汽轮机原理
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9
压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律
10
(三) 喷 嘴 流 量 计 算
1，喷嘴的理想流量 Gt 计算 喷嘴的理想流量 Gt 可用下式计算:
Gt An c1t 1t
( 1-23 )
式中， An ---- 喷嘴出口处截面积， (m^2) ;
c1t ---- 喷嘴出口处理想汽流速度，(m/s) ;
为喷嘴前后压力比。 p *0
11
喷嘴流量曲线
其临界流量为：
Gtcr An 2 k 1 * * * * k( ) p0 0 An p0 0 An k 1
k 1 * p( 0 1 --- 27 )
RT0*
式中，只与k值有关。对于过热蒸汽（k=1.3), =0.667；饱和蒸
3
(二) 喷管中气流速度的计算
1，喷管出口的汽流理想速度
根据能量方程式 ，
2 c0 c12 h0 q h1 W 2 2
W = 0，q = 0，不考虑能量损失
1 2 1 2 h0 c0 h1t c1t （1－14） 2 2
4
1，喷管出口的汽流理想速度 喷嘴出口汽流理想速度为
G / G cr
对于亚临界流动，<1,对于临界流动，=1。
只与喷嘴压力比和蒸汽的绝热指数有关系。
14
本小节课程的主要任务
具体学习:蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形。
要求掌握：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形
为减少喷嘴损失，L≮15-20mm。
7
3 喷嘴中汽流的临界状态
a 临界状态：截面气流速度＝当地音速 b 临界参数，用 C 临界压力
pcr 2k * * ccr kpcr vcr p0 v0 [1 ( * ) k 1 p0
* v0
k 1 k
pcr、 vcr、 ccr表示，其中
ccr为临界速度
h1t ---- 等熵过程膨胀的终态焓（J/kg )。
5
滞止焓值为：
* h0
1 2 h0 C0 h0 hc 0 2
* * * 根据相应的滞止参数 p0 、 v0 、 h有 0
c1t 2( h h1t ) 2h
* 0
* n
2k * * c1t p0 v0 [1 ( k 1
本小节课程的主要任务
具体学习:喷嘴出口气流速度的计算，喷管截面的变化规律，喷管流量的计算, 蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
要求掌握：喷嘴出口气流速度的计算、蒸汽在喷管斜切部分的流动规律
了解：喷管截面的变化规律，喷管流量的计算
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
1
第二节 汽轮机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的工作过程 一，蒸汽在喷管(喷嘴)中的流动
k 1 p1 k（1－11） ) ] * p0
6
2，喷管出口的汽流实际速度 速度系数
c1 c1t
（通常取 = 0.97） 喷嘴出口的汽流实际速度为
c1 c1t
喷嘴损失
蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为 喷嘴损失： 1 2 1 2 2 * hnξ (C1t C1 ) C1t (1 2 ) (1 2 ) hn 2 2
* p1 k c1t若用（1---11)表示 ，又有 1t 0 ( * ) , 则上式为 p0 (1-25) 2 k 1
1t---- 喷 嘴 出 口 处理想密度， （ m^3 / k g ) 。
1
Gt An
称 n p1
2k * * k p0 0 ( n n k ) k 1
考虑了流量系数之后，通过喷嘴的实际临界流量为： 对于过热蒸汽：
* * Gcr 0.647 An p0 0
对于饱和蒸汽：
* * Gcr 0.648 An p0 0
13
另外还可以用单一的计算公式表示：
* * G 0.648 An p0 0
(1---- 33 ）
其中，称为彭台门系数。
(一 ) 蒸汽在喷管中实现能量转换条件
1力学条件
cdc -vdp
dc>0 dp<0
2
2 几何条件
dA dc 2 ( Ma 1) A c
（1）M＜1时为亚音速流动，dA＜0，渐缩 （2）M＞1时为超音速流动，dA＞0，渐扩 （3）M=1时，dA=0，喉部 （4）M＜1——M＞1，为缩放（拉法尔） ( 1- 13 )
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口速度三角形。
15
（ 四） 蒸 汽 在 喷 嘴 斜 切 部 分 的 流 动
为了使喷嘴中流出的汽 流顺利进入动叶通道，在喷 嘴出口处必须有一段斜切部 分 , 如图 1--14 所示。这样， 实际喷嘴由两部分所组成： 一 部 分 是 渐 缩 部 分 ABEF ， AB 为最小截面处 。 另一部 分为斜切部分ABC。 由于斜切部分的存在，它将给 汽流产生影响。
汽（k=1.135) , =0.635。
结论： 在蒸汽性质和喷嘴出口面积确 定后，临界流量只与蒸汽滞止 初参数有关。
12
2，通过喷嘴的实际流量的计算
通过喷嘴的实际流量为：
c1 1 1 G An c1 1 An c1t 1t Gt nGt c1t 1t 1t 1 式中， n 1称为喷嘴流量系数。 t 对于过热蒸汽，取 n = 0.97；对于饱和蒸汽，取 n= 1.02。
2 2 c1t 2( h0 h1t ) c0 2hn c0
或者为
k 1 k p1 2 2k c1t p 0 v0 1 c0 k 1 p0
c1t ----蒸汽流出喷嘴出口的理想速度（m / s )；
]
k 1 k
vcr
(
1 pcr k ) * p0
pcr p* 0
2 k 1
8
d 临界压力比
pcr 2 cr * ( ) p0 k 1
k k 1
（1－22）
对于过热蒸汽（k=1.3)则 cr=0.546; 对于饱和蒸汽（k =1.135 )则 cr =0.577 . 结论： 临界速度只与初参数和气体性质有关，与过程是否有损失无关。 临界压比只与气体性质有关。
压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律
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(三) 喷 嘴 流 量 计 算
1，喷嘴的理想流量 Gt 计算 喷嘴的理想流量 Gt 可用下式计算:
Gt An c1t 1t
( 1-23 )
式中， An ---- 喷嘴出口处截面积， (m^2) ;
c1t ---- 喷嘴出口处理想汽流速度，(m/s) ;
为喷嘴前后压力比。 p *0
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喷嘴流量曲线
其临界流量为：
Gtcr An 2 k 1 * * * * k( ) p0 0 An p0 0 An k 1
k 1 * p( 0 1 --- 27 )
RT0*
式中，只与k值有关。对于过热蒸汽（k=1.3), =0.667；饱和蒸
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(二) 喷管中气流速度的计算
1，喷管出口的汽流理想速度
根据能量方程式 ，
2 c0 c12 h0 q h1 W 2 2
W = 0，q = 0，不考虑能量损失
1 2 1 2 h0 c0 h1t c1t （1－14） 2 2
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1，喷管出口的汽流理想速度 喷嘴出口汽流理想速度为
G / G cr
对于亚临界流动，<1,对于临界流动，=1。
只与喷嘴压力比和蒸汽的绝热指数有关系。
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本小节课程的主要任务
具体学习:蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形。
要求掌握：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形
为减少喷嘴损失，L≮15-20mm。
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3 喷嘴中汽流的临界状态
a 临界状态：截面气流速度＝当地音速 b 临界参数，用 C 临界压力
pcr 2k * * ccr kpcr vcr p0 v0 [1 ( * ) k 1 p0
* v0
k 1 k
pcr、 vcr、 ccr表示，其中
ccr为临界速度
h1t ---- 等熵过程膨胀的终态焓（J/kg )。
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滞止焓值为：
* h0
1 2 h0 C0 h0 hc 0 2
* * * 根据相应的滞止参数 p0 、 v0 、 h有 0
c1t 2( h h1t ) 2h
* 0
* n
2k * * c1t p0 v0 [1 ( k 1
本小节课程的主要任务
具体学习:喷嘴出口气流速度的计算，喷管截面的变化规律，喷管流量的计算, 蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
要求掌握：喷嘴出口气流速度的计算、蒸汽在喷管斜切部分的流动规律
了解：喷管截面的变化规律，喷管流量的计算
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
1
第二节 汽轮机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的工作过程 一，蒸汽在喷管(喷嘴)中的流动
k 1 p1 k（1－11） ) ] * p0
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2，喷管出口的汽流实际速度 速度系数
c1 c1t
（通常取 = 0.97） 喷嘴出口的汽流实际速度为
c1 c1t
喷嘴损失
蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为 喷嘴损失： 1 2 1 2 2 * hnξ (C1t C1 ) C1t (1 2 ) (1 2 ) hn 2 2
* p1 k c1t若用（1---11)表示 ，又有 1t 0 ( * ) , 则上式为 p0 (1-25) 2 k 1
1t---- 喷 嘴 出 口 处理想密度， （ m^3 / k g ) 。
1
Gt An
称 n p1
2k * * k p0 0 ( n n k ) k 1
考虑了流量系数之后，通过喷嘴的实际临界流量为： 对于过热蒸汽：
* * Gcr 0.647 An p0 0
对于饱和蒸汽：
* * Gcr 0.648 An p0 0
13
另外还可以用单一的计算公式表示：
* * G 0.648 An p0 0
(1---- 33 ）
其中，称为彭台门系数。
(一 ) 蒸汽在喷管中实现能量转换条件
1力学条件
cdc -vdp
dc>0 dp<0
2
2 几何条件
dA dc 2 ( Ma 1) A c
（1）M＜1时为亚音速流动，dA＜0，渐缩 （2）M＞1时为超音速流动，dA＞0，渐扩 （3）M=1时，dA=0，喉部 （4）M＜1——M＞1，为缩放（拉法尔） ( 1- 13 )
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口速度三角形。
15
（ 四） 蒸 汽 在 喷 嘴 斜 切 部 分 的 流 动
为了使喷嘴中流出的汽 流顺利进入动叶通道，在喷 嘴出口处必须有一段斜切部 分 , 如图 1--14 所示。这样， 实际喷嘴由两部分所组成： 一 部 分 是 渐 缩 部 分 ABEF ， AB 为最小截面处 。 另一部 分为斜切部分ABC。 由于斜切部分的存在，它将给 汽流产生影响。
汽（k=1.135) , =0.635。
结论： 在蒸汽性质和喷嘴出口面积确 定后，临界流量只与蒸汽滞止 初参数有关。
12
2，通过喷嘴的实际流量的计算
通过喷嘴的实际流量为：
c1 1 1 G An c1 1 An c1t 1t Gt nGt c1t 1t 1t 1 式中， n 1称为喷嘴流量系数。 t 对于过热蒸汽，取 n = 0.97；对于饱和蒸汽，取 n= 1.02。
2 2 c1t 2( h0 h1t ) c0 2hn c0
或者为
k 1 k p1 2 2k c1t p 0 v0 1 c0 k 1 p0
c1t ----蒸汽流出喷嘴出口的理想速度（m / s )；
]
k 1 k
vcr
(
1 pcr k ) * p0
pcr p* 0
2 k 1
8
d 临界压力比
pcr 2 cr * ( ) p0 k 1
k k 1
（1－22）
对于过热蒸汽（k=1.3)则 cr=0.546; 对于饱和蒸汽（k =1.135 )则 cr =0.577 . 结论： 临界速度只与初参数和气体性质有关，与过程是否有损失无关。 临界压比只与气体性质有关。