汽轮机设计分级步骤
2 汽轮机级的工作原理(几何尺寸)
2.4 汽轮机级通流部分主要尺寸的确定
四、喷嘴叶栅尺寸的确定 已知参数：级前蒸汽参数p0、t0和c0，级后压力p2和反动度（p1 可计算出）。 任务： 1）喷嘴形式的选择。 2）通流面积和叶片高度的确定。 在进行喷嘴尺寸计算之前，应根据喷嘴压力比εn选择喷嘴 型式。当εn>εcr时，应采用渐缩斜切喷嘴；当0.3<εn<εcr时，仍 采用渐缩斜切喷嘴，此时，蒸汽通过在斜切部分膨胀获得超声 速汽流；当εn<0.3时，才采用缩放斜切喷嘴，这是因为缩放喷 嘴加工较困难，且工况效率低，故在汽轮机中应尽量避免采用 缩放斜切喷嘴。
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2.4 汽轮机级通流部分主要尺寸的确定
二、叶栅及叶型参数的选择
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2.4 汽轮机级通流部分主要尺寸的确定
三、反动度的选择
a. 当根部反动度较大时 ，则平均反动度会更大， b. 当根部反动度太小或者为负时 c.当根部反动度 = 0.03 ~0.05 ，会造成叶片 时可以达到以 要使动叶根部不发生吸汽和漏汽，必须抑制泵浦效应、射 会造成叶顶和平衡孔漏汽，因而产生损失； 根部吸汽，或者使级后蒸汽通过平衡孔回到动 上目的，同时也可以使动叶前后压力差不至太 汽抽汽效应，并使隔板的漏汽全部通过平衡孔流入级后。 叶前，造成损失； 大以至造成大的叶顶漏汽损失。
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2.4 汽轮机级通流部分主要尺寸的确定
二、叶栅及叶型参数的选择 2. 汽流出口角α1、β2的选择 （1）高压级：选择出口角较小的叶型，冲动级α1=11-14°， 反动级α1=14-20°。 由于体积流量小，为了不使叶片高度太小，减少端部损失。 （2）中、低压部分：选择出口角较大的叶型，α1=13-17°。 由于体积流量大，为了不使叶片高度太大。 3. 叶片个数和高度的选择 气动特性→相对节距→计算叶片数目； 强度核算→高度。 4. 叶片宽度的选择 通过叶片制造工艺和通用性的要求进行选择。
汽轮机叶片几何建模和网格划分采取的设计方法步骤
汽轮机叶片几何建模和网格划分采取的设计方法步骤1.叶片几何建模：（1）确定叶片的轴向布局：根据汽轮机的设计要求和工况参数，确定叶片的位置、数量和布局形式。
（2）确定叶片的主要几何尺寸：包括叶片根部和尖部的宽度、厚度、弯度曲率等关键参数。
（3）确定叶片的截面形状：根据汽轮机的工况要求和流体力学性能要求，确定叶片的截面曲线形状，常见的有矩形、椭圆形、轮廓线等。
（4）构建叶片整体几何模型：根据叶片的轴向布局和主要几何尺寸，构建叶片的整体三维几何模型，通常使用CAD软件进行建模。
2.叶片网格划分：（1）准备网格划分工具：选择适合的流体力学分析软件和网格划分工具，如ANSYS Fluent、NUMECA等。
（2）预处理：导入叶片几何模型，进行预处理操作，如清理模型、修复几何错误、切割几何体等。
（3）网格生成：根据汽轮机叶片的几何模型和工况要求，通过网格生成工具生成初始网格。
常用的网格划分方法有结构化网格和非结构化网格。
（4）网格优化：对初始网格进行优化处理，以改善网格质量，并满足流体力学计算的要求。
通常通过剖分和加密网格来实现。
（5）边界条件划定：根据汽轮机的工况要求，对叶片的边界条件进行划定，如壁面边界条件、进出口边界条件等。
（6）验证和修正：对生成的叶片网格进行验证，如检查网格划分的质量和流体力学计算的准确性，并根据需要进行修正和优化。
以上是汽轮机叶片几何建模和网格划分的基本设计方法步骤。
需要注意的是，叶片几何建模和网格划分的精度和合理性对汽轮机的性能和工作效率有着重要影响，因此在实际设计过程中需要进行反复验证和优化，确保叶片流动特性的准确性和稳定性。
汽轮机级的工作原理及过程等课件
荷需求。
汽轮机级在核能发电厂中的应用
高温高压环境
核能发电厂中的汽轮机级需要面对高温高压的蒸汽环境。 因此，在材料选择和结构设计上需要充分考虑耐高温、耐 高压的特性。
辐射防护
由于核能发电过程中存在放射性物质，汽轮机级在设计和 运行过程中需采取辐射防护措施，确保设备的安全可靠运 行。
蒸汽进入
蒸汽阀门逐渐打开，高温高压 蒸汽进入级的喷嘴。
叶轮旋转
高速蒸汽冲击叶轮，使叶轮开 始旋转。
初始状态
汽轮机级在启动前处于静止状 态，蒸汽阀门关闭，级内无压 力。
喷嘴膨胀
蒸汽在喷嘴中膨胀加速，将热 能转化为动能。
排出蒸汽
蒸汽在叶轮中动能转化为机械 能，随后从排汽口排出。
级的稳定工作过程
蒸汽持续供应
按蒸汽流动方向分
轴流式和径流式。轴流式汽轮机级中蒸汽沿轴向流动，径流式汽轮机级中蒸汽 沿径向流动。
汽轮机级在汽轮机中的地位和作用
地位
汽轮机级是汽轮机的基本组成单元，汽轮机的整体性能取决于各个级的性能和设 计。
作用
汽轮机级的主要作用是将蒸汽的热能转化为机械能，驱动转子旋转，从而带动发 电机或其他负载工作。各级之间的配合和优化可实现汽轮机的高效、稳定运行， 满足电力、化工、冶金等行业的动力需求。
汽轮机级的工作原理 及过程课件
contents
目录
• 汽轮机级的基本概述 • 汽轮机级的工作原理 • 汽轮机级的工作过程 • 汽轮机级的性能分析与优化 • 汽轮机级的应用与发展
01
汽轮机级的基本概述
汽轮机级的定义和构成
第一章 汽轮机级的工作原理-第六节 级的热力设计原理
第六节级的热力设计原理根据叶片的形状，汽轮机的叶片可分为两种，一种是型线沿叶高不变的等截面叶片，也称直叶片，由这种叶片构成的级称为直叶片级，一种是型线沿叶高变化的变截面叶片，也称扭叶片，由这种叶片构成的级称为扭叶片级。
本节重点讨论直叶片级的热力设计问题，因为直叶片级不仅可用于一些多级汽轮机的高压部分，面且它的热力设计也是扭叶片级的热力设计的基础。
级的热力设计的主要任务是确定级的几何结构参数、热力参数以及级的效率和功率，设计方法有速度三角形法和模拟法两种。
直叶片级大多采用速度三角形法，它的特点是以一元流动为理论基础，以平面叶撒静吹风试验资科为依据，以平均截面的参数为代表，通过基本方程和速度三角形的求解来完成级的热力计算。
级的相对内效率的大小与所选用的叶型、速比、反动度和级的结构参数等一系列因素有关。
只有实现这些参数的最优选择，才能使设计的级具有较大的作功能力和较高的效率。
一、叶型的选择1．叶栅类型的选择选择喷嘴和动叶栅类型的依据是其工作汽流马赫数的大小。
我国使用的部分喷嘴叶型相动叶叶型如表1．6．L相表1．6．2所示。
表1.6.1 国产机组常用喷嘴叶栅的基本几何特性复速级的马赫数较高，常选用超音速叶撒。
单列级一般作为压力级使用，在大功率汽轮机中也可作为调节级使用，其工作马超数大多在亚音速范围内。
一般都选用亚音速叶撒。
单列级即使汽流出口速度为超音速，但由于超音速叶栅的变工况性能较差，加工复杂。
且亚音速叶撒可利用斜切部分膨胀得到超音速汽流，因此尽管马赫数较高，只要在斜切部分膨胀可以满足要求的情况下，以及在喷嘴叶扭压比0.45nε≥时，仍应采用亚音速叶栅。
只有当0.3nε≤0.4、出口马赫数1.5aM>时，才采用跨音速或超音速叶扭。
2．汽流出口角1α和2β的选择喷嘴和动叶的汽流出口角1α、2β的大小对级的通流能力、作功能力及级效率都有直接的影响，设计时必须考虑级所处的条件，选择适当的汽流出口角。
在高压级中，由于级的容积流量v G 一股较小，为了减少端部损失，不应使叶片高度太小，往往选取出口角1α较小的叶型，通常取1α=11︒14︒；在汽轮机的中低压部分，容积流量较大，为了减缓叶片高度的急剧增长，往往选择出口角较大的叶型，通常取1α=13︒ 17︒。
汽轮机课程设计说明书
船用汽轮机课程设计说明书摘要 (3)前言 (3)一、汽轮机定型 (4)1. 初终参数的选择 (4)2. 缸数的选择 (4)3. 调节级型式的选择 (5)4. 非调节级型式的选择 (5)5. 低压缸流路的选择 (6)二、机组近似膨胀过程 (7)1. 机组近似膨胀线和各状态点参数 (7)2. 详细计算 (7)三、低压缸热计算 (10)1. 主要尺寸计算 (10)2. 通流部分绘制 (11)3. 分级和焓降分配 (13)4. 详细计算 (14)4.1 第1级 (14)4.2 第2级 (19)4.3 第3级 (23)四、高压缸热计算 (28)1. 调节级热计算 (28)1.1 预先估算 (28)1.2 详细计算 (28)2. 非调节级热计算 (31)2.1 预先计算 (31)2.2 详细计算 (33)五、机组功率和效率 (37)附录1 机组预先计算 (38)附录2 高压缸热计算 (40)附录3 低压缸热计算 (48)附录4 机组功率与效率 (52)另：附图1 机组近似膨胀线附图2 低压缸膨胀过程线本次课程设计针对船用汽轮机，在给定蒸汽初温、初压和排汽压力的情况下，确定了蒸汽在整个机组内膨胀的近似热力过程，计算了高、低压缸内各级的主要尺寸、功率和效率。
最后根据计算结果，画出了蒸汽在高压缸调节级、非调节级和低压缸的h-s图，以及汽轮机低压缸通流部分的剖视图。
前言本组汽轮机功率是40000马力，入口蒸汽过热。
根据老师建议，并经过简单估算，我们采用双缸汽轮机，并在低压缸入口分流，调节级采用双列速度级。
在计算过程中，不考虑抽汽和漏汽，即整个机组内蒸汽流量恒定。
设计过程大致如下：●方案论证：对蒸汽初终参数、汽轮机缸数、调节级型式等进行选择。
●近似膨胀过程：根据蒸汽初终参数和自己选取的高、低压缸内焓降比例，画出机组的近似膨胀线，并算出线上各节点的热力参数，以此确定高压缸调节级、非调节级和低压缸的进出口参数。
●低压缸热计算：1)主要尺寸计算：即确定最末级的尺寸。
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。
汽轮机本体各部套工艺流程
汽轮机本体各部套工艺流程目录目录 .................................................................................................................................................. I I 前言 .. (1)第一章转子 (2)1.转子简介 (2)2.转子材料 (2)3.工艺过程 (2)第二章动叶片 (4)1.动叶片简介 (4)2.动叶片材质 (5)3.动叶片工艺过程 (6)4.叶片安装 (9)第三章隔板套 (11)1.隔板套简介 (11)2.隔板套材质 (13)3.隔板套工艺过程 (13)4.隔板套安装 (19)第四章低压内缸 (22)1.低压内缸简介 (22)2.低压内缸材质 (22)3.低压内缸工艺过程 (22)4.低压内缸安装 (25)第五章低压外缸 (27)1.低压外缸简介 (27)2.低压外缸材质 (27)3.低压外缸加工工序 (27)4.低压外缸的安装 (30)第六章高压内缸 (32)1.高压内缸简介 (32)2.高压内缸材质 (32)3.高压内缸的加工工序 (32)4.高压内缸的安装 (35)第七章高压外缸 (36)1.高压外缸简介 (36)2、高压外缸材质 (36)3、高压外缸加工工序 (36)4.高压外缸的安装 (41)第八章阀门 (42)1.阀门简介 (42)2.阀门材质 (45)3.阀门加工工序 (45)4.阀门的安装 (52)第九章总装 (54)1.低压部分总装数据记录 (54)2.低压部分总装 (67)参考文献 (85)前言本书是由山西国锦煤电有限公司发电部学员张君瑞编写。
本书重点讲述汽轮机本体结构，详细阐述汽机本体各部套的加工工艺过程。
主要从原理、材料、工艺、安装等四个方面进行介绍。
由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，诚恳希望广大读者批评指正。
汽轮机压力级设计
公式
由热力系统平衡计算得到 参照母机选定 参照母机选定 参照母机选定 参考文献（1） 参考文献（1） 按参考资料的公式计算 D=(D0-Dy)/3600 由焓分配和速比决定 u=π dn/60 由焓降分配决定 由上一级的排汽压力计算 同上 同上 由焓降分配决定 Δ h0=λ Δ hc2
' i0 i0 h0
压力级热力过程详细计标表
号数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 计算量名称
进气量 轴封间隙 轴封平均直径 轴封环数目
轴封流量系数
符号
D0 δ dy Z μ
np kp
﹪ ﹪ ﹪ ﹪ ﹪ ﹪
4.3 1.25 5.375 1.2 6.575 2.45 0.05 0.1225 2.5725 9.1475 0.953166 223.4515
ζ ζ ζ ζ
∞ kp np kd
参按资料选取 参按资料选取
k / kd
k
k c
ζ ζ
w1相当得热降 动叶总热降 动叶出口理想速度 动叶出口理想焓 动叶出口密度 该级出口压力 动叶出口比容 动叶出口音速 马赫数 动叶型线 安装角 相对节距 出口几何角 汽流偏转角 出口汽流角 出口汽流角正弦 出口汽流角余弦 动叶片宽度 动叶弦长 动叶节距 动叶片个数 动叶片个数取整 动叶流量系数 动叶出口相当高度 动叶出口高度 弦长叶高比 出口厚度相当量 边界层损失系数 修正系数 边界层损失系数 尾迹损失系数 型面损失 端部次流损失 修正量/端部次流 修正量 端部次流损失 总的损失系数 动叶速度系数 动叶出口速度
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汽轮机设计分级步骤
汽轮机设计的分级步骤:：
步骤1. 确定设计要求：根据使用场景和需求，确定汽轮机的功率、转速、进出口参数等基本设计要求。
步骤2. 确定汽轮机类型：根据设计要求和工艺特点，选择适合的汽轮机类型，如汽轮机、汽轮发电机组、汽轮压缩机等。
步骤3. 确定汽轮机参数：根据设计要求和性能指标，确定汽轮机的主要参数，如进出口压力、温度、流量、转速等。
步骤 4. 进行热力计算：根据热力循环原理和热力学计算方法，进行汽轮机的热力计算，包括热力循环分析、效率计算、热力过程参数计算等。
步骤5. 进行机械设计：根据热力计算结果和机械设计原理，进行汽轮机的机械设计，包括叶轮、轴系、密封、支承等部件的设计。
步骤 6. 进行材料选择和强度计算：根据设计要求和材料性能，选择适合的材料，并进行强度计算，确保汽轮机在工作条件下的安全可靠性。
步骤7. 进行动力学分析：根据汽轮机的转子系统特点，进行动力学分析，包括转子振动、稳定性、动态特性等。
步骤8. 进行热工水力计算：根据流体力学原理和热工水力计算方法，进行汽轮机的热工水力计算，包括叶轮流道设计、流量分配、损失计算等。
步骤9. 进行系统集成和优化：将各个部分的设计进行集成和优
化，确保汽轮机在整体上的性能和效率达到最佳状态。
步骤10. 进行性能验证和试验：根据设计结果，进行性能验证和试验，对汽轮机进行实际运行测试，验证设计的准确性和可靠性。