动力机械2-多级汽轮机..
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1： 轮鼓； 2、3：动叶 4、5：导叶； 6： 汽缸 7：蒸汽汽室； 8：平衡活塞 9：蒸汽连通管
图4.2 反动式多级汽轮机示意图
3）多级冲动式汽轮机的工作过程
→ 在多级汽轮机中，蒸汽首先通过主汽阀、调节阀， 进入汽轮机调节级。—→ 存在一个进汽节流损失；
→ 汽流在调节级中膨胀作功。 压力、温度和焓值降低；
推导示例：以一个四级冲动式汽轮机的膨胀过程为例：
假定：① 忽略汽轮机的进、排汽节流损失； m ② 各级的内效率都相同，用 oi 表示。
图4.4 三级汽轮机的焓-熵图
图4.5 三级汽轮机的温-熵图
hi hi hi hiV 汽轮机各级内效率： oi V hs hs hs hs
类型：① 多级冲动式汽轮机； ② 多级反动式汽轮机。
1) 多级冲动式透平的基本结构（通流部分）
图4.1 12000 kW多级冲动凝汽式汽轮机示意图
主要包含：→ 汽轮机主轴；
→ 主轴上安装若干个叶轮，叶轮上安装动叶片；
→ 两个叶轮之间装有隔板，隔板安装在汽缸上，
隔板上装有静叶片（喷管叶片）；
→ 基本单元（透平级 = 喷管叶栅 + 动叶栅）；
第二章 多级蒸汽透平
问题讨论：
1） 为什么要采用多级汽轮机？ 2） 什么是多级汽轮机？ 3） 多级汽轮机有什么特点？ 4） 多级汽轮机带来哪些特殊问题？
Biblioteka Baidu
怎样解决？
2.1 多级蒸汽透平概要
* 透平级的轮周功率为： N u Ghs u
功率增大的三个途径：
① 透平级的等熵滞止焓降 hs*↑
结论：在最佳速比下，不能任意增大。 ② 蒸汽流量 G ↑ 结论：受材料强度的限制。 ③ 轮周效率 u↑ 结论：效果很小
汽轮机 H i hi hi hi hiV 有效焓降： 各级等熵 V h h h h h s s s s s 焓降之和：
得到：
m H i oi hs
结论：对于大焓降和压比，任何单级透平都不能有效地利用。
◆ 目标：既提高汽轮机的功率，又保证汽轮机效率较高。 ◆ 两种解决方法 ① 采用多台单级汽轮机， 按压力高低排列，
→ 纯理论方法
没有应用实例
每台汽轮机分段利用总焓降。 ② 将许多汽轮机级，
按压力高低排列， 逐级利用总焓降。
→ 称为多级汽轮机
二、多级透平工作过程
结论：单级汽轮机的功率受到限制。
一、汽轮机（透平）级的叠置
◆ 双列复速级： 所能利用的等熵焓降约为： hs 250 ~ 340 kJ/kg p0 5 压比约为： p
2
◆
汽轮机总焓降很大： → 中压机组总焓降： 1260 kJ/kg → 超高压再热机组总焓降：1680 ~2100 kJ/kg
p0 总压比： 100 ~ 5000 p2
调 节 级 隔板和静叶
→ 多级汽轮机的第一级：调节级 （一般是双列复速级） 透平级 其余级：压力级 → 汽轮机前后两端安装有汽封， 内部装有隔板汽封。
主轴
目的：减小汽轮机的漏汽量。
汽封
汽封
叶轮和动叶
2) 多级反动式透平的基本结构（通流部分）
主要包含： → 静叶装在汽缸上；
动叶安装在转鼓上；
→ 小功率多级反动式汽轮机 一般没有调节级； → 设有平衡活塞， 以减小轴向推力；
●●
◆ 如果不考虑多级汽轮机的进、排汽节流作用： → 单级汽轮机： 级的绝热焓降 hs 级的内效率 → 多级汽轮机： 各级绝热焓降之和 hs
m 各级的平均内效率 oi
= =
汽轮机的绝热焓降 H s
T 汽轮机的内效率 oi
oi
>
<
汽轮机总绝热焓降 H s
T 汽轮机的内效率 oi
一、重热系数的性质
4）湿蒸汽问题（湿蒸汽引起的损失和水蚀等问题）；
5）轴向推力及其平衡问题； 5）热力设计问题（主要包括：通流部分形状、级数确定、 焓降分配、设计程序等）。
2.2 内效率与重热系数（多级汽轮机特殊问题之一）
◆ 在多级汽轮机中，前一级的流动损失和余速损失，
表现：消耗蒸汽动能而变成热能留在汽流中
→ 一方面：流动损失使前一级能量转换效率降低； → 另一方面：流动损失使下一汽轮机级进口的温度升高。 在同样压差下： 汽轮机级理想焓降略为增大， 提高了该级的作功能力。
各级压力分布曲线
各级功率分布曲线
→ 从调节级出来的汽流逐个进入后面的压力级， 在每个压力级中都继续膨胀、作功。 汽流的压力、温度和焓值逐渐降低； → 最后，从末级出来的蒸汽排出汽轮机. —→存在一个排汽节流损失；
各级压力分布曲线
各级功率分布曲线
→ 多级汽轮机的膨胀过程线如图所示。
在忽略调节阀前和前汽封漏汽的情况下： 多级汽轮机 H h i i i i 0 k 的有效焓降： 对外作功： Ni GHi G hi
初参数（初压、初温）。 从热力循环角度看，使循环的热效率提高； → 采用多级结构，每级利用总焓降的一部分， 容易保证每个透平级均在最佳速比下工作；
→ 中间级的余速动能， 有可能被它的下一级所利用。
三、多级透平的特殊问题
1）整个透平内效率与每个透平级内效率平均值的关系问题； 2）余速利用问题（即前一级排汽速度被下一级利用的可能性 和具体条件）； 3）级间漏汽问题（隔板汽封漏汽的计算与平衡孔的开设）；
Ghi Ni
汽轮机的 总等熵焓降： 总能量：
H s i0 isk
GH s
汽轮机 T H i i0 ik oi H s i0 isk 内效率：
T N GH GH 内功率： i i s oi
4）多级透平的特点
透平总功率等于每个透平级功率之和， ① 功率大： 即： N i N i ② 效率高： → 多级透平的焓降大，需要提高蒸汽的
m hs （第一级） 有： hi oi m hi oi hs （第三级） m hi oi hs （第二级） m V hiV oi hs （第四级）
上面四式相加，可得：
m hi hi hi hiV oi (hs hs hs hsV )
图4.2 反动式多级汽轮机示意图
3）多级冲动式汽轮机的工作过程
→ 在多级汽轮机中，蒸汽首先通过主汽阀、调节阀， 进入汽轮机调节级。—→ 存在一个进汽节流损失；
→ 汽流在调节级中膨胀作功。 压力、温度和焓值降低；
推导示例：以一个四级冲动式汽轮机的膨胀过程为例：
假定：① 忽略汽轮机的进、排汽节流损失； m ② 各级的内效率都相同，用 oi 表示。
图4.4 三级汽轮机的焓-熵图
图4.5 三级汽轮机的温-熵图
hi hi hi hiV 汽轮机各级内效率： oi V hs hs hs hs
类型：① 多级冲动式汽轮机； ② 多级反动式汽轮机。
1) 多级冲动式透平的基本结构（通流部分）
图4.1 12000 kW多级冲动凝汽式汽轮机示意图
主要包含：→ 汽轮机主轴；
→ 主轴上安装若干个叶轮，叶轮上安装动叶片；
→ 两个叶轮之间装有隔板，隔板安装在汽缸上，
隔板上装有静叶片（喷管叶片）；
→ 基本单元（透平级 = 喷管叶栅 + 动叶栅）；
第二章 多级蒸汽透平
问题讨论：
1） 为什么要采用多级汽轮机？ 2） 什么是多级汽轮机？ 3） 多级汽轮机有什么特点？ 4） 多级汽轮机带来哪些特殊问题？
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怎样解决？
2.1 多级蒸汽透平概要
* 透平级的轮周功率为： N u Ghs u
功率增大的三个途径：
① 透平级的等熵滞止焓降 hs*↑
结论：在最佳速比下，不能任意增大。 ② 蒸汽流量 G ↑ 结论：受材料强度的限制。 ③ 轮周效率 u↑ 结论：效果很小
汽轮机 H i hi hi hi hiV 有效焓降： 各级等熵 V h h h h h s s s s s 焓降之和：
得到：
m H i oi hs
结论：对于大焓降和压比，任何单级透平都不能有效地利用。
◆ 目标：既提高汽轮机的功率，又保证汽轮机效率较高。 ◆ 两种解决方法 ① 采用多台单级汽轮机， 按压力高低排列，
→ 纯理论方法
没有应用实例
每台汽轮机分段利用总焓降。 ② 将许多汽轮机级，
按压力高低排列， 逐级利用总焓降。
→ 称为多级汽轮机
二、多级透平工作过程
结论：单级汽轮机的功率受到限制。
一、汽轮机（透平）级的叠置
◆ 双列复速级： 所能利用的等熵焓降约为： hs 250 ~ 340 kJ/kg p0 5 压比约为： p
2
◆
汽轮机总焓降很大： → 中压机组总焓降： 1260 kJ/kg → 超高压再热机组总焓降：1680 ~2100 kJ/kg
p0 总压比： 100 ~ 5000 p2
调 节 级 隔板和静叶
→ 多级汽轮机的第一级：调节级 （一般是双列复速级） 透平级 其余级：压力级 → 汽轮机前后两端安装有汽封， 内部装有隔板汽封。
主轴
目的：减小汽轮机的漏汽量。
汽封
汽封
叶轮和动叶
2) 多级反动式透平的基本结构（通流部分）
主要包含： → 静叶装在汽缸上；
动叶安装在转鼓上；
→ 小功率多级反动式汽轮机 一般没有调节级； → 设有平衡活塞， 以减小轴向推力；
●●
◆ 如果不考虑多级汽轮机的进、排汽节流作用： → 单级汽轮机： 级的绝热焓降 hs 级的内效率 → 多级汽轮机： 各级绝热焓降之和 hs
m 各级的平均内效率 oi
= =
汽轮机的绝热焓降 H s
T 汽轮机的内效率 oi
oi
>
<
汽轮机总绝热焓降 H s
T 汽轮机的内效率 oi
一、重热系数的性质
4）湿蒸汽问题（湿蒸汽引起的损失和水蚀等问题）；
5）轴向推力及其平衡问题； 5）热力设计问题（主要包括：通流部分形状、级数确定、 焓降分配、设计程序等）。
2.2 内效率与重热系数（多级汽轮机特殊问题之一）
◆ 在多级汽轮机中，前一级的流动损失和余速损失，
表现：消耗蒸汽动能而变成热能留在汽流中
→ 一方面：流动损失使前一级能量转换效率降低； → 另一方面：流动损失使下一汽轮机级进口的温度升高。 在同样压差下： 汽轮机级理想焓降略为增大， 提高了该级的作功能力。
各级压力分布曲线
各级功率分布曲线
→ 从调节级出来的汽流逐个进入后面的压力级， 在每个压力级中都继续膨胀、作功。 汽流的压力、温度和焓值逐渐降低； → 最后，从末级出来的蒸汽排出汽轮机. —→存在一个排汽节流损失；
各级压力分布曲线
各级功率分布曲线
→ 多级汽轮机的膨胀过程线如图所示。
在忽略调节阀前和前汽封漏汽的情况下： 多级汽轮机 H h i i i i 0 k 的有效焓降： 对外作功： Ni GHi G hi
初参数（初压、初温）。 从热力循环角度看，使循环的热效率提高； → 采用多级结构，每级利用总焓降的一部分， 容易保证每个透平级均在最佳速比下工作；
→ 中间级的余速动能， 有可能被它的下一级所利用。
三、多级透平的特殊问题
1）整个透平内效率与每个透平级内效率平均值的关系问题； 2）余速利用问题（即前一级排汽速度被下一级利用的可能性 和具体条件）； 3）级间漏汽问题（隔板汽封漏汽的计算与平衡孔的开设）；
Ghi Ni
汽轮机的 总等熵焓降： 总能量：
H s i0 isk
GH s
汽轮机 T H i i0 ik oi H s i0 isk 内效率：
T N GH GH 内功率： i i s oi
4）多级透平的特点
透平总功率等于每个透平级功率之和， ① 功率大： 即： N i N i ② 效率高： → 多级透平的焓降大，需要提高蒸汽的
m hs （第一级） 有： hi oi m hi oi hs （第三级） m hi oi hs （第二级） m V hiV oi hs （第四级）
上面四式相加，可得：
m hi hi hi hiV oi (hs hs hs hsV )