《汽轮机原理》3-4课时共33页文档
《汽轮机》三、反动度
基本能力
引入新课
1.反动度的定义
在数值上等于动叶的理想比焓降与级的理想滞止比焓降之比称为级的反动度
2.公式
h m
2t反动力作的功 * 冲动力作的功 反动力作的功
ht
反动力所作的功占冲动力 和反动力作的总功的百分比。
动叶膨胀程度越大 反动力 越大 反动力作功 越大 反动度越大
意义:级的反动度表示蒸 汽在动叶中的膨胀 程度。
)h
* t
h
' 2t
△h2t
2
p2
2t
c1t 2h1*t 2(1 m )h*t
2t’
任务训练
• 画出级的热力过程线 • 解释各个符号的含义
0 0* 1t 1 2t’ 2 2t △ht* △h2t △h1t* △h1t
•下列公式说明什么?
h1*t (1 m )h*t
4.级的分类
m 0 纯冲动级
p1 p2
h2t h1t 0.5h t
结构特点: 喷管和动叶的形状相同,流道均为收缩型。
应用:
反动式汽轮机:由反动级组成的汽轮机
m 0.05 ~ 0.20 带有一定反动度的冲动级(冲动级)
能量转换特点:
以冲动力做功为主,蒸汽在动叶中有 一定的膨胀,但小于在喷管中的膨胀 量。
p1 p2
反动度
回顾
级的工作原 理
冲动作用原 反动作用原
理
理
冲动力做功
冲动力和反 动力做功
告知
1.级的反动度定义 2.级的h-s图 3.级的分类 4.冲动式汽轮机和反 动式汽轮机 5.调节级和压力级
汽轮机运行岗位
1.掌握反动度的定义 2.画级的热力过程线 3.级的结构特点 4.调节级和压力级的特点
汽轮机原理.pdf
第一章汽轮机级的工作原理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,这特有助于理解和掌握全机的内在规律性。
"级"是汽轮机中最基本的工作单元。
在结构上它是由静叶栅(喷嘴栅)和对应的动叶栅所组成。
从能量观点上看,它是将工质(蒸汽)的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。
工质的热能在喷嘴栅中(也可以有部分在动叶栅中)首先转变为工质的动能,然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。
工质的热能之所以能转变为汽轮机的机械能,是由工质在汽轮机喷嘴栅和动叶栅中的热力过程所形成,因此,研究级的热力过程,也就是研究工质在喷嘴栅和动叶栅中的流动特点和做功原理,以及产生某些损失的原因,并从数量上引出它们相互之间的转换关系,这是本章的主要内容。
第一节蒸汽在级内的流动一、基本假设和基本方程式(一)基本假设为了讨论问题的方便,除把蒸汽当作理想气体处理外,还假设:(1)蒸汽在级内的流动是稳定流动,即蒸汽的所有参数在流动过程中与时间尤关。
实际上,绝对的稳定流动是没有的,蒸汽流过一个级时,由于有动叶在喷嘴栅后转过,蒸汽参数总有一些波动。
当汽轮机稳定工作时,由于蒸汽参数波动不大,可以相对地认为是稳定流动。
(2)蒸汽在级内的流动是一元流动,即级内蒸汽的任一参数只是沿一个坐标(流程)方向变化,而在垂直截面上没有任何变化。
显然,这和实际情况也是不相符的,但当级内通道弯曲变化不激烈,即曲率牛径较大时,可以认为是一元流动。
(3)蒸汽在级内的流动是绝热流动,即蒸汽流动的过程中与外界无热交换。
由于蒸汽流经一个级的时间很短暂,可近似认为正确。
考虑到即使用更复杂的理论来研究蒸汽在级内的流动,其结论与汽轮机真实的工作情况也不完全相符,而且推算也甚为麻烦,因此,上述的假设在用一些实验系数加以修正后,在工程实践中也证明是可行的。
汽轮机工作原理及结构PPT课件
单级冲动式汽轮机
左图所示:蒸汽 在喷嘴中发生膨胀,压 力由p0降至p1,流速 从c0增至c1,将蒸汽 的热能转变为动能。蒸 汽进入动叶栅后,改变 流动方向,产生了冲动 作用力使叶轮旋转作功, 将蒸汽动能转变为转子 的机械能。蒸汽离开动 叶栅的速度降至c2。 由于蒸汽在动叶栅中不 膨胀,所以动叶栅前后 压力相等,即p1=p2。
蒸汽热能
动能
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机械能
冲动式汽轮机工作原理
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。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旋转作功, 将蒸汽的动能变成叶轮 轴旋转的机械能。这种 利用冲动力作功的原理, 称为冲动作用原理。
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反动作用原理
蒸汽的热能转变为动能的 过程,不仅在喷嘴中发生,而 且在动叶片中也同样发生的汽 轮机,叫做反动式汽轮机。
在反动式汽轮机中,蒸汽 不但在喷嘴(静叶栅)中产生 膨胀,压力由p0降至p1,速度 由c0增至c1,高速汽流对动叶 产生一个冲动力;而且在动叶 栅中也膨胀,压力由p1降至p2, 速度由动叶进口相对速度w1增 至动叶出口相对速度w2,汽流 必然对动叶产生一个由于加速 而引起的反动力,使转子在蒸 汽冲动力和反动力的共同作用 下旋转作功。
第6页/共39页
双列汽轮机工作原理
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多级冲动式汽轮机
左图所示为一种具有三 个冲动级的多级冲动式汽轮 机。整个汽轮机的比焓降分 别由三个冲动级加以利用。 蒸汽进入汽缸后,在第一级 喷嘴2中发生膨胀,压力由 p0降至p1,汽流速度由co 增至c1,然后进入第一级动 叶栅3中作功,作功后流出动 叶栅的汽流速度降至c2,由 于蒸汽在动叶栅中不发生膨 胀,动叶栅后的压力(即第 一级后压力)即等于喷嘴后 的压力p1,从第一级流出的 蒸汽,再依次进入其后的两 级并重复上述作功过程,最 后从排汽管中排出。
第一章汽轮机的工作原理
第一章汽轮机的工作原理
带反动度的冲动级
❖ 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。
第一章汽轮机的工作原理
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
h
称为
t
第一章汽轮机级的工的作理原理想焓降。
二、反动度和级的类型
汽轮机的反动度
蒸汽在动叶通道内膨
胀时的理想焓降hb, 和在整个级的滞止理想
焓降ht* 之比,即
m
hb ht*
mhn *hb hbhn * hbhb
hb mht* hn *1 mht*
第一章汽轮机的工作原理
反动度
❖ 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 h n * h b h b h n * h b h b h h tb *
➢ 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。
第一章汽轮机的工作原理
复速级
❖ 速度级:为使充分利用余速,在两列动
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。
汽轮机工作原理及结构ppt
反动作用原理
蒸汽得热能转变为动能得过 程,不仅在喷嘴中发生,而且在动 叶片中也同样发生得汽轮机,叫 做反动式汽轮机。
在反动式汽轮机中,蒸汽不 但在喷嘴(静叶栅)中产生膨胀, 压力由p0降至p1,速度由c0增至 c1,高速汽流对动叶产生一个冲 动力;而且在动叶栅中也膨胀,压 力由p1降至p2,速度由动叶进口 相对速度w1增至动叶出口相对速 度w2,汽流必然对动叶产生一个 由于加速而引起得反动力,使转 子在蒸汽冲动力与反动力得共同 作用下旋转作功。
汽轮机剖面图
汽轮机转子
汽轮机转子在高温蒸汽中高速旋转,不 仅要承受汽流得作用力与由叶片、叶轮本 身离心力所引起得应力,而且还承受着由温 度差所引起得热应力。此外,当转子不平衡 质量过大时,将引起汽轮机得振动。因此, 转子得工作状况对汽轮机得安全、经济运 行有着很大得影响。
给水泵汽轮机转子
330MW机组低压转子
目前单台机组容量已突破1300MW
➢ 运转平稳、事故率较低、充分提高了设备利 用率
一般可保持3~4年大修一次
汽轮机得应用领域
发电拖动
火力发电厂、核电厂
工业拖动
钢铁厂、造纸厂、化工厂
舰船拖动
大型远洋船舶、军事大型舰艇、核动力航空母舰
汽轮机得基本概念
汽轮机就是用具有一定温度与压 力得蒸汽来做功得回转式原动机 。 按其做功原理得不同,可分为冲动式 汽轮机与反动式汽轮机两种类型。
超超临界汽轮机 新蒸汽压力为25、0MPa以上。
汽轮机得结构
汽轮机由转动部分与静止部分所组成。 汽轮机转动部件得组合体称为转子,它包括 主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及 装在轴上得其她零件。蒸汽作用在动叶栅 上得力矩,通过叶轮、主轴与联轴器传递给 发电机或其她设备,并使它们旋转而作功。 汽轮机得静止部分包括基础、台板(机座)、 汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等部件,但 主要就是汽缸与隔板。
汽轮机原理-汽轮机调节系统的动态特性
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4.过渡过程调整时间τ 扰动作用于调节系统后,从响应扰动开 始到被调量达到基本稳定所经历的时间称为 过渡过程调整时间。
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第 6章
二、影响甩负荷动态特性的主要因素
(一)本体设备对动态特性的影响 (1)转子时间常数Ta。 (2)蒸汽中间容积时间常数Tv。
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
2.动态超调量 对于汽轮机调节系统,甩负荷过程中被调 量转速的动态超调量δ可表示为
max 100%
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第 6章
评价指标
第22讲
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
3.静态偏差值 转速的静态偏差值就是甩负荷后的稳定 转速与额定转速的差,即φ(∞)=Δ。
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
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第 6章
液压调速系统
第22讲
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
两级放大的液压调速系统 1.压力变换器;2.节流式油动机;3.断 流式滑阀;4.油动机;5.反馈油口
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第 6章
一、动态特性基本概念
第22讲
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
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第 6章
评价指标
第22讲
第 三 节 汽 轮 机 调 节 系 统 的 动 态 特 性
《汽轮机原理》3-4课时PPT课件
2021/3/12
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三 、级 的 分 类
3,冲动级:当汽流通过动叶通道时,由于受到动叶通道形状的限制 而弯曲被迫改变方向,因而产生离心力,离心力作用于叶片上,被称 为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、 流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。
反动级特点:a)是在冲动力和反动力同时作用下作功。b)反动级 的效率比冲动级高,但作功能力小。C)喷嘴叶栅和动叶栅可采 用相同的叶型,可降低汽轮机制造成本 ;d)转子轴向推力大, 采用转鼓式转子,设置平衡活塞,热惯性大;
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调节级:通过改变进汽面积控制其进汽量,调节汽轮机功率的级。 调节级总是部分进汽的。
3. 蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动:即蒸汽在叶栅通道中流 动时与外界没有热交换。
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基本方程式:
1 . 连 续 方 程 式 GcAcAcon.st
v
2.能量方程式
h0c202 qh1c212 W
3. 状态及过程方程式
pv RT
pvk cons.t
4 . 等熵动 量 方 程 式
2 ,带反动度的冲动级
为了提高级的效率,通常,冲动级也带有一定的反动度(
= 0.05 0.20 ) ,这种级称为带反动度的冲动级,它具有作功
能力2大021/、3/1效2 率高的特点。
9
二) 反 动 级
通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。对于反动级来说,蒸
汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同,即是 p1 p2 , hbhn *1 2ht* 。
3
2,蒸汽在汽轮机级内能量转换应具备的条件:
汽轮机原理讲稿刘PPT课件
冲动式汽轮机 反动式汽轮机
汽
按功能分 凝汽式汽轮机
轮
机
供热式汽轮机
背压式汽轮机
调节抽汽式汽轮机
低压汽轮机
中压汽轮机
高压汽轮机
按参数高低分
超高压汽轮机
亚临界压力汽轮机
超临界压力汽轮机
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第14页/共101页
按热力特性分类(即汽轮机型式)
凝汽式、中间再热式 背压式
供热
调整抽汽式
Turbine
火力发电厂示意图
S T
B
P
C
T
4
4´ 3´
3
1´ 1
2 2´
S
B:锅炉 S:锅炉过热器 T:汽轮机 C:冷凝器 P:水泵
1
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我国电力事业发展概况
年份 1879 1987 1995 2000 2004 2005
装机容量(亿千瓦) 历经年数
0(有电)
1
108
2
8
3
5
4
4
5-5.1
1
2
第2页/共101页
31
第31页/共101页
基本方程式:说明:这些基本方程式在《能源动力
装置基础》一书中讲过,不过多重复。
1 . 连 续 方 程 式 G c A cA const .
v
2.能量方程式
h0
c02 2
q
h1
c12 2
W
3 . 状pv 态R及T 过 程 方pvk程 c式onst.
4
.
cdp 动量
方R1d程k 式cdc
第二节 汽轮机级内能量转换过程
一 ,基本假设和基本方程式
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4
3 蒸汽在级中做功热力过程线
a)级的理想比焓降△ht b)级的滞止理想比焓降△ht*,表示了 在理想情况下单位质量蒸汽流过一个 级时做功能量的大小 c)喷嘴的滞止理想比焓降△hn* d)动叶的理想比焓降△hb
5
二 级的反动度
衡量级内动叶栅中蒸汽膨胀的度量
一、级的工作过程
1.喷嘴:压力 P0 P1 温度 t0 t1
(3)当汽流速度在喷嘴某截面上刚好等于音速,即M=1,这时, dA/dx =0。表明横截面A不变化,即A达到最少值。根据上述 分析可知,简单的渐缩喷嘴是得不到超音速汽流的。为了达 到超音速,除了喷嘴出口蒸汽压力必须小于临界压力外,还 必须在喷嘴形状上加以保证,即作成缩放喷嘴(拉伐尔喷 嘴)。汽流通过缩放喷嘴时,在喷嘴喉部达音速,然后在渐 扩部分达超音速。
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基本方程式:
1 . 连 续 方 程 式 GcAcAcon.st
v
2.能量方程式
h0c202 qh1c212 W
3. 状态及过程方程式
pv RT
pvk cons.t
4 . 等熵动 量 方 程 式
cd R 1 p d k cdccd -cvdd p p cd 0c
5. 气动方程式
a
kp
kvp
2
2,蒸汽在汽轮机级内能量转换应具备的条件: 1)蒸汽品位:具有足够高的压力、温度,进出口有 压差 2)结构条件:a)工作叶栅截面的变化应满足连续性 方程、叶片截面应为流线型,流道几何形状合理、壁 面光滑等。b)动叶栅结构满足汽流产生冲动力和反动 力的要求,喷嘴喷出的高速蒸汽应顺利平稳地进入动 叶流道。
Mc a
16
( 一) 喷 嘴 截 面 积 的 变 化 规 律
dA(Ma2 1) dcAcFra bibliotek(2-8)
(1)当汽流速度小于音速,即Ma<1时,若要使汽流能继续加 速,即dc/dx>0,则必须dA/dx< 0,也就是说喷嘴截面积必须 沿流动方向逐渐减小,即做成渐缩喷嘴。
(2)当汽流速度大于音速,即M>1时,若要使汽流能继续加速, 即dc/dx>0,则必须dA/dx>0,也就是说喷嘴截面积必须沿 流动方向逐渐增加,即做成渐扩喷嘴。
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( 一) 喷 嘴 截 面 积 的 变 化 规 律
dA(Ma2 1) dc
dA
第二章 汽轮机级内的能量转换过程
第一节 汽轮机级的基本概念 一 , 汽 轮 机 的 级 、级内能量转换过程
1,汽轮机的级:a)是汽轮机作功的最小单元;b)静叶栅 动叶栅 c)多组级的 蒸汽流动通道组成了汽轮机的通流部分。d)汽轮机组的经济性和安全性 由每一组单级的性能决定。
e)三个特征截面:
1
2,级内能量转换过程: 具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时,首先在静叶 栅通道中得到膨胀加速,将蒸汽的热能转化为高速汽流的动 能,然后进入动叶通道,在其中改变方向或者既改变方向同 时又膨胀加速,推动叶轮旋转,将高速汽流的动能转变为旋 转机械能。
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第二节 蒸汽在级内的流动过程
一 ,基本假设和基本方程式
流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三 元流动的实际流体。为了研究方便,特作如下假设: 1 . 蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的:即在流动过程中,通道 中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。 2. 蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动:即蒸汽在叶栅通道中流 动时,其参数只沿流动方向变化,而在与流动方向相垂直的截 面上不变化。 3. 蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动:即蒸汽在叶栅通道中流 动时与外界没有热交换。
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三 、级 的 分 类
3,冲动级:当汽流通过动叶通道时,由于受到动叶通道形状的限制 而弯曲被迫改变方向,因而产生离心力,离心力作用于叶片上,被称 为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、 流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。
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4,反动级:当汽流通过动叶通道时,一方面要改变方向, 同时还要膨胀加速,前者会对叶片产生一个冲动力,后 者 会对叶片产生一个反作用力,即反动力。蒸汽通过这种级, 两种力同时作功。通常称这种级为反动级。
热能
2.动叶:进入动叶——冲动力 F i 离开动叶——反动力 F r
动能
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二 、级 的 反 动 度
衡量级内动叶栅中蒸汽膨胀的度量
m hhtb*
hb hn*hb
hn *(1m)ht*
hb mht*
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三, 级的分类
按级的反动度大小分:冲动级和反动级 一)、冲动级
1,纯冲动级: 通常把反动度等于零的级称为纯冲动级。对于
纯冲动级来说,p1
= p2
、hb =
0
、
h
* n
=
h
* t
,
蒸汽只在喷嘴中膨胀,动叶栅中不膨胀只改变汽流方向;动叶
中流动附面层厚、损失大、效率低。
冲动式汽轮机特点:a)动叶栅截面形状近似对称。b)转子轴向力 小,轮盘式转子(质量轻);动叶漏气小,喷嘴汽封要求高。
2 ,带反动度的冲动级
为了提高级的效率,通常,冲动级也带有一定的反动度(
= 0.05 0.20 ) ,这种级称为带反动度的冲动级,它具有作功
能力大、效率高的特点。
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二) 反 动 级
通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。对于反动级来说,蒸
汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同,即是 p1 p2 , hbhn *1 2ht* 。
反动级特点:a)是在冲动力和反动力同时作用下作功。b)反动级 的效率比冲动级高,但作功能力小。C)喷嘴叶栅和动叶栅可采 用相同的叶型,可降低汽轮机制造成本 ;d)转子轴向推力大, 采用转鼓式转子,设置平衡活塞,热惯性大;
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调节级:通过改变进汽面积控制其进汽量,调节汽轮机功率的级。 调节级总是部分进汽的。
非调节级或压力级:进汽面积不能改变的级。可部分和全周进汽 速度级:蒸汽的动能转为机械能的过程在一级内多列叶栅中进行的
级。 复 速 级 (两列动叶栅)
由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第一、二列动叶 栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅所组成的级,称为复速级。第一列动叶栅 通道流出汽流,其流速还相当大,为了利用这一部分动能,在第一列动叶栅 之后装上一列导向叶栅以改变汽流的方向,使之顺利进入第二列动叶栅通道 继续作功。复速级也采用一定的反动度。复速级具有作功能力大的特点。