s2-5-汽轮机级内损失及级效率解析
汽轮机的级名词解释
汽轮机的级名词解释
嘿，朋友！今天咱就来好好唠唠汽轮机的级。
你知道吗，汽轮机的级就像是一个小团队，里面的每个部分都有着独特的作用，共同努力让汽轮机高效运转起来。
咱先说喷嘴，这就好比是团队里的指挥官，它把蒸汽调整好方向和速度，指挥着蒸汽大军前进呢！（就像战场上的将军指挥士兵冲锋一样。
）然后是动叶，动叶就像是勇敢的战士，迎接着蒸汽的冲击，带着汽轮机转动起来。
（这不就跟勇敢的士兵在战场上奋勇杀敌一个道理嘛！）
汽轮机的级里还有很多其他的小细节呢！比如级的焓降，这可是衡量级的工作能力的重要指标啊。
它就像是衡量一个人工作效率的标准一样，越高就说明这个级越厉害。
（就像咱看一个人干活干得好不好一样。
）
再说说级的反动度，这可是个很关键的概念。
它能让我们知道蒸汽在级里是怎么分配力量的，是更偏向于喷嘴发挥作用，还是动叶更厉害些。
（这不就跟一场比赛里双方的实力对比一样嘛！）还有级的效率，这可太重要啦！效率高的级就像是一个优秀的运动员，能在最短的时间内取得最好的成绩。
（想想那些在赛场上一马当先的运动员，多厉害呀！）
在汽轮机的世界里，级就是最基本的单元，一个个级组合起来，才
能让汽轮机发出强大的动力。
所以说，可千万别小看了汽轮机的级呀！它就像我们生活中的一个个小环节，看似不起眼，但都有着至关重要
的作用。
我的观点就是：汽轮机的级是非常神奇和重要的存在，我们要好好
了解它，才能更好地利用汽轮机为我们的生活服务。
汽轮机相对内效率
漏汽损失
由于冲动级和反动级的结构不同，级内漏汽量的大小和漏汽对级效率的影响也不同，故有必要分开讨论两种 级的漏汽问题。
对于冲动级，隔板前后存在着较大的压差，而隔板和转轴之间又存在着间隙，因此必定有一部分蒸汽，从隔 板前通过间隙漏到隔板与本级叶轮之间的汽室内。由于这部分蒸汽不通过喷嘴，所以不参加作功，因而形成了隔 板漏汽损失。此外，漏进这一汽室内的蒸汽还有可能通过喷嘴和动叶根部之间的间隙流入动叶。由于这些漏汽不 是以正确方向进入动叶的，因此不但不作功，反而扰乱了动叶中的主汽流，造成损失。为了避免隔板漏汽混入动 叶中干扰主汽流，一方面在叶轮上开设平衡孔，使隔板漏汽经过平衡孔流到级后，另一方面在动叶根部设置汽封 片加以阻挡，并在设计时选取合理的反动度，尽量使动叶根部不出现吸汽或漏汽现象。
扇形损失与径高比=有关。短小，越大，如=l0时，=0．007，=3时，=0．078，两者相差约11倍。一般当 >8~12时，采用等截面直叶片，虽然存在着扇形损失，但加工方便；当<8~12时，为适应汽流参数沿叶高的变化， 采用扭叶片，虽然加工复杂，但避免了扇形损失；当很大时，很小，故可忽确不计。
叶轮摩擦损失
可见，部分进汽度越小，鼓风损失越大。为了减少鼓风损失，除合理选择部分进汽度外，还经常采用护罩， 把“死区”内的动叶罩住，这样可减少鼓动蒸汽量，使鼓风损失减小。
2>斥汽损失与鼓风损失相反，它发生在装有喷嘴的工作弧段内。当动叶栅经过无喷嘴的弧段时，对应的汽道 b内被汽室a中的呆滞蒸汽所充满。当动叶进入工作弧段时，除嘴中射出的高速汽流首先必须把汽道中的呆滞蒸汽 推出去，并使之加速，从而消耗了工作蒸汽的一部分动能。
叶轮摩擦损失，简称摩擦损失，是由两部分组成的：
(1)叶轮两侧及围带表而的粗糙度引起的摩擦损失当叶轮在充满蒸汽的汽室内转动时由于蒸汽的粘性和旋转 表面的粗糙度，粘附在叶轮两侧及外缘表面的蒸汽微团被叶轮带着转动，其圆周速度与叶轮表面相应点的圆周速 度大致相等，紧贴在汽缸壁或隔板表面的蒸汽微团的圆周速度为零。由叶轮表面至汽缸壁的间距上蒸汽微团的圆 周速度是不同的，即存在着速度梯度、因此造成了蒸汽微团之间和蒸汽与壁面之间的摩擦。为了克服摩擦和带动 蒸汽质点运动．必然要消耗一部分轮周功。
4.5 汽轮机级内损失和级效率
4.5 汽轮机级内损失和级效率蒸汽在汽轮机内并不能把级的理想焓降全部转变成为轴上的机械功。
实际的能量转换过程中，除了叶栅损失外，级内还有各种损失存在，使得汽轮机发出的有效功减小。
为了设计高效率的汽轮机，必须了解汽轮机级内有哪些损失，损失形成的原因及如何减少和计算这些损失。
4.5 一、汽轮机的级内损失汽轮机级内损失和级效率、汽轮机的级内损失喷嘴损失ξn h Δ 动叶损失余速损失c ξb h Δh Δ2叶高损失扇形损失l h Δh Δ 叶轮摩擦损失fθh Δ 部分进汽损失 漏气损失δeh Δh Δ 湿汽损失x h Δ4.5一、汽轮机的级内损失汽轮机级内损失和级效率、汽轮机的级内损失1、叶高损失lh Δ叶栅中汽流的二次流损失4.5 一、汽轮机的级内损失汽轮机级内损失和级效率、汽轮机的级内损失1、叶高损失叶片高度较大时二次流对主汽流的影响相对较lh Δ 叶片高度较大时，二次流对主汽流的影响相对较小，则叶高损失较小。
反之，短叶片的叶高损失大。
当时，叶片顶部与根部的漩涡将汇合并充满整个汽道中使叶高损失剧增mm 12<l 满整个汽道中，使叶高损失剧增。
一般叶高至少增大到15mm 时，才可有效减小叶高损失损失。
4.5 一、汽轮机的级内损失汽轮机级内损失和级效率、汽轮机的级内损失1、叶高损失lh Δ 叶片损失用半经验公式计算：a = a ——系数，由试验确定，与级的型式有关，对单u l h Δlh Δ列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇形损失），对双列级a =2；l ——叶栅高度，对单列级为喷嘴高度，对双列级u h Δ为各列叶栅的平均高度（mm ）。
4.5 一、汽轮机的级内损失汽轮机级内损失和级效率、汽轮机的级内损失1、叶高损失lh Δ 叶高损失也可以用下列经验公式计算：a l x a ζ21=nζE h Δl = a 1——系数，由试验确定，对单列级a =9.9，对双列级a =27.6；ll 0 l n ——喷嘴高度（mm ）；——x a 速度比；E 0——级的理想能量（kJ/kg ）。
《汽轮机》八、级内损失和效率
级的相对内效率 i
级的有效焓降与级的理想能量之比
i
hi E0
E0
hn
hb
h
hvf
hp E0
ht
hx
(1 2 )hc2
级的内功率
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
不考虑余速利用
h-s图
Pf G
摩擦损失与 G成v 反比 ，高压级的摩擦损失大 低压级的小
摩擦损失与蒸汽流量成反比 ，小机组摩擦损失大
低负荷或空负荷，应监视排汽温度
（四）部分进汽损失
喷嘴连续部满整个圆周，这种进汽方式称为全周进汽
喷嘴布置在某个弧段内，这种进汽方式称为部分进汽 装有喷嘴的弧长与整个圆周之比，称为部分进汽度
e zntn
影响：均使级效率降低，影响汽轮机运行的经济性
（一）叶栅损失 喷嘴损失和动叶损失统称为叶栅损失 叶栅的几何参数
叶片的横截面形状称为叶型。其周线称为型线。
平均直径dm 、 叶片高度l 、 叶栅节距t、叶型宽度B、叶型弦长b
出口边厚度Δ、安装角 s、 s(叶栅额线与弦长之间的夹角)
叶型进口角 0g 、 1g（叶型中弧线在前缘点的切线与叶栅前额线之间的夹角 ）
（1）两个级的平均直径接近相等；
（2）下一级的喷嘴进汽方向应与上一级的动叶排汽方向一致；
余（速3不）能两被级利之用间的级距离应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。
（1）调节级； （2）级后有抽汽口的级； （3）部分进汽度和平均直径突然变化的级； （4）最末一级。
二、级的相对内效率和内功率
级的有效焓降 hi
采取的措施： 2 1
汽轮机原理-汽轮机级内损失和级效率
4. 部分进汽损失 he
（1） “鼓风”损失 发生在没有喷嘴叶片的 弧段内。动叶通过这一弧段时，要象鼓风机 一样把滞留在这一弧段内的蒸汽鼓到出汽边 而耗功。
（2）“斥汽损失” 发生在安装有喷嘴叶片的弧段内。动叶片由非工作 区进入工作区弧段时，动叶通道中滞留的蒸汽要靠工作区弧段中喷嘴喷 出的主流蒸汽将其吹出，要消耗轮周功。 另外，如图由于叶轮作高速旋转，这样，在喷嘴出口端的A点存在着漏 汽；而在B点又存在着抽吸作用，将一部分蒸汽吸入动叶通道，干扰主 流，同样会引起损失。这样就形成了斥汽损失 。
一 . 级内损失
2.扇形损失 h
（1）原因 环形叶片导致非平均直径处偏离设计工况 （2）计算式：
h E0 ( k J / k g )
பைடு நூலகம்
0.7( 1 )2
径高比 db / lb越 小 ，扇形损失越大
（3）办法 当 > 10 ~ 12 时 ， 级 应 该 采 用 等 截 面 直 叶 片 。等 截 面 直 叶 片 的 设 计 和 加 工 都 比 较 容 易 ， 但 存 在 着 扇 形 损 失 ； 当 <10的级， 则应采用扭 叶片 。
v1t
p Ap
2hn* v1t z p
（ 2）动叶顶漏汽量的计算
Gt
t AtCt
v2t
et (db
lb )t
v2t
2t ht*
11
2.6 汽轮机级内损失和级效率
一 . 级内损失
5.漏汽损失 h
（ 3）隔板损失计算
hp
Gp G
hi*
Ap An Z p
hn
（ 4 ）叶顶漏汽损失计算
1.5 汽轮机级内损失和级效率
3、叶轮摩擦损失 （1）叶轮两侧及围带表面的粗糙度引起的摩 擦损失 叶轮在汽室中作高速旋转时，由于蒸汽粘性， 由叶轮表面至汽缸壁的间距上蒸汽微团的圆周速 度是不同的，即存在速度梯度，因此产生叶轮轮
面与蒸汽及蒸汽之间的摩擦。
3、叶轮摩擦损失 （2）子午面内的涡流运动 引起的损失 靠近叶轮轮面侧的蒸汽质点 随叶轮一起转动时，受到离心力
作用，沿径向向外流动。
靠近隔板处的蒸汽质点的旋
转速度小，自然要向旋转中心处
流动以保持蒸汽的连续性。于是， 在叶轮两侧的汽室中就形成了涡：
a1 2 l xa ln 即hl l E0
a1 ——试验系数。单列级=9.9，为双列级为27.6.
l n ——喷嘴高度。
2、扇形损失 由于汽轮机的叶栅是安装在叶轮上的，呈环形。
汽流参数和叶片几何参数（节距、进汽角）沿叶高是
变化的。
环形叶栅，图1.5.1，与直叶栅相比的特点：
(a)叶栅的相对节距不是常数，从内径向外径 成比例的增加，平均直径处为最佳，其它都偏离最佳 值，叶型损失系数都大于最小值，带入额外的流动损 失。
t 1t d b lb t 0.6 Gn 1 m 2t d nln sin 1
t
t
——动叶顶部间隙的流量系数
t ——动叶顶部的反动度
——动叶顶部的当量间隙
（4）叶顶漏汽损失计算
Gt ' ht hi Gl
经验公式计算：
1 z t ' ht hi 2 sin 1
多级汽轮机的损失
多级汽轮机的损失长沙电力职业技术学院动力工程系热动1229班多级汽轮机的损失外部损失：不直接影响蒸汽状态的损失；分为机械损失和外部漏汽损失。
内部损失：直接影响蒸汽状态的损失；分为汽轮机进汽机构的节流损失、排汽管中的压力损失和中间再热管道的压力损失。
外部损失机械损失（Δpm）：机组拖动主油泵、调节系统及克服轴摩擦所造成的损失。
机械效率（ηm）：ηm=pe / pi pe：有效功率（轴端功率）pi：内功率Δpm在一定转速下为常数，增加，ηm增加，因此大功率机组的ηm高。
外部损失外部漏汽损失产生原因：1.汽轮机的主轴在穿出汽缸两端时，为了防止动静部分的摩擦，总要留有一定的间隙，又由于气缸内外存在着压差，则必然会是高压有一部分蒸汽向外漏出，这部分蒸汽不作功，因而造成了能量损失。
2.在处于真空状态而低压端会有一部分空气从外向里而破坏真空，增大抽气器的负担。
外部损失防止漏汽的措施：1.安装齿形汽封原理：齿形汽封能够尽量地减少漏汽间隙，并能有效降低漏汽速度。
2安装轴封系统①正压轴封：装在汽侧压力高与外界大气压处的汽封作用：在正常负压下减少汽轮机内高压蒸汽向外的漏汽量②负压轴封：装在汽侧压力低于外界大气压处的汽封作用：防止外界空气漏入汽缸内部损失1.汽轮机进汽机构的节流损失定义：由于节流作用引起的焓降损失称为进汽结构的节流损失。
与管道的长短、阀门的型线、蒸汽的流速等因素有关。
2.排汽管中的压力损失定义:由于排气管压力损失而引起的汽轮机整机理想焓降的减少。
内部损失3.中间再热管道的压力损失考虑进汽机构中损失的热力过程曲线，如图所示Thank You！。
第六节汽轮机级内损失及级效率.
对于反动式汽轮机，由于动叶片直接装在轮毂上，
因此是不考虑叶轮摩擦损失的。
(五) 部分进汽损失he 1)鼓风损失
2)斥汽损失
部分进汽损失he(续)
1、鼓风损失：由e 1引起。
发生在不装喷嘴的弧段内。
w
Be
1 e
(1
e
ec 2
) xa3
ec — 装有护套的弧段长度与整个圆周之比；
e — 部分进汽度；
漏汽损失h(续) (G Gp Gt )h2' Gph2'' Gth0 Gh2
h2
(1
Gp G
Gt G
)h2'
Gp G
h2''
Gt G
h0
h h2
1、纯冲动级
h2'
Gp G
(h2''
h2' )
Gt G
(h0
h2' )
—（1）
损失的大部分计算是根据试验研究的结果， 应注意试验的条件。
一、叶栅损失
叶型损失: 附面层摩擦损失、附面层脱流损失、尾迹损失、掺混损失等。
端部损失: 端部表面摩擦损失、二次流损失、叶顶径向间隙中的漏洩损失、 叶高损失。
冲波损失: 冲波损失是指叶栅中汽流在跨音速及超音速范围内流动时，若 缩放喷嘴出口压力高于设计压力，在渐扩段某一截面要产生冲 波，汽流被突然压缩（即压力升高，流速降低）产生能量损失， 同时附面层的分离也造成很大损失。
在叶型的前驻点；ci 0, pi Байду номын сангаас p0*, 所以：P 1 在叶型的出口：pi p1, 使P 0
汽轮机的级内损失及减少措施
汽轮机的级内损失及减少措施摘要：汽轮机的损失包括内部损失和外部损失两大类，其中汽轮机的内部损失是汽轮机损失的主要方面。
本文主要从汽轮机的级内损失的一些原因入手，探讨减少级内损失的相关措施。
关键词：汽轮机；级内损失；减少措施前言随着我国经济的迅猛发展，电能消耗越来越多，许多地区甚至已经出现电能短缺现象，这就导致电厂的节能环保也成为了人们关注的焦点之一。
本文以汽轮机的级内损失为主，深入探讨汽轮机级内损失的主要原因和解决措施。
1.汽轮机级内损失的原因分析汽轮机级内损失的原因主要包括喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失等九大类。
下面将一一分析这些级内损失的原因：1.1喷嘴损失蒸汽在经过喷嘴时，会使蒸汽在喷嘴中的叶栅内滞留，导致蒸汽与喷嘴壁面的摩擦、蒸汽气流之间的相互冲击和碰撞，形成汽轮机的级内损失。
1.2动叶损失蒸汽经过动叶流道时，在流道中摩擦，造成汽轮机的级内损失损失，与喷嘴损失类似。
1.3余速损失余速损失是由汽轮机在蒸汽离开动叶时的惯性导致的。
当蒸汽离开动叶时，仍带有一定的旋转速度，使得这部分能量没有被利用。
1.4叶高损失当蒸汽流动时，由于叶栅流道具有两个不同的端面，导致摩擦损失产生在端面附面层内，降低了蒸汽流速。
此外，在端面附面层内，弯曲流道造成的离心力小于凹弧和背弧之间的压差，二次流动便产生在凹弧与背弧之间，使蒸汽主流与流动方向垂直，造成了附面层内的更大级内损失。
1.5扇形损失汽轮机的叶轮外圆周上安装了环形叶栅。
当叶片变直之后，这样就使得通道截面顺着叶高发生位移，叶片垂直越大，位移就越大。
另一方面，由于喷嘴出口汽流离心作用，切向分速使蒸汽挤压叶栅顶部，导致喷嘴出口蒸汽压力顺着叶高的升高而升高。
而依据一元流动理论，选取的所有参数，只能保证最佳值，如平均直径截面。
而其他参数，如沿叶片高度其它截面的参数，可能会偏离最佳值，从而引起级内损失，统称为扇形损失[1]。
汽轮机的级内损失及减少措施
汽轮机的级内损失及减少措施汽轮机是一种重要的能源转换设备，广泛应用于发电、轮船、飞机等领域。
其中，汽轮机的级内损失是汽轮机的重要性能指标之一，对汽轮机的效率和寿命都有很大的影响。
因此，减少汽轮机的级内损失是提高汽轮机效率的关键之一。
本文介绍了汽轮机级内损失的原因和减少措施，希望能对汽轮机的设计、运行和维护提供一些参考。
一、汽轮机级内损失的原因汽轮机的级内损失是指能量在压缩机和透平的各个级别中转化成热能的过程，主要包括：1. 漏损：即由于密封不良、通道不平等或机械磨损等原因造成的热力学效率下降。
2. 摩擦损失：即由于磨损或表面不平滑等原因造成的动摩擦、涡旋损失等。
3. 湍流损失：即由于流体在弯曲、分支、波动等地方发生涡旋，能量转化为热能的过程。
4. 白皮书损失：即由于气体的引导部分具有类似于流线固有的曲率，这使得气流直接撞击翼叶而发生的涡流导致气流热升。
二、汽轮机级内损失的减少措施汽轮机级内损失减少是提高汽轮机效率和降低能耗的重要手段之一。
针对汽轮机的级内损失原因，我们可以从以下几个方面进行改进：1. 设计优化在设计上，应根据汽轮机的实际工作条件，合理设计叶片的形状、大小、角度和转速等参数，以提高热力学效率。
同时，应该尽量减少流道的长度、弯曲和分支，降低湍流、纹波、涡旋等因素的影响。
此外，还应采用合适的材料和表面处理技术来降低摩擦和磨损。
2. 变频技术变频技术是通过改变气流的速度和流量来控制汽轮机的转速和负载。
这样可以将汽轮机的运行与实际负载相匹配，避免过度加速或减速，从而减少涡流和摩擦损失。
同时，变频技术还可以优化汽轮机的运行状态，使汽轮机的效率最大化。
3. 清洗维护由于汽轮机内部存在许多细小的孔隙、管道和叶片等，容易积累微小颗粒和沉积物，从而影响气体的流通和工作效率。
因此，在汽轮机使用一段时间后，应定期进行清洗和维护，以消除积累的污垢和沉积物，保证汽轮机顺畅运转。
结论汽轮机级内损失是影响汽轮机效率和寿命的重要因素。
汽轮机级内损失
汽轮机有哪些主要的级内损失，损失的原因是什么？汽轮机级内主要有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、部分进汽损失、摩擦鼓风损失、漏汽损失、湿汽损失。
1）喷嘴损失和动叶损失是由蒸汽流过喷嘴和动叶时汽流之间的相互摩擦及汽流与叶片表面之间的摩擦形成的。
2）余速损失是指蒸汽在离开动叶时仍具有一定的速度，这部分速度能量在本级未被利用，所以是本级的损失。
但是当汽流流入下一级的时候，汽流动能可以部分地被下一级所利用。
3）叶高损失是指汽流在喷嘴和动叶栅的根部和顶部形成涡流所造成的损失。
所谓叶高损失又称为叶片端部损失，这个损失是喷嘴动叶流动损失的一种。
叶高损失一般在短叶片中比较大，当叶片高度小于12--15mm时，端部漩涡就十分大了，损失也就非常大。
所以在设计汽轮机时，叶片的高度必须大于这个值。
由上可知，当汽轮机容积流量很小时，也就是通流量很小时（特别是小汽轮机），为了防止叶高损失的影响，一般设计成部分进汽方式，以减少喷嘴数量，增大叶片高度。
4）扇形损失是指由于叶片沿轮缘成环形布置，使流道截面成扇形，因而，沿叶高方向各处的节距、圆周速度、进汽角是变化的，这样会引起汽流撞击叶片产生能量损失，汽流还将产生半径方向的流动，消耗汽流能量。
5）部分进汽损失是由于动叶经过不安装喷嘴的弧段时发生“鼓风”损失，以及动叶由非工作弧段进入喷嘴的工作弧段时发生斥气损失。
6）摩擦鼓风损失是指高速转动的叶轮与其周围的蒸汽相互摩擦并带动这些蒸汽旋转，要消耗一部分叶轮的有用功，隔板与喷嘴间的汽流在离心力作用下形成涡流也要消耗叶轮的有用功。
7）漏汽损失是指在汽轮机内由于存在压差，一部分蒸汽会不经过喷嘴和动叶的流道，而经过各种动静间隙漏走，不参与主流做功，从而形成损失。
8）湿汽损失是指在汽轮机的低压区蒸汽处于湿蒸汽状态，湿汽中的水不仅能膨胀加速做功，还要消耗汽流动能，还要对叶片的运动产生制动作用消耗有用功，并且冲蚀叶片。
汽轮机级内损失(steam turbine stage 10sses) 蒸汽在级内流动产生的能量损失，主要包括叶栅损失、余速损失、叶轮摩擦损失、鼓风损失、斥汽损失、漏气损失、湿气损失等项。
s25汽轮机级内损失及级效率解析知识讲解
图１.５.３ 部分进汽时采用护罩的示意图 １－动叶片；２－护罩；３－叶轮；４－汽缸
（2）斥汽损失 发生在装有喷管的进汽弧段内。
hs
s
ce
1 e
Sn dn
xa
斥汽损失的计算：
s
ce
1 Sn e dn
xa
hs sE0
S -n-喷管组数；c e --与级型有关的系数，单列级 ce 0.012;
双列级 ce 0.01;6
• 反动级无叶轮，没有叶轮摩擦损失。
• 减小叶轮摩擦损失的措施： • （1）尽量减小叶轮与隔板间腔室的容积，即
减小叶轮与隔板间的轴向距离； • （2）尽可能提高叶轮表面的光洁度。
• （四） 部分进汽损失 h e
部分进汽：将喷管布置在隔板的部分圆周上，使蒸汽沿部分圆 弧进汽的方式。 采用部分进汽的原因：使叶栅高度不小于15mm。 部分进汽度：安装喷管的弧段长度与整个圆周长的比值，即
• 2、叶高损失计算：叶高损失常用下列半经验公式
计算。
hl
a l
hu
式中 a－试验系数，单列级a＝1.2（不包括扇形损失）或
a ＝1.6（包括扇形损失），双列级a＝2；
l为 叶栅高度，对单列级为喷嘴高度，对双列级为各级叶栅
平均高度，mm。 叶高损失也可用下列半经验公式计算：
l
a1 ln
x
2 a
hl lE 0
• 1、隔板漏汽损失
• （1） 产生原因：隔板中心孔与主轴之间存在间隙， 且间隙前后的蒸汽存在压差，产生漏汽,引起损失。
• （2）计算公式
Gp
pApc1p
v1t
pAp
2hn* v1t Zp
hp
Gp G
s2-5 汽轮机级内损失及级效率解析
级的有效比焓降：1千克蒸汽所具有的理想能量中最 后在转轴上转变为有效功的那部分能量。 级的相对内效率：级的有效比焓降与级的理想能量 之比。即 ： hi ri E0
h hn hb hc2 hl h h f he h hx
* t
式中 a－试验系数，单列级a＝1.2（不包括扇形损失）或 a ＝1.6（包括扇形损失），双列级a＝2； l为 叶栅高度，对单列级为喷嘴高度，对双列级为各级叶栅 平均高度，mm。 a
l
1
叶高损失也可用下列半经验公式计算：
ln
2 xa
hl l E0
式中 a１－试验系数，单列级a１＝9.9，双列级a１＝27.6;
h p
hu
减小隔板漏汽损失的措施： 1) 隔板与主轴之间装设隔板汽封； 2）在动叶根部设置轴向汽封； 3）在叶轮上开设平衡孔，并选择适当的反动度， 使隔板漏汽从平衡孔流到级后，避免这部分汽流干 扰主流。
2、动叶顶部漏汽损失 （1）损失产生的原因：动叶顶部与汽缸之间存在 间隙，且间隙前后的蒸汽存在压差，产生漏汽而 造成损失。
• （二）扇形损失
• 1、产生原因： • ①环形叶栅的节距、圆周速度及蒸汽参数均沿叶高发生变化。 即这些数值均偏离了平均直径处的设计值，蒸汽流过时会增 加流动损失。 • ②在等截面直叶片级的轴向间隙中，汽流还会径向流动引起 损失。这些损失统称为扇形损失。
（a）环形叶栅的节距变化；（b）平面叶栅
2、计算扇形损失的经验公式：
• • •
1. 沿叶高圆周速度不同引起的损失;演示文 稿4.ppt 2．沿叶高节距不同引起的损失;演示文稿 4.ppt 3．轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失; 演示文稿4.ppt
蒸汽动力系统：级内损失和级的相对内效率
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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减小动叶顶部漏汽损失δht的措施
➢在围带上安装径向汽封和轴向汽封，以减 少漏汽；
➢对无围带的动叶，可将动叶叶顶削尖以达 到汽封的作用；
➢尽量设法减小扭叶片顶部的反动度，使动 叶叶顶前后压差不致过大。
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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华北电力大学校级核心课程加汽,轮ln机>原1理5mm
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2. 扇形损失δhθ
⑴形成原因
• 叶栅的相对节距t/b不是常数,而是从内径向外径 成正比例增加的，这样除了平均直径处的相对 节距为最佳外，其他各截面偏离最佳值，这就 带来了流动损失。
• 叶栅出口汽流在轴向间隙中存在着压力梯度，
即由内径向外径静压力逐渐增加，所以会产生
• 采用耐冲蚀性能强的叶片材料（如钛合金） • 在叶片进汽边背弧上镶焊硬质合金 • 对叶片表面镀铬，局部高频淬硬，电火花强化，
氮化等
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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大功率汽轮机中水珠运动轨迹和去湿装置
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
Page.30
级内损失及其机理
级内损失
机理
动叶顶部汽封示意图
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
Page.23
⑸ 级的总漏汽损失δhδ
h hp ht
⑹ 反动级漏汽损失较冲动级大的原因
• 反动级内径汽封的漏汽量比冲动级的隔板漏汽 量大，主要是因为内径汽封的直径比隔板汽封 大，而汽封齿数又比较少；
• 反动级动叶前后的压差较大，其叶顶漏汽量相 当可观。
• 能保证获得级的最高相对内效率的速比是 设计时应考虑的速比，用(xa)’op表示
第一章 汽轮机级的工作原理-第五节 级内损失和级的相对内效率
第五节 级内损失和级的相对内效率一、级内损失除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外，级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。
必须指出，并非各级都同时存在以上各项损失，如全周进汽的级中就没有部分进汽损失；采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失；在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失；采用扭叶片的级就不存在扇形损失。
本节所讨论的各项级内损失，目前尚难以完全用分析法计算，多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。
随试验条件的不同，计算损失的公式也不同。
下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。
1．叶高损失l h δ叶高损失又称为端部损失，其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。
它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。
工程上为了方便．把它单独分出来计算。
叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。
当叶片高度很高时，l h δ可以忽略不计。
叶高必须大于相对极限高度，否则l h δ将急剧增加。
叶高损失常用下列半经验公式计算：l h δ=u ah l ∆ （1.5.1）式中 a ——试验系数，单列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇形损失），双列级a =2；u h ∆——不包括叶高损失的轮周有效比焓降，即u h ∆=0th ∆—n h δ—b h δ—2c h δ，/kJ kg ；l ——叶栅高度，单列级为喷嘴高度，双列级为各列叶栅的平均高度，mm 。
叶高损失也可以用以下半经验公式计算： l ξ=21ana x l （1.5.2）即 l h δ= l ξ0E （1.5.3） 式中 1a ——试验系数，单列级1a =9.9，双列级1a =27.6； n l ——喷嘴高度，mm 。
2．扇形损失h θδ汽轮机级中实际应用的是环列叶栅，如图1．5．1(a)所示。
汽轮机的级内损失及减少措施
汽轮机的级内损失及减少措施摘要：汽轮机的损失包括内部损失和外部损失两大类，其中汽轮机的内部损失是汽轮机损失的主要方面。
本文主要从汽轮机的级内损失的一些原因入手，探讨减少级内损失的相关措施。
关键词：汽轮机；级内损失；减少措施前言随着我国经济的迅猛发展，电能消耗越来越多，许多地区甚至已经出现电能短缺现象，这就导致电厂的节能环保也成为了人们关注的焦点之一。
本文以汽轮机的级内损失为主，深入探讨汽轮机级内损失的主要原因和解决措施。
1.汽轮机级内损失的原因分析汽轮机级内损失的原因主要包括喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失等九大类。
下面将一一分析这些级内损失的原因：1.1喷嘴损失蒸汽在经过喷嘴时，会使蒸汽在喷嘴中的叶栅内滞留，导致蒸汽与喷嘴壁面的摩擦、蒸汽气流之间的相互冲击和碰撞，形成汽轮机的级内损失。
1.2动叶损失蒸汽经过动叶流道时，在流道中摩擦，造成汽轮机的级内损失损失，与喷嘴损失类似。
1.3余速损失余速损失是由汽轮机在蒸汽离开动叶时的惯性导致的。
当蒸汽离开动叶时，仍带有一定的旋转速度，使得这部分能量没有被利用。
1.4叶高损失当蒸汽流动时，由于叶栅流道具有两个不同的端面，导致摩擦损失产生在端面附面层内，降低了蒸汽流速。
此外，在端面附面层内，弯曲流道造成的离心力小于凹弧和背弧之间的压差，二次流动便产生在凹弧与背弧之间，使蒸汽主流与流动方向垂直，造成了附面层内的更大级内损失。
1.5扇形损失汽轮机的叶轮外圆周上安装了环形叶栅。
当叶片变直之后，这样就使得通道截面顺着叶高发生位移，叶片垂直越大，位移就越大。
另一方面，由于喷嘴出口汽流离心作用，切向分速使蒸汽挤压叶栅顶部，导致喷嘴出口蒸汽压力顺着叶高的升高而升高。
而依据一元流动理论，选取的所有参数，只能保证最佳值，如平均直径截面。
而其他参数，如沿叶片高度其它截面的参数，可能会偏离最佳值，从而引起级内损失，统称为扇形损失[1]。
级功率和效率
三、变截面扭叶片： 因此，对于长叶片，为了获得较高的级效率，都要将长叶片设计成型线
和截面均沿叶片高度变化的叶片，以适应圆周速度和汽流参数沿叶 高变化的规律，这种叶片被称为变截面扭叶片。 1、对扭叶片的要求：
1）汽流在级的轴向间隙中保持径向平衡； 2）叶片沿叶高的扭曲规律应与汽流参数沿叶高的变化规律相适应； 3）级后的汽流参数分布要均匀等。 2、扭叶片加工比较困难，成本较高，是否采用扭叶片，需要进行技术 经济性的综合比较来确定。
扭叶片
扭叶片
扭叶片
扭叶片
但对于汽轮机低压各级，由于蒸汽容积流量较大，径高比较小，叶 片较长，若仍然以一元流动理论为基础，以平均直径处的参数为依 据，设计成等截面直叶片，将产生附加损失，是效率降低。
1、沿叶高圆周速度不同引起
的附加损失：
如左图，当叶片较长时，从 叶根到叶顶，其圆周速度是 逐渐增大的，即ur<um<ut，而 且径高比越小，圆周速度的 差别就越大。
2、沿叶高相对节距不同引起
的损失： 从叶根到叶顶，相对节距
t
?
t
是逐渐增大的，
b
即 tr ? tm ? tt
叶顶与叶根处的相对栅距相差的 也较大。若采用等截面直叶片， 除了平均直径处的相对节距保 持为最佳值外，其他截面处的 相对节距都偏离了最大值，使 叶型损失增加，级的效率降低， 这种额外的损失将随径高比的 减少而增加。
? 单位时间内周向力在动叶上所作的 功称为轮周功率Pu 。
? 单位质量蒸汽其周向力在动叶片上
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• （二）扇形损失
• 1、产生原因:
• ①环形叶栅的节距、圆周速度及蒸汽参数均沿叶高发生变化。 即这些数值均偏离了平均直径处的设计值,蒸汽流过时会增加 流动损失。
• ②在等截面直叶片级的轴向间隙中，汽流还会径向流动引起 损失。这些损失统称为扇形损失。
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5
（a）环形叶栅的节距变化；（b）平面叶栅
202双1/2/列6 级 ce 0.016;
ce 0.012;
12
• • 减少斥汽损失的措施:
• • 部分进汽损失：
合适的部分进汽度 减少喷管组数
he hwhs
减小部分进汽损失的措施:
（1）部分进汽度不宜太小,选取部分进汽度的原则是使
叶高损失与部分进汽损失之和最小;
（2）减少喷管组数，以及减小两组喷管之间的间隙。
• 反动级无叶轮，没有叶轮摩擦损失。
• 减小叶轮摩擦损失的措施： • （1）尽量减小叶轮与隔板间腔室的容积，即
减小叶轮与隔板间的轴向距离；
• （2）尽可能提高叶轮表面的光洁度。
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8
• （四） 部分进汽损失 h e
部分进汽:将喷管布置在隔板的部分圆周上,使蒸汽沿部分圆弧 进汽的方式。 采用部分进汽的原因：使叶栅高度不小于15mm。 部分进汽度：安装喷管的弧段长度与整个圆周长的比值，即
2、计算扇形损失的经验公式:
0 . 7
lb db
2
h E 0
扇形损失与径高比 d 小，ζθ越大，扇形损失越大。
b
lb
平方成反比。
θ越
一般当θ >8~12时，采用等截面直叶片，存在扇形 损失；当θ <8~12时，采用扭叶片，避免扇形损失。
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6
• （三）叶轮摩擦损失 h f
•
速度不同引起的摩擦损失
• 1、叶轮摩擦损失的原因
• • 2、计算公式:
涡流引起的能量损失
pf
k1(1u0)03d2
1 v
hf
3600pf G
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f
hf E0
＝ pf k
dax3
pt enlsin1n 1m
7
• 影响叶轮摩擦损失的因素:圆周速度u、蒸汽的v 比容、级的平均直径dm及流量等。其中 沿v流 动方向变化最大,高压级 小，v 大 p;低f 压级 大，v 小 p；f
x2
3、湿蒸汽对动叶片的危害:产生水蚀损伤,其中以动叶
• 减小鼓风损失的措施:
•
加装护罩装置,如图所示。
图１.５.３ 部分进汽时采用护罩的示意图
2１021－/2动/6 叶片；２－护罩；３－叶轮；４－汽缸
11
（2）斥汽损失 发生在装有喷管的进汽弧段内。
hs
s
ce
1 e
Sn dn
xa
斥汽损失的计算:
s
ce
1 Sn e dn
xa
hs sE0
S -n-喷管组数; c -e-与级型有关的系数,单列级
成损失。
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（2）叶顶漏汽损失的计算:
G t
tA tct et v2t
(dblb) t v2t
2 tht*
ht
Gt G
hu'
或
ht
1.72r1.4
lb
E0（用于反动级）
（3）减少漏汽损失措施: ①在围带上安装径向汽封和轴向汽封; ②对无围带的叶片,可将动叶顶部削薄以达到汽封的 作用；
第四节 汽轮机的级内损失和级效率
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1
一、级内损失
• 级内损失主要有叶高损失、扇形损失、叶轮 摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽 损失等
• 上述损失并不是每一级都同时存在,如:全周 进汽的级就没有部分进汽损失，过热区工作 的级就没有部分湿汽损失等。
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2
（一）叶高损失 h l 1、叶高损失的原因: （1）端部附面层中的摩擦损失 （2）二次流损失
③尽量设法减小扭叶片顶部的反动度。
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（六）湿汽损失 h x
1、原因:
①湿蒸汽中的一 小部分蒸汽凝结 成水滴,使做功 的蒸汽量减少;
②挟带损失 ： 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；
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③制动损失;
④扰流损失:水滴撞击
在动叶片背弧上,四处
hu
式中 a－试验系数,单列级a＝1.2（不包括扇形损失）或
a ＝1.6（包括扇形损失），双列级a＝2;
l为 叶栅高度，对单列级为喷嘴高度，对双列级为各级叶栅
平均高度，mm。 叶高损失也可用下列半经验公式计算:
l
a1 ln
x
2 a
hl lE 0
式202中1/2/6 a１－试验系数,单列级a１＝9.9，双列级a１＝27.6; 4
e Z ntn
d m
鼓风损失 hw 部分进汽损失产生的原因:
斥汽损失 h s
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• （1）鼓风损失
• 发生在不装喷管的弧段内。 • 鼓风损失的计算:
wBe1e(1ee2c)xa3
hw wE0
单列级: Be 0.15;双列级： Be 0.55
h 2021/2/6e
hw
10
•
选择合适的部分进汽度
图１.４.３ 叶栅中的二次流示意图
（a2）021双/2涡/6 流示意图；（b）附面层和压力分布示意图
3
１—腹面；２—压力图；３—附面层增厚区；５—对涡流动
• 叶高损失又称端部损失,它实质上是属于喷嘴和动叶 的流动损失，它主要取决于叶高。
• 2、叶高损失计算:叶高损失常用下列半经验公式计
算。
hl
a l
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• (五)漏汽损失h
•
隔板漏汽损失
• 原因
•
叶顶漏汽损失
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• 1、隔板漏汽损失
• （1） 产生原因:隔板中心孔与主轴之间存在间隙, 且间隙前后的蒸汽存在压差，产生漏汽,引起损失。
• （2）计算公式
Gp
pApc1p
v1t
pAp
2hn* v1t Zp
hp
Gp G
hu
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减小隔板漏汽损失的措施:
1) 隔板与主轴之间装设隔板汽封;
2）在动叶根部设置轴向汽封；
3）在叶轮上开设平衡孔,并选择适当的反动度，使 隔板漏汽从平衡孔流到级后，避免这部分汽流干扰 主流。
2、动叶顶部漏汽损失
（1）损失产生的原因:动叶顶部与汽缸之间存在
间隙,且间隙前后的蒸汽存在压差，产生漏汽而造
飞溅，扰乱主流；水滴
进入下级时，与汽流交
叉。
⑤过冷损失：湿蒸汽在
喷嘴中膨胀时，由于汽
态变化非常快，蒸汽的
一部分还来不及凝结成
水，汽化潜热没有释放
出来，形成了过饱和蒸
汽或称过冷蒸汽，致使
蒸汽的理想焓降减小，
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形成过冷损失。
⑥工质损失。
2、湿汽损失计算:
hx(1xm)hu
xm
x0
2