华电保定汽轮机原理ppt3

2
1 nc 1 nc
1
m 1 m
T0 T01
第二节 级与级组的变工况特性
假设比容变化较小、反动度基本不变且忽略小项后得
G1 G
2 2 p01 p21 2 2 p0 p2
T0 T01
2 2 p01 p21 2 2 p0 p2
略去温度的影响，则
第一节 喷嘴的变工况特性
0.648 An Gc1 Gc 0.648 An
略去温度的影响，则
0 0 p01 v01 0 0 p0 v0 0 p01 0 p0 0 0 0 p0 v0 p01 0 0 0 p01v01 p0
T00 0 T01
0 Gc1 p01 0 Gc p0
(a)
T00 0 T01
1 m
0
p0
' p2 pc 2 t 1 p0 pc 1t
1 m
设计工况为亚临界工况与工况变为亚临界工况的流量比
G1 G
2 2 p01 p21 p01 p21 nc 2
p02 p22 p0 p2 nc
p p
2 g1 2 g
T0 T01
若不考虑温 度的变化
→
G1 G
2 2 p01 pg1 2 2 p0 pg
第二节 级与级组的变工况特性
上两式就是著名的弗留格尔(flugel)公式，是级 组在亚临界工况下的级组流量与压力的关系式。上式 若初压不变(p0=p01)，则流量与背压为椭圆方程；若背 压不变(pg=pg1)，则流量与背压为双曲线方程； 由弗留格尔公式可见，级组内级数越多，同一初 压下的临界压力相对的越接近零，应用它计算的误差 越小，反之误差越大；不论级组内级数多少，在设计 工况下应用弗留格尔公式时，各参数相等，因此没有 误差，偏离设计工况越近，误差越小，反之误差越大； 背压与初压相等，设计流量为零时，应用弗留格尔公 式的计算误差为零。
第二节 级与级组的变工况特性
若变工况前后级组的末级都是临界工况，则：
Gc1 p z1 Gc pz
因末级前的汽流未达临界，故对倒第二级可写出下式
Gc1 Gc p2z 21 pz21 p2z 2 pz2
由于通过各级的流量相等，从而有
由此得：
Gc1 Gc
第一节 喷嘴的变工况特性(作业与思考)
1.简述渐缩喷嘴初压，背压与流量的关系渐 缩喷嘴初压，背压与流量的关系。 2.分析渐缩喷嘴的流量与背压的关系。 ***1

第二节 级与级组的变工况特性
一、
1.
级内压力与流量的关系
级内为临界工况
级内的喷嘴叶栅或动叶栅两者之一的流速达到或 超过临界速度，称该工况为级的临界工况。 喷嘴临界
同理
可见级组为临界工况时，级组流量与级组前压力成 正比，与级组前绝对温度的平方根成反比，若不考虑温 度的变化，则级组流量只与级组前压力成正比。 2. 工况变化前后级组均为亚临界工况 由斯托陀拉(stodola)实验所得到的级组蒸汽流量 与初压背压的关系曲线推得：
G1 G p p
2 01 2 0
0 1Gc1 1 p01 G1 0 G Gc p0
T00 1 p01 0 T01 p0
T0 T01
若不考虑温度的变化，则
G 1 G
0 1 p01 1 p01 0 p0 p0
若工况变动前为临界工况，变动后为亚临界工况，则可用临界 工况公式算到 n nc 处，再用亚临界工况公式由 n nc 算到 变动后的工况。若相反，则计算方法相反。
G1t n Anc1t 级的出口方程连续性方程为 设 c0 0 ，则 c1t 2 1 m ht ，代入上式得
1 G n An ' 2t 0.648 An
' 2t 2ht 1t ' 2t 1 m Gc 1t 2
D O pc P00
C P1
曲线BC段与椭圆的1/4线段相当近似，若 用椭圆曲线代替它，误差较小，故可用 渐缩喷嘴的流量与背压关系曲线 椭圆方程表示BC段的 G p1关系：
第一节 喷嘴的变工况特性
G Gc p pc 1 1 0 p0 pc
2

nc 1 n 1 nc
膨胀度
f =An/Ac表示缩放喷嘴出 口面积与喉部面积之比。每条曲线 上的顶点就是缩放喷嘴的设计工况 点。缩放喷嘴设计压比越小，f 越 大，在实际压比增大时， 就小， 使效率下降。但 渐缩喷嘴只在设计 压比 n小于临界时 与效率才下降 ，故本节主要分析渐缩喷嘴的变工 况特性。
第一节 喷嘴的变工况特性
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第三章 汽轮机的变工况特性 第一节 喷嘴的变工况特性
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
级与级组的变工况特性
配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响 滑压运行的经济性与安全性 小容积流量工况与叶片颤振*** 变工况下汽轮机的热力核算*** 初终参数变化对汽轮机工作的影响 汽轮机的工况图与热电联产汽轮机
0 喷嘴进口滞止点假想膨胀到实际进 Gc1 p01 0 口点处，变工况前、后流量比： Gc p0
01 01 0 0
2 k 2 k
k 1 k
k 1 k
(b)
比较a、b两式则
p0 p01
01 01 1 0 0
2 k 2 k k 1 k
k 1 k
即 01 0
k 1
2

2 k
上式可继续化简
n Gt G Gc n Gtc
2 k 1 k 1 k 1 2

n
n
k 1 k

2
用椭圆方程计算得的流量比略小于精确值，约千分之几，满 足工程要求。
二、 渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化
1 设计工况与变工况下喷嘴均为临界工况 喷嘴出口流速达到或超过临界速度时，称喷嘴处于临界工况。 若设计工况和变工况下，喷嘴内流速均达到或超过临界速度， 则此两种工况下的临界流量之比为：
G1 G
二、级组压力与流量的关系
流量相等而依次串联排列的若干级称为级组。 当级组内各级的汽流速度均小于临界速度时，称 级组为亚临界工况；当级组内至少有一列叶栅(如某一 级的喷嘴或动叶)的出口流速达到或超过临界速度时， 称级组为临界工况。
第二节 级与级组的变工况特性
1.级组工况变化前后均为临界工况 在各级通流面积不变的条件下，处于亚临界工况的 级组，若级组前后压差由小变大，则各级流量和流速也 要增大，这时一般是级组内最后一级最先达到临界速度， 这是因为： a. 后面的级的比容较大，其平均直径往往比前面的级要大， 若相邻两级的速比和反动度基本相同，则后一级的比焓 降较大，也就是最后一级的比焓降最大，流速也最大。 b. 最后一级的蒸汽绝对温度最低，当地音速最小。故最后 一级最先达到临界速度。 现讨论末级为临界，其余级为亚临界，并忽略温度影响。
第三章 汽轮机的变工况特性
汽轮机的热力设计---在已经确定的初终参数、功率和转速的
条件下，计算和确定蒸汽流量，级数，各级尺寸、参数和效率，尽 而得出各级和全机的热力过程线等。 经济工况 汽轮机在设计参数下运行为设计工况即经济工况。 变工况 汽轮机在偏离设计参数的条件下运行的工况。 任务 研究汽轮机在偏离设计(off-design)工况下各级流量与热 力参数的相对变化关系，以及由此产生的反动度、内功率、效率和 轴向推力等的改变，分析和估算这些变化对机组安全、经济运行产 生的影响。 研究方法 在选定参考工况(如额定设计工况或最大工况)下，以 喷嘴非设计工况的运行特性和小参数变化简化分析为基础，将汽轮 机通流部分划分为调节级、中间级组和末级组三部分，分析、估算 流量与热力参数相对于参考工况的相对变化。
2
Gc1 Gc
p2z 21 pz21 pz1 2 2 pz p z 2 pz pz1 p z 21 pz p z 2
2
第二节 级与级组的变工况特性
Gc1 p z1 p01 Gc pz p0
小参数----在一般情况下，参数不影响未知数的求解（即对未知数的解影响小到 可以忽略），比如在工程估算是一般忽略不计，但在某些特殊情况下就不能忽略 了.
第一节 喷嘴的变工况特性 研究喷嘴的变动工况，主要是分析喷嘴前后压力与流 量之间的变化关系，喷嘴的这种关系是以后研究汽轮机级 和整个汽轮机变工况特性的基础。喷嘴又分渐缩喷嘴和缩 放喷嘴两种型式。 缩放喷嘴在变工况时，由于背压升高，有可能在渐扩 段某处出现激波，降低流速，产生损失，效率下降。
第一节 喷嘴的变工况特性
3.
渐缩喷嘴初压，背压与流量的关系
若渐缩喷嘴前后的蒸汽参数都变化，仅初温不变 或不考虑温度变化的影响，则对与每一个初压都可以 画出一条流量与背压关系曲线， 示于右图中。图中AOB区域 是临界工况区，临界流量与 初压成正比，BOC区域是亚 临界工况区，同一初压下流 量与背压近似成椭圆曲线关 系。若各初压下的临界压力比不变，则各曲线水平段 与椭圆段的交点必位于同一直线OB上，因这些交点的 横坐标成正比。可一目了然的看出不考虑初温变化时 的流量与初压、背压的相互关系。
k k
p11 p1
T1 T11
第二节 级与级组的变工况特性
忽略温度的影响，则
k 2 n1k n1 1 2 n k nk 1
k k 0 p11 p01 n1 0 p1 p0 n
方程解为 n1 n 。这样有
0 Gc1 p01 0 Gc p0
第一节 喷嘴的变工况特性 4、虚线BO对缩放喷嘴的物理意义 BO线对渐缩喷嘴不适用，但对缩放喷嘴适用于各设 计工况。当K、μn都一定且滞止参数和喷嘴出口面积An 都不变的条件下p1<pc的G-p1关系曲线。由连续方程、能 量方程与等比熵过程方程得到的，因此BO线具有物理意 义。 随着背压下降，设计压比εn减小，缩放喷嘴的膨胀度 f=An/Ac必然增大，而出口面积An不变，故f增大必然使 缩放喷嘴喉部面积Ac减小，于是缩放喷嘴的流量随喉部 截面减小而减小。