发电厂汽轮机1(30学时)

度， w1 是进入动叶栅的相对速度，方向角为 。这样， 1 由 c 、 w 和u组成的三角形就是动叶进口速度三角形。 1 1
c1为喷嘴出口汽流速度，出汽角为 1，u为动叶栅圆周速
为了方便，通常将动叶进出口速度三角形绘制成一起。
根据几何解析法，动叶进口速度三角形的相对速度 方向角 ， 可由下式定：
1 2
在计算时，通常取 = 0.85~0.95。
5.余速损失
由速度三角形可知，蒸汽在动叶栅中作功之后，最后以绝对速
度 c 2 离开动叶，其具有的动能称为余速损失： 1 2 hc 2 c2 2 在多级汽轮机中，余速损失可以被下一级所利用，其利用程度 可用余速利用系数表示，=0~1之间。
调节阀
汽轮机转子：工作叶片、叶轮、轴 汽轮机静子：汽缸、隔板、喷嘴、轴封
和轴承
2、调节保安油系统
调速器 油动机 调节阀 油箱 主油泵 辅助油泵 保安设备

3、凝汽及抽气系统
凝汽器 凝结水泵 抽气器 循环水泵 冷水塔

4、回热加热系统
低压加热器 除氧器 高压加热器
1
w1
和
w1 c12 u 2 2uc1 cos1
c1 sin 1 c1 sin 1 1 arcsin arctan W1 c1 cos1 u
汽流从动叶通道中流出的绝对速度的大小和方向可以从图 解得到。 c 、 可用下式求得：
2
2
2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2
⑶ CC25-8.83/1.27/0.226-3 ⑷ B25-8.83/0.98
抽汽背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，抽汽压力 1.47MPa，背压0.49MPa
⑸ CB25-8.83/1.47/0.49
背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，背压0.98MPa
汽轮机的基本原理
2、级内能量转换过程
静叶栅通道：蒸汽膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高 速汽流的动能； 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，将高速汽流的动能转变为 旋转机械能。
3. 冲动级
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，离心力作用于叶片上，被称 为冲动力。这时蒸汽所作的机械功等于蒸汽流进、流出动叶通 道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。
动叶(blade)
0
1
2
汽流改变速度和方向 (冲动原理)
转子的旋转机械能
喷嘴 动叶 (c0 , p0 , t0 ) (c1 (w1 ), p1 , t1 ) (c2 (w2 ), p2 , t2 )
0
1
2
特征截面或计算截面：喷嘴前：0-0； 喷嘴后（动叶前）：1-1；动叶后：2-2。 注意：参数下角标与截面号相同。
w1 sin 2 2 arcsin c2
动叶栅出口汽流相对速度
通过动叶通道的能量方程式可得到动叶栅出口汽 流相对理想速度为：
w2t 2(h1 h2t ) w12
由于通过动叶栅的流动是有损失的，为了说明 问题 引用动叶速度系数。这样，动叶出口的 实际相对速度为
w 2 w 2t
向外供热
中间再热式汽轮机高压缸排汽经再热后才送入
中、低压缸，提高循环效率
3、按新蒸汽压力分类
汽轮机类别 低压汽轮机 中压汽轮机 次高压汽轮机 高压汽轮机 超高压汽轮机 亚临界压力汽轮机 超临界压力汽轮机 超超临界压力汽轮机 2~4 4~6 6~10 12~14 16~18 22.1~31.5 新蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5
4.动叶损失
动叶损失就是蒸汽通过动叶栅的能量损失，由于动 叶损失的存在，使动叶出口的焓值由 h2t 升到h2 ，则动 叶损失为： h 1 ( w2 w2 ) (1 2 )h*
b
2
2t
2
b
动叶损失
* hb 与 hb
之比成为动叶栅的能量损失系数，即
b
hb
* hb
概述

汽轮机的级、级内能量转换过程 反动度 冲动级和反动级
一 汽轮机的级、级内能量转换过程
1. 汽轮机的级：静叶栅 动叶栅是汽轮机做功的最小单元。
喷嘴叶栅（静叶栅） 级
动叶栅
喷嘴的工作过程


蒸汽的能量条件 蒸汽必须具有一定的热力 势能，且喷嘴进口处的压力高于出口处的 压力。蒸汽在这个压力差的作用下流过喷 嘴，体积膨胀，比容和速度增大，比焓值 相应降低 喷嘴的结构条件 具有特定形状的流道
复速级的结构
三种级的比较
汽轮机级内能量转换过程


基 本 假 设 和 基 本 方 程 式 蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程 蒸汽在动叶栅中的流动与能量转换过程 （1）动叶进出口速度三角形
（2）蒸汽作用在动叶片上的力及轮周功
一
基本假设和基本方程式
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，特作如下假设：
c1 c1t
3.喷嘴损失
蒸汽在喷嘴通道中流动时，喷管出口实际速度小于理 想速度所造成的动能的损失称为喷嘴损失，用 hn 表示 ： 1 2 1 2 2 * hn (c1t c1 ) c1t (1 2 ) (1 2 )hn 2 2 n 喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数，用 表示：
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538º C,再热蒸汽温度538º C。
汽轮机型号示例
⑴ N100-8.83/535
⑵ N300-16.67/538/538
凝汽式汽轮机，额定功率100MW，初压8.83MPa，初温535℃
(一次中间再热)凝汽式汽轮机，额定功率300MW,初压16.67MPa, 初温538℃，再热汽温538℃ 两次调节抽汽式汽轮机，额定功率25MW,初压8.83MPa,高压调节 抽汽压力1.27MPa,低压调节抽汽压力0.226MPa,第3次变形设计
（二）蒸汽作用在动叶片上的力及轮周功
为求取蒸汽在动叶栅作功大小，必先求取蒸汽对 动叶栅的作用力。
1、蒸汽对动叶片的作用力

一般情况下，蒸汽在动叶通道内流动时，一方面给动叶栅一个冲 动力Fi的作用，另一方面，在动叶通道内继续膨胀，给动叶栅一 个反动力Fr的作用
（ 一 ）
喷 嘴 出 口 汽 流 速 度 计 算
1.喷嘴出口的汽流理想速度 若不考虑损失，按等熵过程膨胀，其
过程曲线如右图所示。根据上式，则喷嘴出 口汽流理想速度为 2 c1t 2( h0 h1t ) c0
1 2 1 2 h0 c0 h1 c1 2 2

2 2hn c0 2 c0 2( hn ) 2
反动式汽轮机

喷嘴中：压力p0降至p1，流速从c0增至c1， 热能转变为动能 动叶中：汽流产生对叶片的冲动力，蒸汽 在动叶栅中也膨胀，压力由p1降至p2，相对 速度w1增至w2,汽流必然对动叶产生一个由 于加速而引起的反动力，使转子在蒸汽冲 动力和反动力的共同作用下旋转作功。
冲动级与反动级的区别


冲动级：汽流在动叶通道内不膨胀加速， 而只随汽道形状改变流动方向，汽流改变 流动方向对汽道产生离心力——冲动力。 机械功=动叶栅中动能的变化量 反动级：汽流在动叶通道内不仅改变流动 方向同时膨胀加速，既有冲动力又有反动 力。 冲动力——离心力 反动力——反作用力
级的工作过程
蒸汽热能 喷嘴(nozzle) 降压增速 汽流的动能 汽流降压增速 (反动原理)
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
任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。
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，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.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。
≥32
三、汽轮机型号
热力特性或用途＋功率
型式 额定功率 汽轮机型式代号见下表： 代号 N B C CC 型式 凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式 代号 CB CY Y HN 型式 抽汽背压式 船用 移动式 核电汽轮机
蒸汽参数
设计序号
Δ XX - XX - XX 设计次序 蒸汽参数
例：N300-16.7/538/538
基本方程式：
1 .连 续 方 程 式 2 .能 量 方 程 式
G cA 1c1 A1 2c2 A2
对稳定流动，单位时间流过流道各截面的蒸汽流量是相等的。
对稳定流动热力系统，输入系统的能量等于输出系统的能量。
c c h0 q h1 W 2 2
2 0
2 1
3 .状 态 及 过 程 方 程 式 pv=RT 等熵过程方程——pvk=常数，k是等熵指数 dp cdc 4 .动 量 方 程 式
二
反 动 度
P6
又称为反动率,表征蒸汽在动叶 通道中的膨胀程度。定义为动叶 中的理想焓降与级的等熵绝热焓 降之比,级的平均直径(1/2叶高) 处的反动度用Ωm来表示。
hb hb m * * ht hn hb
* hn * (1 m )ht
* hb m ht
单级冲动式汽轮机


喷嘴中：压力p0降 至p1，流速从c0增至 c1，热能转变为动能 动叶中：汽流改变 流动方向，产生了 对叶片的冲动力， 推动叶轮旋转作功 将蒸汽的动能变成 轴旋转的机械能。 速度降至c2，蒸汽 在动叶栅中不膨胀， 动叶栅前后压力相 等，即p1=p2，
4. 反动级
当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨 胀加速，前者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。蒸汽通过这种级，两种力同 时作功。通常称这种级为反动级。