汽轮机工作原理
汽轮机 工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是利用高速旋转的涡轮叶轮产生动能，以及转换流体内部能量的热机。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 压气过程：在汽轮机中，气体（通常为空气或燃气）首先被压缩，提高了气体的压力和温度。
这一步骤通常是通过压缩机来完成，压缩机使用机械或涡轮叶轮将气体压缩。
2. 加热过程：在压缩后，气体进一步加热，提高了其温度和内部能量。
加热通常是通过燃烧燃料来完成的，将燃料喷入到高温高压的燃烧室中，与压缩空气混合并燃烧。
3. 膨胀过程：在加热后，高温高压气体被引导到涡轮叶轮上，涡轮叶轮受到气流的冲击而开始旋转。
这一旋转运动在轴上带动涡轮产生动能，同时也消耗了气体的内部能量。
4. 输出功过程：涡轮带动的轴通过传动装置将旋转动能转变为有用功。
轴可以用来驱动发电机、涡轮泵或其他机械设备。
整个过程中，汽轮机通过将热能转化为机械能或电能，实现了能源转换的目的。
汽轮机的效率通常由其膨胀过程中的能量转化效率来决定，这也是优化设计与运行的关键所在。
汽轮机结构及原理
汽轮机结构及原理一、组成部件：1. 压气机：用于将空气压缩，提高进入燃烧室的压力。
2. 燃烧室：将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
3. 喷气管：用于引导和加速燃气流出燃烧室，产生冲力。
4. 轴：将压气机、涡轮机和发电机等部件连接起来。
5. 涡轮机：通过燃气的冲力驱动，使轴产生旋转运动。
6. 发电机：通过轴的运动，将机械能转化为电能。
二、工作原理：1. 压缩空气：气体由进气口进入压气机，压气机的叶片逐渐减少叶片间的空隙，从而将气体压缩，提高气体的压力和密度。
2. 燃烧过程：压缩后的空气经过燃油喷嘴喷入燃烧室，与燃料混合并点燃。
燃烧产生的高温高压燃气通过喷气管流向后方。
3. 燃气驱动：燃气通过涡轮机，将燃气的高速和高温转化为轴的旋转运动，产生机械能。
4. 电能发电：轴的旋转运动通过发电机，将机械能转化为电能。
发电机的旋转子产生交流，通过定子的线圈而感应电流，最终输出电能。
三、工作过程：1. 进气：外部空气通过进气口进入压气机。
2. 压缩：压气机的叶片将空气逐渐压缩，提高气体的压力和密度。
3. 燃烧：压缩后的空气通过燃油喷嘴喷入燃烧室，与燃料混合并点燃。
4. 转动涡轮：燃烧产生的高温高压燃气通过喷气管流向后方，驱动涡轮机旋转。
5. 转动轴：涡轮机的旋转运动通过轴传递，使轴产生旋转运动。
6. 发电：轴的旋转运动通过发电机，将机械能转化为电能，供应电力负载使用。
7. 排气：燃烧后的废气排出机外，通过喷气管排出。
四、特点和应用：1. 汽轮机具有高效率和大功率输出的优点，广泛应用于发电厂、船舶推进系统、航空器动力装置等领域。
2. 汽轮机结构简单，可靠性高，适应性强，同时可根据实际需求进行多机组联网运行，提高整体系统的可靠性和性能。
3. 由于汽轮机使用燃汽轮机使用化石燃料，其燃烧过程会产生大量的二氧化碳和其他排放物，对环境造成污染。
因此，在环保意识增强的背景下，与其他清洁能源技术相比，汽轮机在未来的发展中面临一定限制和挑战。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转，从而产生功率的热力机械设备。
它是发电厂中最常见的发电装置之一，也被广泛应用于船舶和工业生产中。
汽轮机的工作原理主要包括蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环等几个基本过程。
首先，蒸汽进汽。
在汽轮机中，蒸汽由锅炉产生，经过调节阀进入汽轮机的高
压缸。
蒸汽进入高压缸后，通过喷嘴对转子产生冲击，推动转子旋转。
这一过程中，蒸汽的压力和温度都在不断下降，同时转子也在不断受到驱动。
接着是膨胀工作。
在高压缸中完成膨胀工作后的蒸汽，将进入中压缸和低压缸
依次进行膨胀工作，从而驱动汽轮机的转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度会不断降低，而转子则会不断受到推动。
然后是排汽。
当蒸汽完成了在汽轮机中的膨胀工作后，会被排出汽轮机，进入
凝汽器进行冷凝，最终变成液态水。
在凝汽器中，蒸汽和冷却水进行热交换，使蒸汽凝结成水，然后通过泵送回锅炉中继续循环使用。
最后是再循环。
在汽轮机工作中，为了提高效率和节能，通常会采用再循环系统。
再循环系统是将部分排汽重新加热后送回锅炉，再次转化为高温高压蒸汽，再次进入汽轮机中进行膨胀工作。
这样可以充分利用热能，提高汽轮机的热效率。
综上所述，汽轮机的工作原理是通过蒸汽的膨胀工作驱动转子旋转，从而产生
功率。
蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环是汽轮机工作过程中的基本环节。
汽轮机作为一种重要的动力装置，在工业生产和发电领域具有重要的应用价值，对其工作原理的深入理解和掌握，对于提高其效率和性能具有重要意义。
汽轮机的工作原理文档
汽轮机的工作原理一、力的冲动作用原理及反动作用原理1. 冲动作用原理由力学可知，当一个运动物体碰撞到另一个静止或运动速度比它低的物体时，就会因受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的运动物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。
冲动力的大小取决于运动物体的质量和碰撞前后的速度变化值。
物体质量越大，速度变化值越大；速度变化越大，冲动力也越大。
若阻碍运动的物体在此力的作用下，产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向的改变，产生了对动叶片的冲动力，推动叶轮旋转作功，将蒸汽的动能转变为转子旋转的机械能，这种利用冲动力的作功原理，称为冲动作用原理，如图1－1所示。
图1－1 单级冲动式汽轮机示意图1－转子；2－叶轮；3－动叶片；4－喷嘴 图1－2所示为一动叶片的工作示意图，如果用一个直立的平板，让高速汽流冲击到其表面上，平板由于受汽流的冲击作用而发生运动，但因在平板的表面附近产生了很大的扰动和涡流损失，如图1－2（a ）所示，使蒸汽中大量的有用能量得不到很好的利用，以致造成浪费。
所以经过大量的实践改进，现代的汽轮机叶片都做成弯曲形。
如要产生最大的作用力，就必须使蒸汽的喷射方向与动叶片的运动方向一致，然后再转一个1800方向流出动叶片，如图1－2（b ）所示。
蒸汽图1－2 冲动式汽轮机动叶片的分析图同样，高速蒸汽流冲击汽轮机叶片时，使叶片运动而做功，如图1－3所示。
蒸汽以速度c1流向一圆弧形动叶片，并能沿着平行于汽流的方向移动。
汽流进入由动叶片构成的圆弧形流道后，便沿内弧逐渐改变其流动方向，最后以速度c2流出流道。
当动叶片固定不动时，c2的方向恰与c1方向相反。
由于汽流沿圆弧形叶片壁面不断地改变方向作匀速圆周运动，因此每一个汽流微团都将产生一个离心力作用在叶片上，同时根据牛顿第三定律，动叶片也受到汽流微团给它的一个大小相等，方向相反的反作用力，在这里就是一个离心力。
汽轮机的工作原理
汽轮机的工作原理汽轮机是一种重要的能源转换设备，广泛应用于发电、航空、船舶等领域。
它通过将燃料的热能转换为机械能，再进一步转换为电能或动力。
下面将详细介绍汽轮机的工作原理。
1. 蒸汽产生：汽轮机是以水蒸气作为工作介质的，首先需要产生高温高压的蒸汽。
通常使用锅炉将水加热至高温并产生蒸汽。
锅炉内设有水冷壁，当燃料燃烧时释放热能，通过水冷壁传递给水，使水迅速升温并转化为蒸汽。
2. 压力增加：蒸汽经过锅炉后的压力通常较低，需要通过汽轮机的压缩与扩张过程来增加压力。
压缩过程中，燃气通过多级压缩器，逐级提高压力。
扩张过程中，蒸汽通过汽轮机的转子产生动能，将转子带动旋转，从而提取出热能。
3. 能量转换：汽轮机的核心部件是转子。
转子上装有多个叶片，当蒸汽通过叶片时，会改变叶片上蒸汽的动能和压力。
蒸汽逐渐扩张，动能转化为机械能，驱动转子旋转。
转子将机械能传递给发电机或其他设备，实现能量的转换。
4. 排放与循环：汽轮机在工作过程中会产生废气，其中包含大量的烟尘、二氧化碳等物质。
为了减少环境污染，需要经过处理以达到排放标准。
同时，为了提高能源利用率，汽轮机通常采用循环系统，将一部分废气重新引入锅炉再利用。
5. 效率与性能：汽轮机的工作效率通常由热效率和机械效率两部分组成。
热效率是指输入燃料能量中被转化为有用能量的比例，机械效率是指能量转换过程中传递到负载的比例。
提高汽轮机的效率是研发和设计的重要目标，可以通过改进叶片形状、降低内部损失等手段来实现。
6. 应用领域：汽轮机广泛用于发电厂，特别是火电厂，它们使用燃煤、燃油或其他能源来产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电。
此外，汽轮机也被用于航空领域，作为飞机的动力源。
船舶也使用汽轮机作为主要动力设备，提供推进力。
7. 发展趋势：随着科技的进步和对环境保护的要求，汽轮机在结构和材料上都在不断改进。
新型材料而例如高温合金的应用可以提高汽轮机的工作温度和效率。
另外，燃料技术的创新也为汽轮机的发展创造了更多可能，如采用天然气、生物质等作为燃料，减少对传统化石燃料的依赖。
汽轮机工作原理 结构
汽轮机工作原理和结构1 汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
图1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴2 汽轮机结构汽轮机主要由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。
图2 套装转子结构1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机工作原理及用途
汽轮机工作原理及用途
汽轮机是一种利用高速流体动能转化为机械能的热力发动机。
其工作原理是通过循环流体（通常是蒸汽）在叶片上产生动力，并驱动轴传递机械能。
汽轮机的工作原理如下：
1. 气流进入汽轮机，并通过进气管道进入叶轮机组。
2. 叶轮机组由一组叶片构成，当气流通过叶片时，受到了力的作用，使得叶轮旋转。
3. 旋转的叶轮通过轴传递机械能，从而驱动其他设备，如发电机或涡轮泵。
4. 排出气流的废气经过排气管道排出汽轮机。
汽轮机具有多种用途，主要包括以下几个方面：
1. 发电：汽轮机是发电厂中常见的发电设备，通过与发电机联动，将机械能转化为电能，用于供应电力。
2. 动力：汽轮机用于推动各种类型的机械设备，如船舶、飞机和工业设备等。
3. 热能回收：汽轮机可以利用废热，如锅炉排出的高温废气，来驱动它们，从而提高能源利用效率。
4. 石油工业：汽轮机在石油加工过程中被广泛应用，在炼油厂中用于驱动压缩机和泵等设备。
5. 化工工业：汽轮机可用于化工厂中的各种过程，如提供压缩空气、提供动力等。
总之，汽轮机作为一种高效节能的发动机，被广泛应用于发电、动力和工业领域，为各种设备提供动力和能源。
汽轮机基础知识
汽轮机基础知识一、工作原理：汽轮机工作原理，简单的讲就是利用具有一定压力、温度的蒸汽进人汽轮机，驱动汽轮机旋转，输出轴功；在此过程中，将蒸汽的热能转化成机械转动的动能。
热能转化的多少，与蒸汽的焓值大小有关，即一定压力、温度的蒸汽，其焓值是一定的，单位是KJ/Kg，具体数值可查工程热力学焓值表或焓熵图，所以当汽轮机进汽、排汽参数一定时，进汽与排汽的焓值差既是每千克蒸汽的能量输出量，再乘以进汽量、汽轮机效率、机械效率，既是汽轮机的输出轴功率。
蒸汽焓值的大小，与其压力、温度有关，在目前使用的汽轮机参数范围内，压力或温度升高，其焓值也增加，所以当汽轮机输出功率一定时，进汽参数升高或排汽参数降低，汽轮机进汽量要减少；反之亦然。
若进汽、排汽参数一定，则进汽量增加意味着汽轮机输出功率增加；对于发电型机组，由于其运行转速是恒定的，进汽量增加，发电机输出功率也增加；而对于拖动型机组，进汽量增加时，会引起机组转速的增加，从理论上讲，若不考虑能量损失等因素，转速(n)的变化与其拖动设备的扬程（H）、流量(Q)、功率(N)有如下关系：n1/n2=H1/H2;(n1/n2)**2=Q1/Q2;(n1/n2)**3=N1/N2;对于拖动型机组，其设备及管道系统在设计时已基本定型，当设备负荷发生变化时，其流量变化必然引起系统压力的变化，而压力的变化是现场最易直接观测到的，系统压力的变化又引起汽轮机转速的变化，所以此时应及时调整汽轮机进汽量来维持转速，保持系统压力的稳定，故只要能够满足所驱动设备的负荷要求，汽轮机并不一定在额定转速下运行；汽轮机的设计在额定转速下运行其效率最佳，所以在机组选型时，应使所拖动的设备负荷近可能接近汽轮机设计功率，以提高系统的运转效率。
二、分类：汽轮机分类方式有多种，一般按热力系统方式分为凝汽式（N）、背压式（B）、抽凝式（C）、抽背式（CB），凝汽式机组一般用于发电厂进行发电，当用户具备固定的热用户和热负荷时，可根据热负荷的参数及负荷量选择背压式（B）、抽凝式（C）或抽背式（CB）机组。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理概述汽轮机是一种将燃料的热能转化为机械能的设备，被广泛应用于发电厂、石化工厂等工业领域。
它是基于热力学原理和动力学原理，通过将高温高压高速的气体经过涡轮机的转动从而产生动力。
本文将详细介绍汽轮机的工作原理。
工作原理汽轮机的工作原理可以简单分为三个主要过程：燃烧过程、膨胀过程和排气过程。
燃烧过程首先，燃料（通常是煤、天然气或原油）被送入燃烧室内与空气混合。
在燃烧室内，燃料和空气发生化学反应产生高温高压的气体，这些气体的温度可以达到数千摄氏度。
这个过程会释放出巨大的热能。
膨胀过程在燃烧过程中产生的高温高压气体被引导进入汽轮机中的高压涡轮机组。
高压涡轮轴与低压涡轮轴相连，形成一个旋转的连续轴，因此高压涡轮的转动会带动低压涡轮的转动。
通过这种轴的连续转动，气体的温度和压力会逐渐降低。
当气体通过涡轮机组时，涡轮叶轮的叶片会将高速气体的动能转化为机械能，从而带动涡轮叶片的转动。
涡轮机组的转动将通过轴将机械能传递给发电机或其他驱动装置，从而产生电力或工作力。
排气过程在膨胀过程中，由于燃料的能量已经被转化为机械能，气体的温度和压力都降低了。
最后，气体被排出汽轮机，通常会通过烟囱排放到大气中。
汽轮机类型根据汽轮机的旋转轴位置和工作流程，汽轮机可以分为以下几种类型：往复式汽轮机往复式汽轮机的转子以曲柄连杆机构为核心，类似于内燃机。
它适用于小型燃料供应场合，通常用于驱动小型发电机或水泵。
回转式汽轮机回转式汽轮机是目前最常用的汽轮机类型。
它的转子是以中心轴旋转的，可以根据需要设置多级涡轮驱动涡轮叶片。
自由涡轮汽轮机自由涡轮汽轮机是一种没有固定轴的旋转式汽轮机。
它通过自由涡轮旋转产生机械能，可以用于驱动飞机的涡喷发动机。
优势和应用汽轮机的工作原理使其具有以下优势和广泛应用：•高效性：汽轮机可以实现燃料的高效利用，对于燃煤发电厂而言，其热效率可以达到40%到50%。
•可靠性：汽轮机结构简单，运行稳定可靠，可以长时间连续运行。
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。
汽轮机的工作原理ppt
４）推力轴承的润滑 经向止推联合轴承的供油是从下方油孔 进入经向轴承的，并通过11进入推力轴承 中，冷却推力瓦块的油从内经方向流入， 沿径向流出，润滑油充满推力瓦块的周围。 为减少润滑油的摩擦损失，用半圆形的油封 环从外缘将推力瓦块罩上，该油封环与推 力盘间有一定的轴向间隙，间隙过小，排 油不畅，推力轴承温度升高。
㈢速度级（两列）汽轮机
在单级汽轮机中，当喷嘴中比焓降较大时，喷嘴出口 的蒸汽速度很高，从而使蒸汽离开动叶栅的速度c2也很大， 这将产生很大的损失，降低了汽轮机的经济性。为了减小 这部分损失，可如图7.4那样，在第一列动叶栅后安装一 列导向叶栅7，使蒸汽在导向叶栅内改变流动方向后再进 入装在同一叶轮上的第二列动叶栅6中继续作功。这样， 从第一列动叶栅流出的汽流所具有的动能又在第二列动叶 栅中加以利用，使动能损失减小。如果流出第二列动叶的 汽流还具有较大的动能，还可以再装第二列导向叶栅和第 三列动叶栅。这种将蒸汽在喷嘴中膨胀产生的动能分几次 在动叶栅中利用的级，称为速度级。通常把蒸汽动能在两 列动叶栅中加以利用的级称为二列速度级，在三列动叶栅 中加以利用的级称为三列速度级
3）推力轴承的结构 在单缸汽轮机中，推力轴承和支持轴承多制成一 体，称为经向止推联合轴承。 汽轮机在工作中，轴向 推力是通过推力盘传至推力轴承的工作瓦片上另一侧 的非工作瓦片只是承担偶然发生的反向推力。推力瓦 块接触面浇有乌金，厚度一般在1.5mm左右，推力瓦 块的块数在8~16块．工作瓦块较大，其块数较非工作 瓦块少．当推力盘紧贴在工作瓦块上时，推力盘和非 工作瓦块之间应有一定的间隙，中小型汽轮机间隙一 般为0.25~0.35mm，间隙过小，会使推力瓦块温度升 高，润滑不良，乌金出现磨痕．间隙过大，负荷突然 变化时，会造成推力盘反弹，冲击非推力瓦块．
汽轮机工作原理
汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图 1 所示。
高速汽流流经动叶片 3 时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮 2 旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
图 1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴； 2-叶轮； 3-动叶片； 4-喷嘴汽轮机主要由转动部份(转子)和固定部份(静体或者静子)组成。
转动部份包括叶栅、叶轮或者转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或者静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图 2 所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别创造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上，并用键传递力矩。
图 2 套装转子结构1-油封环 2-油封套 3-轴 4-动叶槽 5-叶轮 6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发机电的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图 3 为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部份热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，于是会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的实用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，于是必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机的基本工作原理是
汽轮机的基本工作原理是
汽轮机是一种利用燃烧燃料产生高温高压气体，然后利用高速旋转的涡轮叶片来提供功率的装置。
其基本工作原理如下：
1. 空气压缩：空气经过进气口进入轴流式或离心式压气机，压气机的叶片将空气压缩，使其压力和温度升高。
2. 燃烧：在压气机出口处喷入燃料，燃料与压缩空气混合并在燃烧室中进行燃烧，释放出高温高压气体。
3. 膨胀和加速：高温高压气体进入轴流式或径流式涡轮叶片，通过与叶片的相互作用，气体膨胀并加速旋转涡轮。
4. 功率输出：旋转涡轮将气体动能转化为机械能，驱动轴上的设备工作，如发电机或者推进系统。
5. 排气：气体在旋转涡轮后的剩余能量将被利用来提供加力，然后排入大气中。
汽轮机的基本工作原理是通过将燃料燃烧产生的高温高压气体转化为旋转动能，最终输出有用的功率。
这种技术在发电厂、船舶和飞机等领域广泛应用。
汽轮机的工作原理
按主蒸汽压力分
汽轮机类别 低压汽轮机 中压汽轮机 高压汽轮机 超高压汽轮机 亚临界压力汽轮机 超临界压力汽轮机 超超临界压力汽轮机 主蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5 2~4 6~10 12~14 16~18 >22.1 >32
汽轮机的型号
Δ XX - XX - XX
型 式 变型设计次序 蒸汽参数 额定功率
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。
汽轮机的分类
冲动式汽轮机
按工作原理分 反动式汽轮机 凝汽式汽轮机
蒸汽热能
喷嘴
气流的动能
动叶
轴的机械能
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的
工作单元。在结构上它是由
2叶轮 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
轮机的基本作功单元，称为
1轴
4喷嘴
汽轮机的“级”
单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
（一）冲动作用原理
理想情况下表面式凝汽器的凝水温度应与排汽温度相同，被冷却水
带走的热量仅为排汽的汽化潜热。但实际运行中，由于排汽流动阻 力及非凝结气体的存在，导致凝结水温度低于排汽温度，两者的温 差称为过冷却度。冷却水管布置不当，运行中凝结水位过高而浸泡 冷却水管,均会加大过冷却度。正常情况过冷却度应不大于1～2℃。 排汽压力与机组功率 降低凝汽式汽轮机的排汽压力,虽可提高 热效率，但因排汽比容增大,汽轮机末级通流面积和叶片需要相应增 大,这加大了制造成本,使加工困难。因此，最佳排汽压力需通过技术 经济综合分析确定。目前一般凝汽式汽轮机排汽压力取为0.004～ 0.006兆帕。 汽轮机功率决定于蒸汽流量。凝汽式汽轮机可通过的最大流量 决定于末级叶片长度。由于叶片越大，离心力越大,这使它受到材料 强度的限制。目前,末级叶片最大长度可达1000～1200毫米，叶片顶 端最大允许圆周速度为550～650米/秒,单排汽口极限功率约为100～ 120兆瓦。低压缸采用分流式结构可提高单机功率。到80年代末，常 规火电厂最大凝汽式单机功率，双轴机组为1300兆瓦，单轴机组为 800兆瓦。 凝汽式机组设计为低转速（1500或1800转/分）时，可提高极限 功率，但这又使汽轮机尺寸及材料消耗增加，因为汽轮机总重量与 转速的三次方成反比。因此，除核电站为适应低参数、大流量特点， 常采用低速汽轮机外，中国火力发电厂均采用3000转/分汽轮机
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是一种利用高温高压蒸汽或气体驱动转子旋转，从
而产生功的热能机械设备。
它的工作原理可以简单概括为
以下几个步骤：
1. 接收热能：汽轮机首先从外部燃烧设备（如燃煤锅炉、
天然气燃烧炉）等处接收到高温高压的燃烧产生的蒸汽或
气体。
2. 进行分级：进入汽轮机后，蒸汽或气体首先会经过多级
的高、中、低压涡轮叶轮组成的压力级，每个压力级的叶
轮都会将蒸汽或气体的能量转化为旋转动能。
压力级的分
级是为了充分利用蒸汽或气体的能量，提高效率。
3. 驱动转子旋转：蒸汽或气体通过压力级后，会进入最后
一个低压涡轮叶轮，叶轮上的流体将动能转化为旋转动能，推动叶轮旋转。
叶轮与轴连在一起，因此叶轮的旋转也会
驱动轴一同旋转。
4. 产生功：由于轴与发电机相连，因此轴的旋转会将机械能转化为电能，从而产生功。
同时，汽轮机还可以利用轴的旋转驱动其他设备，如水泵、压缩机等。
5. 排出剩余热能：在汽轮机工作过程中，蒸汽或气体会释放一部分热能，这些剩余热能可以通过余热锅炉或余热回收系统等设备进行回收利用，提高能源利用率。
总的来说，汽轮机的工作原理是通过将高温高压的蒸汽或气体转化为旋转动能，进而产生功。
它是一种能量转换设备，广泛应用于发电厂、化工厂、石油化工、钢铁冶金等行业。
汽轮机的工作原理
汽轮机的工作原理汽轮机是一种利用蒸汽压力产生动力的热机，它是由汽轮机本体和汽轮机辅机组成的。
汽轮机是利用蒸汽的动能来推动涡轮旋转，从而产生功率的装置。
它广泛应用于发电厂、船舶、飞机等领域，是现代工业中不可或缺的动力设备。
下面我们来详细了解一下汽轮机的工作原理。
首先，汽轮机的工作原理涉及到热力学和动力学的知识。
在汽轮机中，蒸汽由高压进入汽轮机，然后在涡轮叶片上产生动能，推动涡轮旋转。
涡轮旋转的功率通过轴传递到负载上，从而驱动负载工作。
在这个过程中，燃料燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽的动能转化为机械能，完成了能源的转换。
其次，汽轮机的工作原理还涉及到热力循环的过程。
汽轮机的热力循环一般包括蒸汽发生器、汽轮机、凝汽器和再生器等部件。
在热力循环中，蒸汽在高温高压下进入汽轮机，推动涡轮旋转，然后蒸汽失去动能，变成低温低压的凝汽水，最终被再次加热成为高温高压的蒸汽，完成了一个循环。
这种热力循环的过程保证了汽轮机能够持续地产生动力。
此外，汽轮机的工作原理还与涡轮机的工作原理相关。
涡轮机是汽轮机的核心部件，它是利用动能原理将蒸汽的动能转化为机械能的装置。
涡轮机根据其结构和工作介质的不同，可以分为汽轮机、水轮机和气轮机等。
而汽轮机则是以水蒸气作为工作介质的一种涡轮机。
涡轮机的工作原理决定了汽轮机的工作原理，它们是密不可分的。
总的来说，汽轮机的工作原理是基于热力学和动力学的知识，利用蒸汽的动能来推动涡轮旋转，从而产生功率。
通过热力循环的过程，汽轮机能够持续地产生动力。
涡轮机作为汽轮机的核心部件，是实现能源转换的关键。
汽轮机的工作原理是现代工业中非常重要的一部分，它为各种设备和机械提供了动力支持，推动着工业的发展。
汽轮机的工作原理
汽轮机的工作原理
汽轮机是一种利用高速旋转的涡轮叶片将热能转化为机械能的设备。
其工作原理可以分为三个主要部分：压缩、燃烧和膨胀。
首先，气体（通常为空气）通过压缩机被压缩。
在压缩机中，气体被推入叶轮，随后叶轮的高速旋转使气体受到挤压，气体的压力和温度都随之升高。
通过连续的压缩过程，气体被压缩到更高的压力。
接下来，高压气体进入燃烧室。
在燃烧室中，燃料被喷入，并与气体混合。
燃料在燃烧的过程中产生高温高压的燃烧气体，使得燃烧室内的气体温度急剧上升。
然后，高温高压燃烧气体进入膨胀机（也称为涡轮机）。
在膨胀机中，燃烧气体通过作用于叶轮，使叶轮转动。
通过传导和对叶轮的工作流体作用力，转动的叶轮将热能转化为机械能，推动轴上的负载（如发电机）工作。
同时，燃烧气体的温度和压力逐渐降低，从而提供了膨胀机的动力。
最后，经过涡轮机的燃烧气体将排出到大气中，经过一系列的排气系统处理。
总的来说，汽轮机的工作原理是通过压缩气体、燃烧燃料产生高温高压燃烧气体，并利用涡轮机将气体的热能转化为机械能的过程。
这种工作原理使得汽轮机成为能源转换中重要的设备之一。
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任课教师：张丁旺 联系电话：021-54748084 13501860320 E-mail：zdw@
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第一章 汽轮机工作原理
概述
汽轮机——一种将蒸汽的热能转变为机械功的旋转式原动机
•优点 —— 单机功率大，热经济性高，运行平稳可靠，使 用寿命长，单位功率造价低，能使用各种廉价燃料等。 •缺点 —— 体积庞大、变负荷能力差，必须配套有锅炉、 凝汽器、水泵、给水处理等大型设备以及给水回热等复杂 的热力系统。因而机动性差，不便用于移动式装备中。 •用途： 现代火力发电厂和核电厂的主要原动机 可作为大型船舶及军舰的推进动力 冶金、化工等部门用以驱动各种大型工作机 供热式汽轮机还可满足生产和生活用汽、用热的需要， 实现高效益的热电联合生产。
表明了稳定流动中通流截面与汽流速度及蒸汽比容之间的变化关系
式中负号说明在无损失的流动过程中，压力和速度的变化方向相反
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4. 能量方程式 对于稳定流动，进入系统的能量必然等于离开系统的能量。若忽 略汽流进出系统的势能变化，则系统的能量方程可写为： 2 2 c0 c12 c0 c12 h0 gz0 q h1 gz1 wi h0 h1 wi 2 2 2 2 5. 音速与马赫数M 研究气体的流动经常用到临界概念，因此必须首先给出音速表达 式。音速实际上就是压力波的传播速度。根据小压力扰动理论，音 速a可以表示为： dp a d dp d 将等熵过程微分方程式 k 0 代入上式得 p p 音速标志了工质可压缩性的大小， a k kpv kRT 是流体的一个状态参数 对理想气体，k =cp/cv只是温度的函数，故音速也只是温度的函数 流体的速度c与当地音速a的比值叫作马赫数M。即 M c a M=1 时的气流状态称为临界状态，此时气流速度 c 称为临界速度 ccr，参数都称为临界参数，如pcr，vcr等。
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1.1.2 促使流动变化的条件
然降低，如果压力升高，则流速必然降低。
1. 力学条件(速度变化与压力变化之关系) 由运动方程式 vdp cdc 知：在气体流动中，如果流速是增加的，则压力必 2. 几何条件(截面变化与流速之间的关系) dp dv k 0有 将运动方程式 vdp cdc 代入等熵过程分方程式
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•三种级的比较
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1.2.2.2 按结构分
单列级与双列复速级
双列复速级简称复速级，由美国工程师寇蒂 斯 (Curtis) 于 1900 年前后创造。实际上是冲动级 的一种延伸。 作功能力比单列冲动级的大； 常用于单级汽轮机或中小型汽轮机的第一级； 以利用蒸汽的速度为主，也称其为速度级； 为提高级效率，通常选取(510%)的反动度。
p v dv 1 dp cdc c 2 dc 2 dc 代入连续性方程有 2 M v k p kpv a c c 可见，c↑时A应扩大还是缩小取决于M dA dc dc dA dc M2 0 ( M 2 1) ⋛ 1? A c c A c
①当 M<1( 亚音速 ), 即 c<a 时， dA与 dc 符号相反。膨胀 (c↑): 面积应渐缩 . 扩压(p↑c↓):面积应渐扩。 ②当 M>1( 超音速 ), 即 c>a 时， dA 与 dc 符号相同。膨胀 (c↑): 面积应渐扩 . 扩压(p↑c↓):面积应渐缩。 可见，若要使汽流从亚音速变为超 音速 ( 膨胀加速 ) ，管道 ( 喷管 ) 的形状 应先渐缩 — 再渐扩 [ 称为缩放喷嘴或 拉伐尔(De laval)喷嘴]。 ③当M=1，即c=a时，称为临界。 dA=0，最小截面。 因此，速度的变化需两个条件：①压差—力学条件；②通道形状变化 —2014-8-21 几何条件 7
按照 Ωm=0.5 的条件设计的级叫作 反动级。在反动级中，蒸汽的热能 转变为动能的过程，不仅发生在喷 嘴叶栅中，也发生在动叶栅中，而 且这种转变在喷嘴和动叶中大约各 完成一半。 反动级的特点是： * Ωm=0.5 * p1 p2 * * h h 0 . 5 h * b n t * 喷嘴通道及动叶通道都为渐缩 型动、静叶片型状相同，反向安装
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1.3 汽轮机的分类及型号
1.3.1 汽轮机的分类 •按工作原理： •按热力过程：
•按用途：
①冲动式汽轮机；②反动式汽轮机 ①凝汽式汽轮机；②背压式汽轮机；③调节抽汽式汽轮机 ④抽汽背压式汽轮机；⑤多压式汽轮机等
•按新汽压力：
①电站汽轮机；②工业汽轮机；③船用汽轮机等
①低压汽轮机(1.5MPa) ②中压汽轮机(24MPa，我国定型产品为3.43MPa) ③高压汽轮机(610MPa，我国定型产品为8.83MPa) ④超高压汽轮机(1214MPa，我国定型12.75及13.24MPa) ⑤亚临界压力汽轮机(1618MPa，我国定型16.18及16.67MPa) ⑥超临界压力汽轮机(22.6MPa)
•按结构特点：
•还可按功率大小、汽流方向等进行划分
•纯冲动级：按照Ωm=0的条件设计的 级叫作纯冲动级。在纯冲动级中， 热能到动能的转换在喷嘴中进行， 而在动叶中只有动能到(机械能)轮周 功的转换。
纯冲动级的特点是： * Ωm=0 * p1 p2 * * hb 0 ht* hn * 动叶通流截面沿流道不变11Biblioteka 2014-8-21•反动级
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汽轮机发展史
第一台轴流式汽轮机由瑞典工程师拉伐尔(De Laval)1883年创造
冲动式，容量3.7kW，转速26000r/min，轮周速度475m/s。拉伐尔解决了等强 度轮盘，挠性轴和缩放喷嘴等较复杂的技术问题。
第一台多级反动式汽轮机由英国工程师查尔斯 · 帕森斯 (Charles Parsons) 1884年设计 1903年至1907年间，出现了热能电能联合生产的汽轮机，即背压 式及调节抽汽式汽轮机；1920年左右，出现了给水回热式汽轮机； 1925年，生产出第一台中间再热式汽轮机 20世纪70年代，美国生产了最大单机功率为 1300MW的双轴汽轮 机，1980年前苏联制造的 1200MW五缸六排汽一次中间再热超临界 单轴汽轮机投入运行 1955年，上汽厂制造了中国第一台功率为6MW的汽轮机，此后我 国 分 别 设 计 制 造 出 了 50MW 、 100MW 、 125MW 、 200MW 和 300MW 等容量的凝汽式汽轮机及不同容量和型式的供热式汽轮机。 80年代，我国引进消化技术，自行制造出了 300MW及600MW亚临 界凝汽式机组。目前我国已具备生产百万级机组的能力。 上汽厂、哈汽厂和东方厂——北重、青汽和武——杭汽、南汽等 美国的通用电气公司 (GE) ，西屋电气公司 (WH) 。瑞士 ABB 、法 国的阿尔斯通 —— 大西洋公司 (AA) 。俄罗斯的列宁格勒金属工厂 (ЛМ3)。日本的三大企业：日立、东芝及三菱等。 3 2014-8-21
1.2.2.3 其他分类
按级的工作特性将其分为调节级和压力级 采用喷嘴调节汽轮机的通流面积随负荷变化 而变化的第一级称为调节级 中小容量机组的调节级一般采用复速级 末级与中间级 孤立级 调节级及末级的余速动能通常不能被利用
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1.2.3 叶栅几何特性
汽轮机叶栅是由许多 相同叶片以同样的间距 和安装角度排列在某一 几何面上而形成的栅型 汽流通道。 叶片高度 ℓ( 喷嘴高度 ℓn 及动叶高度ℓb) 平均直径dm(dn及db) 叶 片 的 横 截 面 形 状 称 为叶型,其周线称为型线 若 叶 片 型 线 沿 叶 高 不 变，则称为等截面叶片 , 若叶片型线沿叶高变化 , 则为变截面叶片。
冲动作用原理的特点是汽流在动叶汽道中不膨胀加速而只改变方 向；反动作用原理的特点是汽流在动叶汽道内不仅改变方向，而且 还进行膨胀加速。
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1.2.1.2 级的反动度Ωm 定义 ： 蒸汽在动叶汽道内膨胀时
的理想焓降∆hb与整个级的滞止理想 焓降∆ht*之比
m
Δhb Δhb * Δht* Δhn Δhb
1.1 预备知识
1.1.1 热力学及流体力学的一些基本公式 1. 状态及过程方程式 pv RT 理想气体的状态方程 k c R 理想气体的定压比热 p k 1 式中 k—等熵指数。对于过热蒸汽k=1.3；对干饱和蒸汽k=1.135; 对湿蒸汽k=1.035+0.1x，x表示膨胀过程初态蒸汽干度 R—气体常数。R=R/=8410/[J/(kg∙K)] R为通用气体常数=8410J/(kmol∙K)，为气体分子量。 对水蒸汽=18.016，R=461.26[J/(kg∙K)]。 k k h cpT RT pv 理想气体的焓 k 1 k 1 pvk p / k 常数 等熵膨胀过程方程
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•带反动度的冲动级
纯冲动级的作功能力大，而反动 级的效率高。因此实际中的冲动级 将 反 动 度 选 在 00.5 之 间 ， 一 般 取 Ωm=0.05~0.20 。习 惯 上讲这 种级 称 为冲动级。 这种级的特点是：蒸汽的膨胀大 部分发生在喷嘴叶栅中，只有小部 分在动叶栅中发生，故其动叶通道 也稍有收缩。 这种级具有纯冲动级及反动级的 共同优点 现代大型汽轮机中，为了获得尽 可能高的效率，更普遍地采用了反 动级。
dp dv k 0 p v
dp d k 0 p
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2. 连续性方程 Ac q 常数 即质量平衡方程: m v A1c1 A2c2 或 v1 v2 dA dc dv 连续性方程的微分形式: 0 A c v 3. 运动方程式 ——蒸汽流动变化与作用于流体上的力 的关系式 微元段上的力:压力p及阻力dR，重力垂 直流动方向，在运动方向上的分量为零 dp dc Ap ( p )dA ( p dp )( A dA) dR dm 2 dt dc Adp dR dm dt dm Adx / v R dR dm ⇒ vdp Rdx cdc 对等熵流动，R =0，则 vdp cdc