汽轮机原理总复习

c1 ccr , G Gcr 。
（２）当喷咀出口断面上的压力小于临界压力比时，即
n cr , p1 pcr 时，蒸汽不仅在渐缩部分膨胀，在斜切
也膨胀。蒸汽在渐缩部分达临界，在斜切部分继续膨胀，
出口获超音速汽流，且出口汽流方向发生偏转，
此时
c1 ccr , G Gcr
当初参数一定时，逐渐降 低背压，出口汽流速度和 流量增大。在背压降至临 界压力时，其后流量不再 增大，但出口汽流角偏转 而增大；在背压降至极限 膨胀压力时，出口汽流速 度和出口汽流角不再增大。 在流量和出口汽流角计算 时，特别要注意判别是否 达到临界。
374.15℃
7. 超超临界汽轮机
超临界是物理概念（22.13MPa，374.15℃) 超超临界是（90年代提出）工程产品商业性的概念，超超临界参 数实际上是超临界参数向更高压力和更高温度提高。 对超临界机组定义： 日本：压力24.2MPa，温度 593℃, 丹麦：压力 27.5MPa, 我国电力百科全书认为压力 27MPa.
2003年“863”“超超临界燃煤发电技术”课题设定为：压力 25MPa，温度 580 ℃。 目前我国运行：江苏玉环4×1000MW，26.25MPa/ 600℃/600℃； 外高桥III期2×1000MW,27MPa/ 600℃/600℃
7. 超超临界汽轮机
超临界是物理概念（22.13MPa，374.15℃) 超超临界是（90年代提出）工程产品商业性的概念，超超临界参 数实际上是超临界参数向更高压力和更高温度提高。 对超临界机组定义： 日本：压力24.2MPa，温度 593℃, 丹麦：压力 27.5MPa, 我国电力百科全书认为压力 27MPa.
第三节 蒸汽在动叶中的流动
要计算蒸汽的作用力和所做的功，必须要知道动叶 进出口汽流速度的大小和方向。 （一）动叶进出口速度三角形 1. 动叶进口速度三角形 任务：已知或间接已知 1，c1和u, 求w1，1。
对现代汽轮机的级 1 11 ~ 17 （有的书讲 １ 11 ~ 14 )。
二、反动度和级的类型
反动度：表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。
级的平直径处（即1/2叶高处）的 反动度用Ωm表示 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
m hb
hb ht*

* hn hb
hb * hn hb
二、反动度和级的类型
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。
蒸汽在动叶栅中的热力过程
动叶流量与喷嘴流量的关系： 动叶根部不吸不漏，且忽略动叶顶部漏汽，动叶流量等于 喷嘴流量
Ab w2t An c1t Gb Gn v2t 1t
冲动级：
, w2t c1t , v1 v2
盖度
反动级：
, w2t c1t , v1 v2
先计算通过流道的理想流量，然后由流量系数修正至实际流量。
对出口面积为 An 的喷嘴，其流过的理想质量流量为
An c1t Gnt 1t
实际流量 定义：流量系数
An c1 Gnt v1
Gn c1 v1t v1t un Gnt c1t v1 v1
无论过热蒸汽还是湿蒸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ都可用下式计算：
nd m 圆周速度 u 60
式中 n－转速，r/min； dm－级的平均直径。
c wu
由余弦定理得
w1 c12 u 2 2uc1 cos 1
c1 sin 1 w1 sin 1 c1 sin 1 1 sin w1
1
２. 动叶出口速度三角形
2 2 2 c1t c0 hn h0 h1t 2
2 *
2
c1t 2(h0 h1t ) c0 2(h0 h1t ) 2hn c0 2hn
2
*
实际过程
1 2 1 2 h0 c0 h0 h1 c1 2 2
1 1t n
蒸汽为粘性流体，流过叶栅通道时产生摩擦，造成动能损失， 使蒸汽出口速度由c1t减小为c1,即 c c 2h0
喷嘴速度系数 工程中，通常采用对等熵绝热流动作修正的方法来处理实际 流动，即用实际汽流速度与理想速度的比值表示摩擦损失的影响， 其比值称为速度系数。
喷嘴速度系数


c1
c1t
2 喷嘴效率 n
喷嘴损失
蒸汽在叶栅通道中为绝热多变过程 pv n
const
二、蒸汽流过喷嘴的流量 通过喷嘴的质量流量决定于流道的出口面积、出口 流速和对于出口点的蒸汽比容。焓降－流量计算与焓降－流速的 方法相似，
绪 论 Introduction
2、按热力特性分
凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 抽汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机
多压式汽轮机
5.按进汽参数分：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 低压汽轮机 新蒸汽压力P0小于1.5MPa，新汽温度t0一 般小于400℃,容量范围≤0.3~3MW 中压汽轮机 P0为2.0～4.0MPa, t0=450 ℃, 3MW~12MW 高压汽轮机 P0为6.0～10.0MPa, t0=540℃, 25MW~100MW 超高压汽轮机 P0为12.0～14.0MPa, t0=540 ℃, 125~300MW 亚临界汽轮机 P0为16.0～18.0MPa,典型参数 16.7MPa/538/538℃。300~600MW 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa ， P0 ≥350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 24.2/566/566℃ 水的临界参数：22.115MPa，
任务：已知或间接已知 2 ，w2和u, 求c2， 2 。
1 (3 ~ 10 )。 对冲动级 2 1 对反动级 2
由余弦定理得
2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2
c2 sin w2 sin
2
2
w sin 2 2 sin 1 2 c2
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。
第二节 蒸汽在喷嘴中的流动过程
一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
2003年“863”“超超临界燃煤发电技术”课题设定为：压力 25MPa，温度 580 ℃。 目前我国运行：江苏玉环4×1000MW，26.25MPa/ 600℃/600℃； 外高桥III期2×1000MW,27MPa/ 600℃/600℃
N300-16.7/537/537-Ⅱ
亚临界一次中间再热、凝汽式汽轮机，额定功率300MW，主蒸 汽额定参数16.7MPa/537℃，再热537℃。
hb mht*
* hn 1 m ht*
级的类型及特点
汽轮机的级可分为冲动级和反动级两大类
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
Ωm＝0的级， Δhb＝0, Δh*n= Δh*t,,

工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶 通道中不膨胀
蒸汽的热能——动能——机械能——电能 （锅炉） （喷嘴）（动叶） （发电机） 喷嘴是静止的部分：作用是将蒸汽的热能转变成蒸 汽的动能。 动叶栅是运动部分：作用是将蒸汽的动能转变成轴 旋转的机械能。
蒸汽在汽轮机的工作过程
具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀,蒸汽的压 力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能， 喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中， 汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将 热能转化为了机械功。
CB25-8.83/1.47/0.49 抽汽背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa， 抽汽压力1.47MPa，背压0.49MPa。
第一节
汽轮机级的分类
一、汽轮机级的概念及工作原理
1.汽轮机作用： 将蒸汽的热能转化成机械功 基本工作单元： 汽轮机的级
----由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的基 本做功单元。 通流部分----汽轮机本体做功汽流通道称为汽轮机的通流部 分，它包括主汽门，导管，调节汽门，进汽室，各级喷嘴和 动叶及汽轮机的排汽管。
彭台门系数(亦称流量比系数) β
定义：喷嘴的实际流量与喷嘴临界流量之比 意义： 在流道结构和初参数确定的情况下，不同背压所对应的流 道通流量可用相对于最大流量(临界流量)的无量纲参数彭 台门系数来表示。
β＜1时为亚临界流动， β=1时为临(超)界流动
计算表明：彭台门系数的曲线段近似于椭圆曲线。故为计算方 便，常用椭圆公式来近似。即 喷嘴流量计算程序： 流量计算时，先由初参数求得最大流量Gt max ，然后由前后压比 求得系数β由 G Gt max 在计算、比较初参数相同、背压不等两种工况流量时，可先 求出对应初参数下的最大流量，再分别计算各自的β，求出两个 不同背压工况的流量。
Ab 略大于 An
（三）蒸汽作用在动叶上的力 总的推导思路：先根据动量定理求出动叶对 蒸汽的作用力，再根据作用力与反作用力原理求 出蒸汽对动叶的作用力。 列动量方程时，要注意方向问题。
四、轮周功率和轮周效率

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。