汽轮机级的工作原理及过程等
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现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动 级，简称为冲动级
工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道 中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲 动力作功
结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动 级高。
2020/6/23
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冲动式汽轮机
2020/6/23
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3) 复速级
百度文库
速度级:为使充分利用余速，在两列动
蒸汽热能
气流的动能
轴的机械能
喷嘴
动叶
2020/6/23
4
（一）冲动作用原理
冲动力的定义：根据力学知识，当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就 会受到阻碍而改变其速度的大小或 方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩
反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时 对动叶的作用力。根据动量守恒定律， 当气体从容器中加速流出时，要对容器 产生—个与流动方向相反的力。
基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向，而且还要膨胀加速，从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
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从作用力方面分析原理
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低，速度增加一方面通过速度方 向的改变，产生冲动力F1
2020/6/23
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从作用力方面分析原理
喷嘴出口处：蒸汽以相对速
度w1进入动叶通道，由于受到动 叶的阻碍，汽流方向不断改变， 最后以相对速度w2流出动叶通道， 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮 周方向的冲动力F1，该力对动叶 作功使动叶转动
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蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化
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（二）反动作用原理
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
(1)、冲动级
冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率
比带反动度的冲动级低。
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2) 带反动度的冲动级
反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨
胀程度大小的指标。
它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓 降与喷嘴的滞止理想焓降和动叶通 道中理想焓降之和的比值
级的平直径处（即1/2叶高处）的 反动度用Ωm表示，其表达式为：
m
hb hn* hb
hb hn* hb
hb ht*
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2. 级的类型及特点
蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低， 所产生的焓降转化为动能造成动叶 出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1，使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。
在蒸汽的冲动力和反动力合力作用 下推动动叶旋转作功。
动叶通道是逐渐收缩的
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（三）反动度和级类型
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基本概念
级滞止理想焓降：0点是级前
的蒸汽状态点，0*点是汽流被等 熵滞止到初速等于零的状态，p1、 p2分别为喷嘴出口压力和动叶出 口压力，蒸汽在级内从滞止状态 0*等熵膨胀到p2时的焓降称为级 的滞止理想焓降
级理想焓降：蒸汽在级内从0
点等熵膨胀到p2时的焓降ht 称为级的理想焓降。
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1. 反动度
第四章 汽轮机设备
2020/6/23
1
第一节 汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质，将热能转 变为机械能，为发电机发电提供 机械能。
火力发电厂三大主要设备之一， 单机功率大、效率高、运行平稳、 使用寿命长
2020/6/23
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一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的 2叶轮 工作单元。在结构上它是由
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4) 反动级
定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配 在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级
工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的 膨胀程度相等，作功的力冲动力和反动 力各占一半
结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相 同。反动级的效率高于冲动级，但整级 的理想焓降较小。
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反动式汽轮机
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调节级
➢ 喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面 积的方法调节进汽量，称之为喷嘴调节。
➢ 调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节 汽轮机的第一级称为调节级，一般采用复速级。 大容量汽轮机多采用单列冲动级。
➢ 还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。
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第二节 汽轮机的基本作功原理
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二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失：在汽轮机通流部分中与流 动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失
➢级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
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1．叶栅损失
3动叶栅
静叶（喷嘴）和对应的动叶
所组成；一列固定的喷嘴和
与它配合的动叶片构成了汽
4喷嘴
轮机的基本作功单元，称为 汽轮机的“级”
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1轴 单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
3
一. 汽轮机的工作原理
➢汽轮机内的能量转换
一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷 嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不 断降低，速度不断增加，使蒸汽的热能转 化为动能
• 级由静叶（喷嘴）和对 应的动叶组成
• 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能，然 后在动叶中使能转变为 机械能
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引用热力学第一定律导出的能量方程，方程可表示为
h0
c02 2
h1
c12 2
h0 , h1 —蒸汽进入和流出叶栅的比焓值，焦耳/公斤；
c0 , c1 —蒸汽进入和流出叶栅的速度，米/秒。
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级 汽轮机，由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的， 有助于理解和掌握全机的内在规律性。
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一、级的作功原理
喷嘴汽道示意图
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• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导 向叶片后改变方向，进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级：同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级，又称为复速级。
工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速：动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
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工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道 中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲 动力作功
结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动 级高。
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冲动式汽轮机
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3) 复速级
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速度级:为使充分利用余速，在两列动
蒸汽热能
气流的动能
轴的机械能
喷嘴
动叶
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（一）冲动作用原理
冲动力的定义：根据力学知识，当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就 会受到阻碍而改变其速度的大小或 方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩
反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时 对动叶的作用力。根据动量守恒定律， 当气体从容器中加速流出时，要对容器 产生—个与流动方向相反的力。
基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向，而且还要膨胀加速，从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
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从作用力方面分析原理
蒸汽流经级时先在喷嘴中膨胀压力 降低，速度增加一方面通过速度方 向的改变，产生冲动力F1
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从作用力方面分析原理
喷嘴出口处：蒸汽以相对速
度w1进入动叶通道，由于受到动 叶的阻碍，汽流方向不断改变， 最后以相对速度w2流出动叶通道， 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮 周方向的冲动力F1，该力对动叶 作功使动叶转动
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蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化
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（二）反动作用原理
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
(1)、冲动级
冲动级又分：纯冲动级、带反动度的冲动级速度级 1) 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 结构特点：动叶叶型近似对称弯曲，作功能力大，但效率
比带反动度的冲动级低。
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2) 带反动度的冲动级
反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨
胀程度大小的指标。
它等于蒸汽在动叶通道中的理想焓 降与喷嘴的滞止理想焓降和动叶通 道中理想焓降之和的比值
级的平直径处（即1/2叶高处）的 反动度用Ωm表示，其表达式为：
m
hb hn* hb
hb hn* hb
hb ht*
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2. 级的类型及特点
蒸汽在动叶中继续膨胀，压力降低， 所产生的焓降转化为动能造成动叶 出口的相对速度w2大于进口相对速 度w1，使汽流产生了作用于动叶上 的与汽流方向相反的反动力Fr。
在蒸汽的冲动力和反动力合力作用 下推动动叶旋转作功。
动叶通道是逐渐收缩的
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（三）反动度和级类型
2020/6/23
基本概念
级滞止理想焓降：0点是级前
的蒸汽状态点，0*点是汽流被等 熵滞止到初速等于零的状态，p1、 p2分别为喷嘴出口压力和动叶出 口压力，蒸汽在级内从滞止状态 0*等熵膨胀到p2时的焓降称为级 的滞止理想焓降
级理想焓降：蒸汽在级内从0
点等熵膨胀到p2时的焓降ht 称为级的理想焓降。
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1. 反动度
第四章 汽轮机设备
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第一节 汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质，将热能转 变为机械能，为发电机发电提供 机械能。
火力发电厂三大主要设备之一， 单机功率大、效率高、运行平稳、 使用寿命长
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一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的 2叶轮 工作单元。在结构上它是由
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4) 反动级
定义：蒸汽在级中的理想焓降平均分配 在喷嘴和动叶通道中的级称为反动级
工作特点：蒸汽在喷嘴和动叶通道中的 膨胀程度相等，作功的力冲动力和反动 力各占一半
结构特点：动叶叶型与喷嘴叶型完全相 同。反动级的效率高于冲动级，但整级 的理想焓降较小。
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反动式汽轮机
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调节级
➢ 喷嘴调节：多数汽轮机采用改变第一级喷嘴面 积的方法调节进汽量，称之为喷嘴调节。
➢ 调节级：中、小容量汽轮机的调节级喷嘴调节 汽轮机的第一级称为调节级，一般采用复速级。 大容量汽轮机多采用单列冲动级。
➢ 还把汽轮机的级分为速度级和压力级两种。
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第二节 汽轮机的基本作功原理
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20
二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失：在汽轮机通流部分中与流 动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失
➢级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
2020/6/23
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1．叶栅损失
3动叶栅
静叶（喷嘴）和对应的动叶
所组成；一列固定的喷嘴和
与它配合的动叶片构成了汽
4喷嘴
轮机的基本作功单元，称为 汽轮机的“级”
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1轴 单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
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一. 汽轮机的工作原理
➢汽轮机内的能量转换
一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷 嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不 断降低，速度不断增加，使蒸汽的热能转 化为动能
• 级由静叶（喷嘴）和对 应的动叶组成
• 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能，然 后在动叶中使能转变为 机械能
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引用热力学第一定律导出的能量方程，方程可表示为
h0
c02 2
h1
c12 2
h0 , h1 —蒸汽进入和流出叶栅的比焓值，焦耳/公斤；
c0 , c1 —蒸汽进入和流出叶栅的速度，米/秒。
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级 汽轮机，由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的， 有助于理解和掌握全机的内在规律性。
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一、级的作功原理
喷嘴汽道示意图
2020/6/23
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导 向叶片后改变方向，进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级：同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级，又称为复速级。
工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速：动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
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