汽轮机级内能量转换过程

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汽轮机的工作原理讲解

做功能力：复速级>纯冲动级>带反动度的冲动级>反动级
效率：复速级<纯冲动级<带反动度的冲动级<反动级
冲动式汽轮机一般级数较少，反动式汽轮机级数较多，但反动式汽轮机运行更为稳定，效率也较高。
3.调节级和非调节级
按通流面积是否随负荷大小而变，又可将汽轮机的级分为调节级和非调节级。 (1)调节级：通流面积能随负荷改变而改变的级称为调节级。如喷管调节汽轮机的第一级，这种级在运行时，可通过改变其通流面积来控制其进汽量，从而达到调节汽轮机负荷的目的。一般中小型汽轮机用复速级作为调节级，而大型汽轮机常用单列冲动级作为调节级。
分是反动力。
带反动度的冲动级的特点：
w1＜w2，P1＞P2, Δhn＞Δhb，Δht ≠Δhn 、Δhb ≠ 0 、 m = 0.05 0.20；
动叶叶型由入口到出口略有收缩；蒸汽在动叶栅中即膨胀又改变流动方向；
它的作功能力比反动级大比纯冲动级源自、效率比纯冲动级高。（2）反动级：
复速级：
采用最多的是同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度级，又称复速级。
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。
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。
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（ m = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反动度的冲动级。
蒸汽的膨胀大部分在喷管中进行，只有一小部分在动叶中进行
（ Δhb =5%~20%Δht* ），蒸汽作用在动叶栅上的力主要是冲动力，一小部

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

汽轮机级的概述,冲动,反冲动作用原理

一、汽轮机级的概述
“级”是汽轮机基本单元。

结构:静叶栅和对应的动叶栅组成一个级。

工作过程:将工质的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。

通流部分:蒸汽流动做功的通道。

叶栅:结构相同的叶片按一定的距离和一定的角度安装而构成的气流通道的组合体。

叶型:单个叶片在某一高处的横截面形状。

其周线称为型线。

等截面叶片(直叶片):叶型和叶高不变。

变截面叶片(扭曲叶片):叶型沿叶高改变。

叶栅几何特性的主要参数:叶栅的平均直径、叶高、叶栅节距、叶宽、叶型弦长、出口边厚度、进口边宽度、出口边宽度。

二、蒸汽的冲动作用原理和反冲动作用原理
1.冲动作用原理
由力学可知,当一个运动物体碰到一个静止的或速度较低的物体时,就会受到阻碍而改变其速度的大小、方向,同时给阻碍它运动的物体一个作用力,这个力称为冲动力。

在汽轮机中,从喷嘴中流出的高速气流冲击在汽轮机的动叶上,受到动叶的阻碍而改变了其速度的大小和方向,同时气流给动叶施加一个冲动力。

根据能量守恒定律:运动物体动能的变化值就等于其做出的机械功。

利用冲动力做功的原理就是冲动作用原理。

2.反动作用原理
反动力:由于原来静止或运动速度较小的物体,在离开或通过另一物体时,骤然获得一个较大的加速度而产生的力。

这种由于膨胀加速度产生的作用力称为反动力。

随着反动力的产生,蒸汽在动叶栅中完成了两次能量转换,首先是蒸汽经动叶栅膨胀,将热能转换成蒸汽流动的动能,同时随着蒸汽的加速,又给动叶栅一个反动力,推动转子转动,完成动能到机械功的转换。

汽轮机原理第二章汽轮机级内能量转换过程

2.1 蒸汽在喷嘴中的流动过程

Gn Gnc
2 k 1 2 k k n n k 1

Gn Gnc
An An
2 k 1 2k 0 0 k p0 0 n n k k 1
2 k k 1
k 1 k 1
m 0.05 ~ 0.30
反动级：反动度 m 0.5 的级称反动级复速级：由固定的喷嘴、导叶和安装在同一叶轮上的两列动叶组成的级称为复速级
第一节汽轮机级的基本概念纯冲动级反动度 m 0 级称纯冲动级
1.3 级的类型和特点
特点：
①只在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀，转换过程
第二章汽轮机级内能量转换过程
•第一节汽轮机级的基本概念 •第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程
•第三节级的轮周功率和轮周效率
•第四节叶栅的气动特性 •第五节级内损失和级的相对内效率
•第六节级的热力设计原理
•第七节扭叶片级
第二章汽轮机级内能量转换过程
度 c 上升， p 下降，在某一截面上汽流速度 c=a ， Ma=1 ，此状态叫临
界状态，此截面叫喉部。临界压力p1c，临界速度c1c。临界压力p1c与滞止压力p00之比，叫临界压比ε
p1c 2 kk nc 0 ( ) 1 p0 k 1
nc
。
p0 c0
喉部 p1 p1c c1c Y 临界状态
一、蒸汽在喷嘴中的流动过程蒸汽在喷嘴（静叶）中的流动过程的特点：
(1)蒸汽在喷嘴中把热能转换成动能，并获得一定的方向；
(2)喷嘴固定在汽缸上，是静止的，不对外做功，w=0。
第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程（一）喷嘴出口汽流速度由能量方程：

蒸汽轮船能量转化过程

蒸汽轮船能量转化过程
蒸汽轮船是一种利用蒸汽作为动力源的船舶,它通过一系列的能量转化过程将化学燃料的能量转化为推进船舶的机械能。

这个过程大致可以分为以下几个步骤:
1. 化学能转化为热能
在锅炉内,化学燃料(如煤、石油或天然气)与空气发生化学反应,释放出大量的热能。

2. 热能转化为内能
锅炉将燃烧产生的热能传递给水,使水加热并转化为高温高压蒸汽,蒸汽具有很高的内能。

3. 内能转化为动能
高温高压的蒸汽进入蒸汽机或涡轮机,在叶片的推力作用下,内能转化为蒸汽的动能。

4. 动能转化为机械能
蒸汽在推动叶轮转动的同时,将动能传递给轮机的转子,转子的旋转产生机械能。

5. 机械能转化为推进功
轮机的机械能通过传动系统传递到船舶的推进器上,推进器在水中旋转,将机械能转化为推进船舶前进所需的推进功。

在这个循环过程中,还伴随着一些必要的辅助过程,如给水系统、凝汽系统等。

通过这一系列精心设计的能量转化过程,蒸汽轮船可以高效地利用化学燃料的能量,实现推进和航行。

第二章汽轮机级内能量转换过程

的滞止压力。、和
分别为级的滞
止焓降、喷嘴的滞止焓降、动叶的焓降。
h Δh’b Δhb
p2 2
hn* (1 m )ht* hb mht*
s
三冲动级和反动级在第 7 页补上字母
（一）冲动级的三种不同形式
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
c 1口容若式，处用中喷，（截，嘴2面喷（-的1积嘴n2理ma，的)想/p表理1流(示m想kp量)0流q;G称量)tc计。为G11t，算喷tt 又可嘴有-用前--连后-续压喷v1方力1t嘴程比出v计。1口0* 算(处pp:10*理),G1k想则t汽上流式A速n为度vc，11Gtt (1 m/(sA2)n--;-kv2-11kt81
cr =0.577 .Fra bibliotek（二）喷嘴出口汽流速度
喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时膨胀加速，将热能转变为动能。喷嘴是静止的，蒸汽流过时，不
对外作功，W = 0；同时与外界无热交换，q = 0。根据能量方程式
，则
h0
1 2
C02
h1
1 2
C12
(2-- 11)
对于过热蒸汽，可近似看做理想气体，则上式为：
等于蒸汽在动叶通道中膨胀时的焓降
和在整个级的理想焓降
之比，即
0* p0*
m
hb ht*
hb hn* hb
(1 - 1)
p0 0'
称为级的平均反动度，即平均直径上
Δhn*
的反动度。蒸汽通过级的热力过程曲线用
Δht*
p1
图 1-3 表示。其中，、、分别为喷嘴
1
前、动叶前、后的蒸汽压力，为喷嘴前

汽轮机原理-蒸汽在级内的流动过程

2.2 蒸汽在级内的流动过程
3. 喷嘴中汽流的临界状态
压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律
11
2.2 蒸汽在级内的流动过程
4. 喷嘴流量计算（1）喷嘴的理想流量Gt 计算
喷嘴的理想流量 Gt 可用下式计算:
式中，An 为喷嘴出口处G截t 面 A积n ，vc11tt (m) ; c1t 为喷嘴出口处理想汽流
汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
主讲老师：密腾阁
适用专业：能源与动力工程专业
2.2 汽轮机级内能量转换过程
一、级内模型的简化和基本方程式
1．模型常用简化假设
实际过程粘性流体三元流动可压缩性
不绝热不稳定过程
简化过程理想流体一元流动有时假设为不可压缩流体
绝热稳定过程
（3）喷嘴损失
蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失
称为喷嘴损失，用 hn表示：
hn

1 2
(C12t

1 2
C12

1 2
C12t
(1

2
)
(1 2 )hn*
喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数，用 n 表示：
n

hn
hn*

(1 2 )
9
2.2 蒸汽在级内的流动过程
切部分的渐缩喷嘴，汽流在斜切部分可达到超声速。
c. 临界速度
ccr
k pcr
cr
2k p*0
k 1 0*
k
cr

pcr p0*
2 k 1 k 1
对过热蒸汽 k=1.3，

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--简单提纲

第一章、汽轮机级的工作原理 1、级内能量转换特点具有一定压力、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。 2、喷嘴截面积的变化规律： 1 dA 1 dc ( M 2 1) 喷嘴截面积与汽流速度 c 和马赫数 Ma 有关： A dx c dx （1）当汽流速度小于音速，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。（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。 3、蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀为了使喷嘴中流出的汽流顺利进入动叶通道，在喷嘴出口处必须有一段斜切部分 ,如图所示。这样，实际喷嘴由两部分所组成：一部分是渐缩部分 ABDE，AB 为最小截面处。另一部分为斜切部分 ABC。由于斜切部分的存在，它将给汽流产生影响。 1）当喷嘴出口压力（背压）大于或等于临界压力时，AB 截面上的流速小于或等于音速，喉部压力等于背压（ p1 p1b ），汽流通过喷嘴，只在渐缩部分膨胀加速，而在斜切部分 ABC 处不膨胀加速。斜切部分只起导向作用。从喷嘴流出的汽流与动叶运动方向成一角度(称为喷嘴出汽角 1 ）。 2）当喷嘴出口压力（背压）小于临界压力时，汽流在 AB 截面上达临界状态，汽流在斜切部分要继续膨胀加速，蒸汽压力由临界 p cr 压力下降为 p1 ，汽流速度由临界速度到大于音速，并且汽流方向要发生扰动和偏转。 4、喷嘴流量曲线：当喷嘴前的参数p0 ∗、v0 ∗ 和喷嘴出口截面积An 一定时，通过喷嘴的流量只取决于喷嘴前后压力比。它们的关系如图中 ABC 曲线所示。当压力比从 1 逐渐缩小时，流量逐渐增加，当喷嘴前后压力比等于临界压力比εn = εcr ，Gt 达最大值，如 B 所示。这时的流量称为临界流量，用Gcrt 表示。当喷嘴前后压力比小于临界压力比时，流量保持最大值不变，如 AB 所示。其临界流量为： Gcrt An k (

汽轮机级的工作原理及过程等_图文

45
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：
1．平衡活塞法； 2．相反流动布置法。
47
第四节汽轮机本体
汽轮机本体包括静止和转动两大部分。静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等；
转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮
57
汽缸
58
59
汽轮机下缸及转子图
60
内缸的支撑
62
（三）滑销系统
设置原因：
汽轮机动、静部分直径留有一很小的间隙，一旦此间隙消失，就会造成动静部分摩擦，汽轮机部件受热膨胀时，会在各个方向产生变形，可能因此导致动、静间隙消失。
汽轮机本体设置有系列滑销，以引导汽缸的膨胀
63
某300 MW汽轮机的滑销系统
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。
17
第二节汽轮机的基本作功原理
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，有助于理解和掌握全机的内在规律性。
汽轮机级的工作原理及过程等_图文.ppt
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
2
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的工 2叶轮作单元。在结构上它是由静

汽轮机原理第三章汽轮机级的工作原理

图1-4渐缩喷嘴的β曲线(k=1.3)
图1-5带有斜切部分的渐缩喷嘴
图中AB是渐缩喷嘴的出口截面，即喉部截面。 ABC是斜切部分，喷嘴中心线与动叶运动方向成α1角。当喷嘴进汽压力为p0，且作不超临界膨胀时，汽流将在出口截面AB上达到喷嘴出口处压力p1，这时在斜切部分汽流不发生膨胀；但是在超临界的情况下，即εnεnc时，AB截面上的压力只能达到临界值，p1=p1c。当喷嘴出口压力pl小于临界压力p1c时，汽流在斜切部份将发生膨胀。汽流在喷嘴斜切部份发生膨胀时，除了使汽流速度增加而大于音速外，汽流的方向也将发生偏转，不再以α1角流出，而是以(α1+δ1)的角
第三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。
式中h0、h1---蒸汽进入和流出叶栅的焓值，J/kg； c0、c1---蒸汽进入和流出叶栅的速度，m/s；其微分形式为 cdc+vdp=0 (1-6) 对于在理想条件下的流动，没有流动损失，与外界没有热交换，也就是说在比等熵条件下，在叶栅出口处的流动速度为理想速度c1t，则
(1-7) 二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
v－气体比容，m3／kg； T－热力学温度，K； R－气体常数，对于蒸汽，R=461.5J／(kg· K)。当蒸汽进行等熵膨胀时，膨胀过程可用下列方程式表示 pvk=常数 (1-2) 其微分形式为 (1-2a) 式中：k为绝热指数。对于过热蒸汽，k=1.3；对于湿蒸汽，k=1.035+0.1x，其中x是膨胀过程初态的蒸汽干度。

第二章汽轮机级内能量转换过程

第二章汽轮机级内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：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小单元。

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。

华中科技大学能源与动力工程学院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，因而产生离汽轮机低压转子（含动叶栅）0* 0'1sh2 p2 p1p0* p0Δht*Δhn*Δh’bΔhb4，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。

蒸汽对动叶栅的作用力二反动度（在第6页补上字母）为了描述蒸汽通过汽轮机某一级时在动叶通道中的膨胀程度大小，通常用反动度来描述。

反动度等于蒸汽在动叶通道中膨胀时的焓降和在整个级的理想焓降之比，即(1 - 1)称为级的平均反动度，即平均直径上的反动度。

蒸汽通过级的热力过程曲线用图1-3表示。

其中，、、分别为喷嘴前、动叶前、后的蒸汽压力，为喷嘴前的滞止压力。

、和分别为级的滞止焓降、喷嘴的滞止焓降、动叶的焓降。

三冲动级和反动级在第7页补上字母（一）冲动级的三种不同形式1，纯冲动级说， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出动叶的速度C 具有一定的动能，由于未被利用而损失，称为余速损失，用表示。

2 ，带反动度的冲动级 = 0.05 0.20 ) ，称为带反动度的冲动级，它具有作功能力大、效率高的特点。

bn b t b m h h h h h ∆+∆∆≈∆∆=Ω****)1(t m n h h ∆Ω-=∆*tm b hh ∆Ω=∆0* 0' 1 sh 2 p2 p1 p0* p0 Δht* Δhn*Δh’bΔhb冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是近似对称的。

汽轮机内蒸汽的能量转换过程

汽轮机内蒸汽的能量转换过程汽轮机是一种将蒸汽能量转换为机械能的装置。

在汽轮机中，蒸汽通过一系列的转化过程，将热能转化为驱动轴转动的机械能。

以下是汽轮机内蒸汽的能量转换过程的主要方面：1.蒸汽膨胀：蒸汽在进入汽轮机后，会经过一个或多个膨胀阶段，压力和温度逐渐降低。

这是通过将蒸汽引入渐缩喷嘴或转鼓型喷嘴而实现的。

蒸汽膨胀有助于减小蒸汽密度，增加其速度和动能。

2.动能转换：蒸汽在喷嘴中以高速度流动，产生高速气流。

这些高速气流通过撞击汽轮机的叶片，将动能传递给叶片。

叶片将这部分动能转化为旋转的动能，使汽轮机的输出轴转动。

3.输出轴转动：汽轮机的输出轴通常与发电机或其他机械装置相连。

当叶片接收到蒸汽的动能并转化为旋转的动能时，输出轴开始转动。

这产生电力或驱动其他机械装置。

4.摩擦损失：汽轮机内部的部件（如叶片、喷嘴和汽缸）在高速旋转和高温下会受到摩擦损失。

这些摩擦损失会降低汽轮机的效率。

为了减少摩擦损失，汽轮机通常会进行定期维护和润滑。

5.泄漏损失：在汽轮机中，蒸汽通常会通过间隙或泄漏孔从高压区域向低压区域流动。

这部分蒸汽不参与能量转换过程，因此会导致能量损失。

为了减少泄漏损失，汽轮机会采取密封措施来控制蒸汽的流动。

6.热能回收：在汽轮机的排气系统中，剩余的蒸汽被排出汽轮机并进入凝汽器中进行冷却。

这部分热能可以被回收并用于加热给水或其他用途。

热能回收可以提高整个系统的效率。

7.控制系统：汽轮机的控制系统用于监视和控制汽轮机的运行状态。

这包括蒸汽压力、温度、流量和转速等参数。

控制系统可以通过调节蒸汽进入汽轮机的速度、温度和压力来优化汽轮机的运行效率。

此外，安全保护系统也属于控制系统的范畴，确保汽轮机的安全运行。

综上所述，汽轮机内蒸汽的能量转换过程是一个复杂而高效的过程。

通过合理设计和维护汽轮机，可以最大限度地提高其能量转换效率，实现能源的高效利用。

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。

第二章汽轮机级内能量转换过程1

南华大学热能与动力工程系
新蒸汽室
隔板
第一级喷嘴
第二级喷嘴第一级动叶
南华大学热能与动力工程系
（2）带反动度的冲动级
1）Ω∈(0,0.5)，一般而言Ω ∈[0.05,0.20]
2）结构特点： a. 动叶栅截面形状近似对称； b. 喷嘴前后压差大，为了减少泄漏常用隔板结构和隔板汽封； c. 动叶栅前后压差小，轴向受力不大，采用叶轮式。
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二、蒸汽在喷嘴中的流动过程
（一）汽流参数与喷嘴形状的关系
以下导数项为对流动方向求导即 1. 基本方程连续性方程：则有：由动量方程
G cA
dA A d
d dx
，略去dx.
dA A dc c d 0

dc c

dc c

dc c
(
0 .5
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2. 冲动级（1）纯冲动级
1）Ω=0，蒸汽只在喷嘴中膨胀，而在动叶中不膨胀，只改变流动方向。
2）p1=p2 ，△hb=0, △ht*=△hn*。 3）效率较低，很少使用。
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动叶片喷嘴
叶轮
轴
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平均截面（middle）， m 3） r m t
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三、级的分类
1. 分类依据：反动度——直接影响叶片形状的设计、运行的安全性和经济性。
冲动式：靠冲动力做功的级，反动度小的级。
(0 0 .5)
反动式：靠反动力做功的级，反动度大的级。
4）动叶出口状态（2状态）

汽轮机的基本原理及其附属设备介绍

汽轮机的基本原理及其附属设备介绍一、汽轮机的基本原理1、汽轮机的组成汽轮机又名蒸汽透平机(steam turbine)，是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。

（1）汽轮机的组成：转子和静子。

（2）转子：转动部分的总称。

包括：转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件。

（3）静子：不转动部分的总称。

包括：汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等。

汽轮机工艺图2、汽轮机分类汽轮机的分类3、背压式汽轮机排汽直接用于工业或供热，排汽压力高于大气压力，没有凝汽器。

当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机,因此没有冷源损失，能量利用率高，但发电量完全由热负荷决定。

(凝汽式机组排汽在凝汽器中被冷却水带走的热量为2140-2220kJ/kg,称为冷源损失,而蒸汽带入汽轮机的热量3400kJ/kg左右)背压式汽轮机4、调节抽汽式汽轮机从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。

由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节（用于回热抽汽的压力无需调节)，因而汽轮机装备有抽汽压力调节机构，以维持抽汽压力恒定故称为调节抽汽。

根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。

揭去上汽缸的国产30万汽轮机汽缸和转子图5、汽轮机的级、级内能量转换过程（1）汽轮机的级：静叶栅动叶栅是汽轮机作功的最小单元。

能量转换过程（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，首先在喷嘴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。

能量转换过程（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进、出动叶通道时其动能的变化量。

2级内能量转换过程

p0 c0 p0
p1 1t 1
喷嘴
动叶
喷嘴
动叶 p2 p1
h
0* 0
p* 0 p0
c1t p1 c2t p2= p1
11
h
* t
* hn
c0
s
级的基本概念
冲动力(impulse force)
蒸汽在动叶汽道中不膨胀 ( 不加速), 只随汽道形状改变流向, 产生的作用在动叶汽道上的离心力。蒸汽所做的机械功为蒸汽在动叶栅中的动能变化。
dp

0
dp cdc
2 d A dc c 1 A c (d p / d )s
d A dc 2 Ma 1 A c
31
蒸汽在级内的流动过程
蒸汽在喷嘴中实现能量转换的条件:(2)几何条件
Ma<1,
dc dv dA<0, 渐缩喷管 c v
dc dv dA>0, 渐扩喷管 c v
26
c Ma a
蒸汽在级内的流动过程
蒸汽在喷嘴中实现能量转换的条件
目的:实现蒸汽热能向动能的转换条件: (1)力学条件; (2)几何条件
(1)力学条件：动能增大
cdc vd p 0
速度增大流动过程是一膨胀过程 d p<0
理想无损失情况: 等熵膨胀过程
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蒸汽在级内的流动过程
蒸汽在喷嘴中实现能量转换的条件:(2)几何条件
通过改变进汽面积控制进汽量, 调节汽轮机的功率；总是部分进汽。
非调节级
进汽面积不能改变的级, 也称压力级；喷嘴既可以全周进汽也可以部分进汽。
17
级的基本概念
单列级(single-row stage)