汽轮机级的工作原理及过程等
汽轮机工作原理及结构
汽轮机工作原理及结构汽轮机是一种热力机械设备，其工作原理是利用高温和高压下的高速蒸汽通过叶轮叶片的作用，驱动轴，从而将热能转化为机械能。
汽轮机具有高效率、大功率、可靠性高等优点，广泛应用于发电、船舶、火车等领域。
本文将介绍汽轮机的工作原理及其结构组成。
### 一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于卡诺循环的热力学理论，并且符合热力学第一、第二定律。
其工作过程可分为四个主要步骤：压缩、加热、膨胀、排放。
下面将对每个步骤进行详细说明：1. 压缩过程：在压缩过程中，汽轮机从外部介质（如空气、燃气等）吸入气体，并将其压缩至较高的压力。
这一步骤一般利用压缩机完成，其主要目的是提高进入汽轮机的工作流体的压力和密度，以便提高膨胀过程的能量转化效率。
2. 加热过程：在加热过程中，压缩后的工作流体进入锅炉或燃烧室，与燃料发生反应并吸收热量。
这使得工作流体的温度和能量进一步增加。
加热过程一般通过燃烧器来完成，通过燃料的燃烧释放的热量将水转化为高温高压的蒸汽。
3. 膨胀过程：在膨胀过程中，高温高压的蒸汽进入汽轮机的叶轮叶片中，使叶轮以高速旋转。
这一过程中，蒸汽的热能被转化为机械能，从而驱动汽轮机的输出轴转动。
4. 排放过程：在排放过程中，膨胀后的工作流体离开汽轮机，并进入冷凝装置或排放系统。
蒸汽在冷凝器中冷却并凝结为水，然后被泵送回锅炉以完成循环。
排放过程的主要目的是回收剩余的热量，并将工作流体恢复为液体状态，以便重新进入压缩过程。
以上四个步骤连续循环进行，从而使汽轮机持续输出机械能，满足各类工业和交通运输领域的需求。
### 二、汽轮机的结构组成汽轮机通常由以下几个主要组成部分构成：压缩机、燃烧器、涡轮机、冷却系统和辅助系统。
下面将对每个部分进行详细介绍。
1. 压缩机：压缩机是汽轮机中的重要组成部分，其主要功能是提高进入汽轮机的工作流体的压力和密度。
压缩机一般采用离心式、轴流式或混流式结构，通过旋转的叶轮将气体压缩并提供给燃烧器。
汽轮机的工作原理讲解
汽轮机的工作原理讲解
汽轮机是一种利用燃料燃烧释放的热能，通过燃气在高温和高压条件
下对涡轮叶片进行推动，从而驱动发电机产生电能的热能转换设备。
它的
工作原理基于热力学循环原理，主要包括热能转换、能量变化、动力传递
和工作过程四个方面。
1.热能转换过程：
2.能量变化过程：
高温高压的燃气通过喷嘴进入涡轮，燃气对涡轮叶片的推动力会导致
涡轮旋转。
而涡轮旋转则会转化为机械能，进而传递到轴上。
涡轮上的叶
片被高速旋转的燃气推动，能量逐渐从燃气转移到涡轮上。
3.动力传递过程：
燃气转动涡轮的运动被传递到轴上，然后再传输给发电机、泵或机械
设备等。
涡轮旋转的能量会带动连接在轴上的部件进行工作。
通常情况下，轴会与发电机驱动装置连接，涡轮运动的能量最后会被传递到发电机上，
从而产生电能。
4.工作过程：
具体而言，汽轮机的工作过程通常分为四个过程：加热过程、定容过程、膨胀过程和排气过程。
-加热过程：燃料在燃烧室中燃烧，释放出高温高压的燃气。
-定容过程：高温高压的燃气进入涡轮，将热能转化为机械能，完成
能量的转化。
-膨胀过程：涡轮旋转的机械能被传递到轴上，进而传输给发电机等部件以产生有用功。
-排气过程：燃气经过涡轮之后，被排出汽轮机系统。
总的来说，汽轮机的工作原理是通过燃料的燃烧产生高温高压气体，再利用燃气对涡轮的推动作用将热能转化为机械能，然后通过轴将机械能传递给发电机等部件，最终转化为电能或其他形式的能量输出。
汽轮机广泛应用于发电站、船舶、航空、石化等领域，是一种高效可靠的能源转换装置。
汽轮机工作原理及构造
汽轮机工作原理及构造汽轮机是一种常用于发电厂和船舶动力系统中的热力机械设备。
它通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽的能量驱动涡轮机进行旋转，最终将旋转的动能转化为电能或机械动力。
本文将介绍汽轮机的工作原理及构造。
一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于热力学循环和流体力学原理。
一般而言，汽轮机采用的热力学循环是朗肯循环，其主要由以下四个过程组成：压缩、加热、膨胀和冷却。
1. 压缩过程：冷凝器中的凝汽泵将凝结的蒸汽吸入压缩机中，通过压缩使其压力和温度升高。
2. 加热过程：高温高压的蒸汽进入到汽轮机的燃烧室中，其中的燃料燃烧产生高温高压的气体，使蒸汽进一步增加温度和压力。
3. 膨胀过程：高温高压的气体通过喷嘴喷射到涡轮机中，推动涡轮机旋转，由于涡轮机叶片的设计，气体内部的压力和温度降低。
同时，涡轮机的转动也将转动轴上的发电机或其他机械装置带动。
4. 冷却过程：膨胀后的蒸汽进入冷凝器，通过冷凝器中的冷却水吸热，使蒸汽冷凝成水，并回路循环。
二、汽轮机的构造汽轮机的主要构造包括压缩机、燃烧室、涡轮机和冷凝器等组成部分。
下面将对这些部分进行简要介绍。
1. 压缩机：压缩机通常是由多个级数的离心式或轴流式压缩机组成。
其主要作用是将低温低压的蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，为燃烧室提供所需的工作介质。
2. 燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方，其设计可以使燃料尽量充分燃烧，并产生高温高压的气体。
不同类型的汽轮机有不同的燃烧室结构，常见的有环形燃烧室和燃气轮机中的燃烧室。
3. 涡轮机：涡轮机是汽轮机中最核心的部分，它是通过高温高压气体的推动而旋转，将热能转化为机械能。
涡轮机一般包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮接受来自燃烧室的高温高压气体推动，低压涡轮接受来自高压涡轮排出的低温低压气体推动。
4. 冷凝器：冷凝器是一个换热器，用于将膨胀后的蒸汽冷凝成水。
冷凝器通常通过冷却水来吸热，使蒸汽冷凝成水，并将冷凝后的水再次引入蒸汽循环中。
汽轮机原理第一章 级的工作原理
冲动式汽轮机的工作原理
冲动式汽轮机转子
反动式汽轮机断面示意图
反动度
表示蒸汽在动叶中膨 胀程度的一个参数 焓降反动度 压力反动度
纯冲动级：
Ω=0，动叶前后的压差为零
反动级： Ω=0.5 冲动级： Ω=0.05~0.2 复速级：
汽轮机的工作过程
一元 稳定 绝热
2 k 1 1/ 2 0 2 k 1 2 2k p0 k k 1 1 1 k k k n n n n 0 k 1 0 k k
An
2 k 1 1/ 2 0 2k p0 k n n k 0 k 1 0
级的轮周效率
Pu1 轮周效率：轮周功和理想能量之比 u E 0
2 2 2 2 2 c0 c2 c2 ca c2 * E0 0 ht 1 ht 1 1 2 2 2 2 2
做功能力：单位质量蒸汽做功
w12 c12 u 2 2c 1u cos 1 c1 cos 1
2 2 w2 c2 u 2 2c 2 u cos 2 c2 cos 2
wu 2 2u
临界速度只和蒸汽滞止参数有关，和流动过程无关
临界压比
a 2k 0 0 2k 0 0 p00 kp11 p00 kp11 k 1 k 1
1
0 0 k p0 0 k
0 1 p1 p1 2 0 2 p1 2 p1 1 0 nc nc 0 0 k 1 1 p0 k 1 p0 p0 k 1
2 2 2
汽轮机级工作原理与过程等
6．湿汽损失
湿蒸汽引起的有用功损失，称为湿汽损失。 蒸汽由于凝结成水使作功量减少 高速的蒸汽带动低速的水珠而消耗一部分动能 水珠进入动叶时撞击在进口处的动叶片背弧上，
阻止叶轮旋转 安全上，动叶会被湿汽冲蚀损坏
（二） 级的相对内效率
r
hi E0
E0 E0
h
级的相对内效率表示级的能量转换的完善 程度，是用来衡量级经济性的一个重要指 标，它及级的类型、叶型、反动度、速比、 叶高、蒸汽的性质、级的结构特点等有关。
级汽轮机由于具有效率高、功率大、投资小等 突出优点而得到广泛应用。
三．多级汽轮机的轴向推力及其平衡
1. 轴向推力 汽轮机在运行时，转子需要承受很大
的轴向推力。 对于反动式汽轮机轴向推力可达几百
吨 冲动式汽轮机轴向推力也达到几十吨
之多
2. 轴向推力的平衡
平衡的方法除了在叶轮轮面上开平衡孔外， 主要采用下列两种方法：
中压通流部分配置在一个共同的汽缸内，采用 此种布置的优点是： 1．高温区集中在汽缸中部，两端温度压力较低， 从而减少了对轴承和端部汽封的影响； 2．及分缸设计相比，可缩短主轴长度，减少轴封 漏气；
高中压缸合缸
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构 把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，
温度分布均匀，减少热应力和热变形。 6、多层汽缸结构 太厚的汽缸壁会产生过大的热应力 7、加长低压级叶片长度 提高单机功率的有效途径
单独阀体结构
多层汽缸结构
加长低压级叶片长度
新型
旧型
二. 汽轮机的静止部分
（一）汽缸 汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一。
第一章 汽轮机级的工作原理
第一章汽轮机级的工作原理第一节概述汽轮机是将蒸汽工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。
多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。
喷管叶栅将蒸汽的热能转变成动能，动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能。
一、蒸汽的冲动原理和反动原理高速汽流通过动叶栅时，发生动量变化对动叶栅产生冲力，使动叶栅转动做功而获得机械能。
由动量定理可知，机械能的大小决定于工作蒸汽的质量流量和速度变化量，质量流量越大，速度变化越大，作用力也越大。
图1—1所示为无膨胀的动叶通道，汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这时蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。
蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力，此力类似于火箭发射时，高速气体从火箭尾部流出，给火箭一个与流动方向相反的反作用力，这个作用力叫做反动力。
依靠反动力做功的级叫做反动级，如图1—2所示。
现代汽轮机级中，冲动力和反动力通常是同时作用的，在这两个力的台力作用下，使动叶栅旋转而产生机械功。
这两个力的作用效果是不同的，冲动力的做功能力较大，而反动力的流动效率较高，这一点会在以后的讨论中说明。
二、级的反动度为了说明汽轮机级中反动力所占的比例，即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小，常用级的反动度Ω表示，它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焙降厶Ab和整个级的滞止理想比焰降△ht。
之比，即第5页截面上喷管和动叶中的理想比焙降所确定。
平均直径是动叶项部和根部处叶轮直径的平均值。
图1—3是级中蒸汽膨胀在焓熵图上的热力过程线。
o点是级前的蒸汽状态点，o*点是蒸汽等熵滞止到初速等于零的状态点，Pl、F2分别为喷管出口压力和动叶出口压力。
蒸汽从滞止状态o·点在级内等熵膨胀到P，时的比焙降厶AI。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程
汽轮机是一种利用蒸汽动力的热力机械，其工作原理和流程是由蒸汽的能量转
换为机械能，从而驱动发电机或其他机械设备。
汽轮机工作原理及流程主要包括蒸汽进汽轮机、蒸汽膨胀、蒸汽冷凝和蒸汽排出等过程。
首先，蒸汽进汽轮机。
在汽轮机中，蒸汽从锅炉中产生，经过调节阀进入汽轮
机的高压缸，然后通过叶片的作用使汽轮机转动。
蒸汽的进入使得汽轮机内部产生高速旋转，从而转动发电机或其他机械设备。
其次，蒸汽膨胀。
在汽轮机内部，蒸汽受到叶片的作用，从而产生膨胀，使得
汽轮机转动更加迅速。
蒸汽的膨胀过程是汽轮机工作中非常重要的一环，它直接影响着汽轮机的工作效率和输出功率。
接着是蒸汽冷凝。
在汽轮机工作过程中，蒸汽膨胀后的温度降低，需要通过冷
凝器进行冷凝。
蒸汽在冷凝器内部散发热量，经过冷凝后变成凝结水，然后排出系统。
这一过程是为了保证汽轮机内部循环的蒸汽能够继续被利用，提高能源利用率。
最后是蒸汽排出。
冷凝后的凝结水排出系统，蒸汽的循环过程完成，汽轮机重
新进入下一个循环。
蒸汽排出过程是汽轮机工作流程的最后一环，也是为了保证系统内部蒸汽循环的顺利进行。
总的来说，汽轮机工作原理及流程是一个连续循环的过程，通过蒸汽的进入、
膨胀、冷凝和排出，实现了能量的转换和机械设备的驱动。
汽轮机作为一种重要的能源转换设备，在发电、工业生产等领域有着广泛的应用，其工作原理和流程的理解对于提高能源利用效率和保障设备安全稳定运行具有重要意义。
汽轮机级的工作原理
汽轮机级的工作原理
汽轮机级的工作原理是基于汽轮机的能量转换过程。
汽轮机级通常由一组连续的转子和静子（定子）组成。
以下是汽轮机级的工作原理的一般步骤：
1. 压缩阶段：在压缩阶段，某种工质（例如蒸汽）通过大型风扇或轴向压缩机进入汽轮机级。
风扇或压缩机的工作是将气体压缩至较高压力。
2. 燃烧阶段：在燃烧阶段，压缩后的气体进入燃烧室。
在燃烧室内，燃料（通常是液体燃料或天然气）被注入，并与气体混合。
然后，点燃混合物，产生高温高压的燃烧气体。
3. 扩张阶段：在扩张阶段，高温高压的燃烧气体进入高速旋转的涡轮。
涡轮通常由一系列的叶片组成，当气体通过时会转动。
涡轮的转动产生的动能将一部分能量传递给驱动装置，例如发电机或涡喷引擎。
同时，气体的压力和温度下降。
4. 排气阶段：在最后的排气阶段，气体通过涡轮之后进入排气系统。
在排气系统中，气体通过冷却和减压过程，最终被排放到大气中。
整个汽轮机级循环将不断循环进行，以产生持续的动力输出。
每个级别的性能参数，如压缩比、燃烧温度和涡轮效率等，都会影响整体效率和功率输出。
汽轮机级的设计需要考虑多个因素，如材料、燃料效率和热损失等，以确保高效率和可靠性。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转的热力机械设备，它在现代工业中扮演着至关重要的角色。
汽轮机的工作原理及流程对于了解其运行机制和性能特点具有重要意义。
本文将从汽轮机的工作原理、基本结构和工作流程等方面进行详细介绍。
汽轮机的工作原理主要是利用蒸汽的压力能将动能转化为机械能。
当高温高压的蒸汽通过汽轮机的喷嘴进入叶片区域时，蒸汽的动能将叶片推动并使其产生旋转。
汽轮机的转子通过叶片的推动而旋转，从而驱动汽轮机的发电机或其他负载设备。
这一过程中，蒸汽的压力和温度逐渐下降，最终排出汽轮机，完成了一个工作循环。
汽轮机的基本结构包括汽轮机转子、定子、叶片、喷嘴等部件。
转子是汽轮机的主要工作部件，它由多级叶轮组成，每个叶轮上安装有叶片。
定子是支撑转子的固定部件，它包括了汽轮机的外壳、轴承等部件。
叶片是汽轮机中最关键的部件之一，它的设计和排列方式直接影响着汽轮机的性能和效率。
喷嘴是用来喷射高压蒸汽的装置，它的设计和工作状态对汽轮机的工作效果有着重要影响。
汽轮机的工作流程主要包括汽轮机的启动、加速、稳定运行和停机等阶段。
在汽轮机启动阶段，首先需要将汽轮机加热至一定温度，然后通过喷射高压蒸汽来推动转子旋转。
随着蒸汽的不断喷射，汽轮机的转速逐渐加快，从而完成了汽轮机的启动。
在汽轮机稳定运行阶段，蒸汽的压力和温度保持在一定范围内，并通过控制喷嘴和叶片的工作状态来控制汽轮机的输出功率。
最后，在汽轮机停机阶段，需要逐渐减少喷嘴的喷射量，使汽轮机的转速逐渐降低，最终停止转动。
总的来说，汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转的热力机械设备，其工作原理和流程对于了解其运行机制和性能特点具有重要意义。
通过对汽轮机的工作原理、基本结构和工作流程进行详细介绍，可以更好地理解汽轮机的工作原理和运行特点，为汽轮机的设计、运行和维护提供重要参考。
汽轮机工作原理和结构
汽轮机工作原理和结构汽轮机是一种利用燃气或蒸汽驱动转子旋转从而产生功的动力机械。
汽轮机工作原理是通过燃烧燃油或燃气与空气混合物，使得燃料释放的热能转化为热能增加的蒸汽或燃气的热能。
蒸汽或燃气通过高速喷射流，使得转子受到推力，因此转子开始旋转。
通过连接转子的轴来提供输出功率。
下面将详细介绍汽轮机的工作原理和结构。
1.汽轮机的工作原理汽轮机的工作过程可以分为四个步骤：压缩、燃烧、膨胀和排气。
a)压缩：进入汽轮机的空气被压缩到高压状态。
通常采用离心式压气机，它由若干个叶轮和固定导叶组成。
当空气经过叶轮时，由于叶片高速旋转的作用，空气被迫向前流动，流速增大且压力增加。
b)燃烧：经过压缩的空气进入燃烧室，并与燃料混合燃烧。
燃料可以是燃油或天然气。
在燃烧室中，混合物点燃并燃烧，燃料的热能转化为高温高压的蒸汽或燃气。
c)膨胀：高温高压的蒸汽或燃气被喷入汽轮机的叶片中使其转动。
蒸汽或燃气在叶片中膨胀，产生推力，从而将转子推动旋转。
蒸汽或燃气的压力和温度逐渐下降。
d)排气：蒸汽或燃气离开汽轮机后，被排入大气中。
排出蒸汽或燃气后，进入汽轮机的空气和燃料被再次压缩和加热，形成循环。
2.汽轮机的结构汽轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和调速装置等组成。
a)压气机：压气机是汽轮机的核心之一，用于将空气压缩到高压状态。
压气机包括若干个级，每个级别都由一个或多个叶轮和一些固定导叶组成。
叶轮通过旋转强制空气流经导叶，产生压力增加。
b)燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方。
燃烧室通常是一个圆筒形的结构，内部涂有耐高温材料。
燃料喷入燃烧室中与空气混合并燃烧，产生高温高压的蒸汽或燃气。
c)涡轮：涡轮是通过高温高压的蒸汽或燃气驱动的。
涡轮包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮通常由多个级别组成，而低压涡轮由较少级别组成。
蒸汽或燃气在叶片中膨胀，产生推力，推动涡轮旋转。
d)调速装置：汽轮机在运行过程中需要不同负载下的不同输出功率。
调速装置用于控制汽轮机的转速，以保持恒定的转速或调整转速。
汽轮机原理(第一章)
3.彭台门系数
当喷嘴进出口压力比ε n=p1／p0﹡处于某个数值时，
其相应的流量G与同一初状态下的临界流量Gcr之比值称为
流量比，用β表示，也称为彭台门系数，即
G An
k2k1p0*0*(nk2
k1
nk )
Gcr
An k(k21)kk 11p0*0*
k21(nk2
量损失，因此，蒸汽在动叶通 道中实际的膨胀过程是按熵增 曲线进行的。与喷嘴相似，此 时动叶栅出口汽流的理想相对 速度为
图１－１5蒸汽在动叶栅中的热力过程
w 2 t2 (h 1 h 2 t) w 1 22 h b w 1 22 h b
２. 动叶出口汽流实际速度
w2 w2t
上式对有损失的流动和无损失的流动 均适用。
4.状态方程
（1）理想气体状态方程
p RT
式中
p－气体绝对压力； ρ －气体密度； R－通用气体常数，R=461.76J/（kg.K)； T－ 热力学温标。
（2）蒸汽等熵膨胀过程方程
p 常数
k
式中 k－等熵指数，对于蒸汽而言：过热 蒸汽 k =1.3； 湿蒸汽 k=1.035+0.1x ( x为膨胀过程初态的蒸汽干度）。
Ma=c1t／a=1，这一条件称为临界条件。临界条件下
的所有参数均称为临界参数。
.
（２）临界压力比。
cr
pcr p0
2k
(
)k1
k1
对过热蒸汽 k ， 1.3,cr 0.54;6
对干饱和蒸k汽 1， .13,5cr 0.577.
（二）喷嘴流量的计算
1.喷嘴理想流量
Gt Anc1t1t
汽轮机的工作原理
*
*
在膨胀过程中，到某一截面会出现汽流速度等于当地音速。
当汽流速度等于当地音速时，则称此时的流动状态为临界状态。 这时的参数为临界参数，用 pcr、vcr、ccr 等表示。若以 代 入（2--16)则临界速度为：
ccr 2 * a0 k 1 2k * * p0 v0 kpcr vcr k 1
1 k 1 k 1 k 1
1 cr
G n An
2k * * p0 0 ( k 1
)
1 cr
G n Amin
2 k 1 * * kp0 0 ( ) k 1
k 1
第一章 汽轮机级的工作原理 3）彭台门系数(相对流量) 彭台门系数：一定初压下，通过喷管的实际流量
第一章 汽轮机级的工作原理
三、喷管的通流能力及流量系数
喷管的通流能力：就是一个设计加工好的喷管，在一定的参数 下所能通过的蒸汽流量。
t 已知参数：1）喷管进口蒸汽状态参数（ p0 ，0 ）；
2）喷管进口蒸汽动力参数 c0 ； 3）喷管出口截面上的蒸汽压力 p1 4）喷管出口截面积 An 。
；
确定参数：喷管的流量 G
得：
p1 2 1 * cr ( ) k 1 p0
k k 1
第一章 汽轮机级的工作原理 → 汽流速度达到音速； → 此种情况只能发生在：收缩喷管的出口截面 缩放喷管的喉部截面 分析3：当
1 cr 时， Gt An
2k * * k p0 0 (1 1 k ) k 1
1 2 * h0 h0 C0 h0 hc0 2
* * * p0、v0、h0 分别代入 把相应的滞止参数
式 (1-17 ) 和（1- 20 )，则
汽轮机原理(第一章)
微分形式程
dA dc d
0
AC -
2.动量方程
dpRdxcdc
式中 R－作用在单位质量汽流上的摩擦阻 力，若流动是无损失的等熵流动，则R＝0, 于是
dp cdc
-
3.能量方程 h0c202 qh1c212 w
式中 h0、h1－蒸汽进入和流出系统的比焓值； c0、c1－蒸汽进入和流出系统的速度； q－1kg蒸汽通过系统时从外界吸入的热量； w－ 1kg蒸汽通过系统时对外界所做的机 械功。
负荷改变时，级的通流面积不变。
-
四、级的工作过程的研究方法
（一）基本假设 （1）一元流动，也称轴对称流动。 （2）定常流动，也称稳定流动。 （3）绝热流动。
-
（二）基本方程 1.连续方程
G c A1 c 1 A 12 c 2A 2 常数
式中
G－蒸汽质量流量； A－汽道内任一横截面积； c －垂直于截面A的蒸汽流速； ρ－截面A上的蒸汽密度。
Ωm＝0的级， Δhb＝0, Δh*n= Δh*t， 做功能力较大，但效率较低，如图1－3所示。 2.冲动级（带反动度的冲动级）
ΔhbΩ＜mΔ＝h0n，.0做5～功0能.2力0的和级效，率介Δ于hb纯＞冲0,动但级和 反动级之间。
-
图1－3 纯冲动级中蒸汽压力和速度的变化 示意
图1－4 反动动级中蒸汽压力和速度的变化示意
-
3.反动级 Ωm≈0 .5的级， Δhb＝Δhn，动、静叶
型相同，做功能力较小，但效率高，如图1－ 4所示。 （二）按能量转换过程分 1.速度级
以利用蒸汽流速为主的级，有双列和多列之 分。双列速度级又称复速级，如图1－5所示。
-
复速级是由一列喷嘴叶栅和 装在同一叶轮上的两列动叶栅以 及第一列动叶栅后的固定不动的 导向叶栅所组成。蒸汽在喷嘴中 膨胀，在第一列动叶栅中作一部 分功，在固定的导向叶栅中改变 蒸汽流动方向，在第二列动叶栅 内继续作功。
第一章 汽轮机级的工作原理-第一节 概 述
第一节 概 述汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分。
它包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
现代电站汽轮机均为多级汽轮机，由若干级组成。
由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元称为汽轮机的级。
因为汽轮机的热功转换是在各 个级内进行的，所以研究级的工作原理是掌握整个汽轮 机工作原理的基础。
一、级的工作过程图1.1.1为某一冲动式汽轮机级的示意图。
喷嘴叶 片安装在隔板体上，动叶片安装在叶轮的外缘上。
喷嘴前截面用0—0表示，喷嘴叶栅和动叶栅之间的截面用l —l 表示，动叶后截面用2—2表示。
这三个截面通常称为级的特征截面或计算截面。
各截面上的汽流参数分 别注以下标0 ， 1和2，如0p 、1p 和2p ，分别表示喷嘴前、喷嘴后和动叶后的蒸汽压力。
在喷嘴通道内，蒸汽由压力0p 膨胀到1p ，温度由0t 下降到1t ，汽流速度相应地由0c 升到1c 。
可见，蒸汽从四嘴的进口到出口实现了由热能向动能的转换。
高速流动的蒸汽由喷嘴出口进入动叶时，给予动叶以冲动力i F 。
通常汽流在动叶槽道中继续膨胀，并转变方向，当汽流离开动叶槽道时，它给叶片以反动力r F (见图1．1．2)，这两个力的合力，推动动叶带动叶轮和轴旋转，作出机械功。
动叶以转速n 绕汽轮机轴旋转，用u表示动叶平均直径b d 处(即1/2叶高处，见图(1.1.1)的圆周速度，其大小为（1.1.1）其方向为动叶运动的圆周方向。
由于动叶以圆周速度u运动，所以，以1c表示的喷嘴出口汽流的绝对速度，是以相对速度1w 进入动叶的。
1c ,u与1w 构成动叶进口速度三角形，如 图1．1．3（a ）所示，即1w=1c u- （1.1.2）汽流以相对速度2w 离开动叶，由于动叶以圆周速度u运动，所以动叶出口汽流的绝对速度是2c。
2w , u与2c 构成动叶出口速度三角形，如图1．1．3(a)所示，即2c=2w u- （1.1.3）图中ß表示叶轮旋转平面与相对汽流速度的夹角，ą表示叶轮旋转平面与绝对汽流速度的夹角。
汽轮机基本工作原理
汽轮机基本工作原理
汽轮机是一种利用燃气或蒸汽驱动涡轮旋转从而产生机械能的装置。
其基本工作原理如下：
1. 压缩空气/蒸汽：汽轮机的工作流体可以是空气或蒸汽，进
入涡轮之前需要通过压缩过程提高其压力和温度。
压缩过程通常通过多级离心式压气机或轴流压气机实现，在这些压气机中，一个或多个旋转叶轮将流体加速并压缩。
2. 燃烧：在某些汽轮机中，压缩过程之前需要在压气机的后部进行燃烧，使用燃料混合物将流体加热至高温高压状态。
这通常通过燃烧室中的燃料喷嘴来实现，燃料与压缩空气/蒸汽混
合并点燃，释放出巨大的热能。
3. 膨胀：在压缩后加热的流体进入涡轮部分，这里的涡轮由一系列箍状叶片构成。
高温高压的流体通过涡轮，将其中的热能转化为旋转机械能。
流体在涡轮中膨胀，从而产生推力并使涡轮旋转。
4. 能量转换：旋转的涡轮通过轴将机械能传递给其他设备，例如发电机或推进装置。
在发电机中，旋转涡轮通过轴使发电机转动，将机械能转化为电能。
在推进装置中，旋转涡轮通过轴使推进部件旋转，产生推力。
5. 排放：在汽轮机中，燃烧过程会产生废气，其中包含了烟气和废热。
这些废气需要经过处理来达到环保要求。
总的来说，汽轮机的基本工作原理是通过压缩、加热、膨胀和能量转换等过程，将燃气或蒸汽的能量转化为机械能，从而实现发电或推进等功能。
汽轮机原理及构造
汽轮机原理及构造一、汽轮机原理汽轮机是一种利用高速旋转的轴来驱动机械设备的热力机械，其原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后将高压气体喷射到叶片上，使叶片转动，从而产生动力。
汽轮机的原理可以简单概括为三个步骤：压气、燃烧和推进。
1.压气：在汽轮机的压气阶段，空气被压缩并带入燃气室。
压缩空气提高了其温度和压力。
2.燃烧：在燃烧室中喷入燃料并点燃，形成高温高压的可膨胀气体。
3.推进：可膨胀气体通过喷嘴或喷管进入涡轮叶片，产生反作用力，推动轴转动，从而实现能量转换。
汽轮机运用了热力学循环原理，通常采用布雷顿循环，包括压缩、供热、膨胀和冷却四个过程。
在汽轮机循环过程中，燃气流体经由涡轮、压气机、燃烧室等组成的主要设备，依次完成不同的热力学过程。
二、汽轮机构造汽轮机通常由压气机、燃烧室、涡轮机和辅助设备组成。
1.压气机：压气机是汽轮机的关键部件之一，其作用是将进入轴流压气机的空气通过压缩提高其温度和压力。
压气机通常由多个级别的叶轮和导叶构成，气流会随着不同阶段的叶轮的作用而被不断压缩。
2.燃烧室：燃烧室是燃料燃烧的地方，将燃料和压缩空气混合并点燃。
燃烧室内的燃料燃烧产生高温高压气体，它们会进一步被进入涡轮机的喷嘴推入和加速。
3.涡轮机：涡轮机由高和低压涡轮组成，其主要作用是利用燃烧气流的动能转化为机械能，驱动轴旋转。
高压涡轮和低压涡轮的叶片受到高温高压气体的冲击，从而转动轴，实现能量转换。
4.辅助设备：汽轮机还有一些辅助设备，包括增压器、减温器、调速器、冷却系统等。
增压器用于增加压气机进气量，提高整个系统的效率。
减温器用于降低压缩空气的温度。
调速器用于控制汽轮机的转速，以适应实际运行需求。
冷却系统用于冷却涡轮叶片和其他高温部件，防止过热损坏。
总之，汽轮机利用燃料燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮旋转，并通过传动装置将机械能输出。
汽轮机具有结构简单、工作可靠、适用范围广等特点，被广泛应用于发电、机械制造、航空、航天等领域。
第一章 汽轮机级的工作原理
p0
如图所示， AB为渐缩 喷嘴的出口截面，即吼口 截面，ABC 即为斜切部分。 当喷嘴出口压力p1大于临 界压力p1c时，蒸汽在斜切 部分不发生膨胀。
pt αt ct 图1-13 喷管斜切部分
(1) n cr ,当喷管出口截面上的压力比大于或等于临界 压力比时，喷管喉部截面AB上的流速小于或等于声速， 这时蒸汽仅在喷管的收缩部分中膨胀， 而在其斜切部分 中不膨胀，喷管斜切部分只起导向作用，汽流方向与轮 周方向的夹角称为喷管的出汽角 1
h ∆hn
2 h1t 1
p1 h1
图1-7蒸汽在喷嘴中的热力过程
s
2、几何条件
dA dc 2 ( M 1) A c
(1)当喷管内汽流为亚声速流动时（M<1），dA<0，这 种喷管成为渐缩喷管； (2)当喷管内汽流为超声速流动时（M>1），dA>0，这 种喷管成为渐扩喷管； (3)当喷管内汽流速度等于当地声速时（M=1），dA=0， 喷管的截面为最小值，这个截面为临界截面（喉部截 面） (4)欲使汽流在喷管中自亚声速增加至超声速，则截面 应由渐缩变为渐扩，这种喷管成为缩放喷管或拉伐尔 喷管。
p1 ——喷管后压力与喷管前滞止压力之比， n * p0
p ( v
0 0 0
0
2 k n
k 1 k n
)
p p 2 A p A ) G A K( K 1 v p
ntc n 0 0 n 0 0 n 0 0
K 1 K 1
0
式中
n ——喷管的流量系数
v1t 1 n 1t v1
图1-11喷管和动叶的流量系数
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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
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
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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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
• 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。
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
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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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
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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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
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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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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
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
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。
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冲动式汽轮机
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3) 复速级
速度级:为使充分利用余速，在两列动
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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