习题1-级的热力计算过程

习题1:级的热力计算过程

例

已知汽轮机转速n=3000rpm，流过该级的蒸汽量G=16.67kg/s，某冲动级中级的平均直径d m=1.44m，级前蒸汽压力P0=0.098MPa，干度x0=0.99，流入该级的蒸汽初速C0=91.5m/s。级的理想比焓降为Δh t=125.6kJ/kg，级的平均反动度Ωm=0.2，叶顶反动度Ωt=0.24，喷嘴出汽角α1=19º。隔板汽封采用平齿汽封，汽封齿的平均直径d p=200mm，汽封间隙=0.5mm，齿数=2，动叶顶当量间隙=2mm，余速利用系数=0.85试求：

①进行喷管热力计算，确定喷管通流面积和叶高；

②进行动叶热力计算，确定动叶通流面积和高度；

③画出该级的进出口速度三角形；

④计算级的内效率和内功率；

⑤画出级的热力过程线。

解：根据已知条件求得：

级的圆周速度：

级前蒸汽初始动能：

级的滞止理想比焓降：

喷嘴的滞止理想比焓降：

动叶的理想比焓降：

由焓熵图可查得：级前滞止压力=0.1Mpa,喷嘴后压力=0.054MPa级前滞止焓=2656kJ/kg，级前滞止比体积，喷嘴出口理想比体积，级后

压力=0.044MPa。

1.喷嘴热力计算

等熵指数：

临界压比：

喷嘴压比：

因为<，可知汽流在喷嘴的斜切部分发生膨胀。

喷嘴临界压力：

由焓熵图可查得喷嘴临界状态参数：，

喷嘴出口汽流理想速度：

取喷嘴速度系数，则喷嘴出口汽流实际速度为

喷嘴临界速度：

因为喷嘴出口压力，喷嘴斜切部分中汽流产生膨胀，发生偏转，则喷嘴汽流出口角应为喷嘴出口角加上汽流偏转角，其正弦为

喷嘴出口汽流角：

根据之值可查得喷嘴流量系数

隔板漏气量：

流经喷嘴的流量：

喷嘴叶栅流通面积：

喷嘴叶片高度：

喷嘴损失：

喷嘴出口实际比焓值：

由焓熵图可查得喷嘴出口实际比体积:

2.动叶栅热力计算

图1-53 动叶进出口速度三角形

作动叶进口速度三角形，如上图。由动叶进口速度三角形求动叶进口相对速度：

动叶进口汽流相对速度方向角：

动叶进口的能量：

由焓熵图可查得：动叶前滞止压力，动叶进口蒸汽干度，动叶后蒸汽理想比体积。

动叶的滞止理想比焓降:

等熵指数：

临界压力比：

动叶前后压力比：

因为动叶压力比>，蒸汽在动叶中为亚临界流动。

动叶出口汽流理想相对速度：

查得动叶速度系数，则动叶出口汽流实际相对速度：

动叶出口汽流相对速度方向角一般，取

由动叶出口速度三角形，动叶出口汽流绝对速度：

动叶出口汽流绝对速度方向角：

动叶栅损失：

动叶栅出口理想比焓：

动叶栅出口实际比焓：

由焓熵图可查得：动叶后蒸汽实际比体积。

动叶栅进口高度：

动叶叶顶漏气量：

查得动叶流量系数，则动叶栅出口面积：动叶出口高度：

>，则的选择符合要求。

余速动能：

动叶进出口速度三角形如图1-53所示。

3.级的轮周效率和轮周功率

用轮周有效焓降计算轮周功为

通过速度三角形计算轮周功：

与基本符合，计算正确性符合要求。

级的轮周效率：

4.计算级内各项损失

叶高损失：

（单列级，包括扇形损失，所以取a=1.6）

叶轮摩擦损失：

隔板漏气损失：

叶顶漏气损失：

湿气损失（取平均干度）：

5.级的内功率和内效率级内有效焓降：

级的热力过程线如下图