速度比：动叶出口绝对速度c 2在轴向排气时，余速损失最小，有一特定的速度关系可使最小速度损失得以实现。

6.级的轮周效率：1kg/s 蒸汽在级内所做的轮周功P ul 与蒸汽在该级中所具有的理想能量E 0之比，即 0

0E h E P u ul u ∆==η 7.级的相对内效率：级的有效比焓降Δh i 与理想能量E 0之比，即

2

1*2*

0c t c x e f l b n t i h h h h h h h h h h h h E h ∆-∆∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆-∆=∆=μηδθξξ 8.压力级：以利用级组中合理分配的压力降或比焓降为主的级，效率较高，又称单列级。

9.调节级：在采用喷嘴调节的汽轮机中，第一级的通流面积是可以随负荷变化而改变的，这种改变的另一个原因是部分进汽。

10.反动级：反动度Ωm ≈0.5的级，即蒸汽在喷嘴叶栅和动叶栅中的膨胀各占一半左右。

11.径高比：级的平均直径d m 与动叶片高度l b 之比。

12.动叶进出口速度ω1与ω2大小比较： 21*21222'2''ωψωψωψω+∆Ω=+∆==t m b t h h

在纯冲动级中，Ωm =0，即Δh b =0，即ω2=4ω1

13.冲角：叶型几何进口角与气流进口角之差。

14.叶栅：有相同叶片构成气流通道的组合，分为环形叶栅，直列叶栅，平面叶栅。

15.各种级的最佳速度比值： 纯冲动级的最佳速度比约为0.4—0.44；反动级的最佳速度比约为0.65—0.75；纯冲动式复速级的最佳速度比约为0.21—0.22。

16.汽轮机型号所代表的意义：

* ##—##—# 汽轮机型号额定功率—蒸汽参数—变形设计序数

17.滞止参数：将蒸汽等熵滞止到初速为零的滞止状态点，此时蒸汽参数为制止参数。

二.简答

1.级的冲动原理及反动原理。

冲动原理：气流仅在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀而知改变其流动方向。

反动原理：气流不仅在喷嘴中膨胀，在动叶中也膨胀。

2.级的分类及特点。

1）冲动级和反动级：

①纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p1=p2；Δh b=0；Δh t*=Δh n*，做功能力大，流动效率较低。

②带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p1>p2；Δh n>Δh b>0。

③复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。

2）压力级和速度级：

压力级做功能力大，效率低；速度级做功能力小，效率高。

3）调节级和非调节级：

按通流面积是否随负荷大小而改变分类。

3.渐缩斜切喷嘴的膨胀特点。

1）当εn≥εcr，即P1≥P cr时，蒸汽仅在渐缩部分膨胀，在斜切部分不膨胀，斜切部分尽起引导流向的作用，此时C1≤C cr G1≤G cr。

2）当εn<εcr，即P1<P cr时，蒸汽不仅在渐缩部分膨胀，而且在斜切部分也膨胀，出口获得超音速气流，气流方向发生偏转。

4.喷嘴速度系数与动叶速度系数的含义及其影响因素。

1）喷嘴速度系数：喷嘴出口的实际系数与理想系数之比，即φ=c1/c1t，φ实质上表示了蒸汽在喷嘴流动过程中的损失，影响速度系数的因素很多，φ的大小与喷嘴高度、叶型、表面粗糙度、前后压差、叶片宽度有关，其中与喷嘴高度关系最为密切，为减小损失，在设计时要求喷嘴高度不小于15—20mm，φ常取0.92—0.98，一般取0.97.

2）动叶速度系数φ=ω2/ω2t,φ与动叶高度，反动度，叶型，动叶片的表面粗糙度等因素有关，其中特别是与动叶高度和反动度的关系最为密切，并随动叶高度和反动度的增大而增大，φ常取0.85—0.95.

5.级内损失的组成，特点及分析。

1）喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。

2）动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。

3）余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。

4）叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。

5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。

6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。

7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损耗一部分动能。此外，由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。

8）漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。

9）湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时，造成两者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。

6.级的轮周效率及其影响因素。

一公斤蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量之比称为轮周效率。影响轮周效率的主要因素是速度系数φ和ψ，以及余速损失系数，其中余速损失系数的变化范围最大。余速损失的大小取决于动叶出口绝对速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。

7.湿汽损失产生的原因，危害性及减小措施。

原因：湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时，造成两者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。

危害性：湿气在叶片的侵蚀是造成叶片损失的主要原因。

减小措施：①采用中间再热循环；②采用去湿装置；③采用具有吸水缝的空心喷嘴；④采取措施提高动叶的抗侵蚀能力。

8.长叶片按等截面式设计的附加损失及对策。

①气流的撞击损失；②大小和方向沿叶高变化使下级进口条件变差。