汽轮机的工作原理

Δhn*+ Δhb Δht*
Δhb= m Δht*
Δhn*=(1- m ) Δht*
m越大， Δhb越大，蒸汽在动叶内的膨胀 越大，蒸汽对动叶栅的反动力越大。
平均反动度m：动叶平均直径截面处的理 想焓降所确定的反动度。
三、汽轮机级的类型及特点
1.冲动级和反动级 冲动级又分为纯冲动级，带反动度的冲动
图1-2
反动力Fr 冲动力Fi
3.反动作用原理
蒸汽流经动叶片时发生膨胀，压力降低，速度增 加，汽流对动叶片产生一个由于加速而产生的反 动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用 下旋转做功。
由于汽流膨胀加速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。
热能——动能——机械能
级 2.压力级和速度级 3.调节级和非调节级
1.冲动级和反动级
按蒸汽在动叶通道内的膨胀程度不同，即 反动度大小不同分为冲动级和反动级。
（1）冲动级： 冲动级又分为纯冲动级，带反动度的冲动
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。
冲动力
m
二、汽轮机级的反动度
1、汽轮机级的反动度
ΔhC0
Δht*—级的滞止理想 焓降， Δhn*—蒸汽在喷管 中的滞止理想焓降， Δhb—蒸汽在动叶中 的理想焓降。
反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降和蒸汽在 整个级中的理想滞止焓降之比。
Δhb
Δhb
反动度m=---------------- = --------
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
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小、效率比 纯冲动级高。
（2）反动级：
通常把反动度m = 0.5的级称为反动级。 对于反动级来说，蒸汽在喷管和动叶通道的 膨胀程度相同。 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。
P1 C1 W1
动叶 P2 C2 W2
Fr
Fi
P2
P0
C2
C0
W2
P1
C1
W1
喷管 动叶
反动级的特点：
w1＜w2，P1＞P2, Δhn≈Δhb≈0.5Δht（因为初速度
• 1）纯冲动级
• 通常把反动度m等于零的级称为纯冲动级。
纯冲动级的特点：
对于纯冲动级来说，W1=W2，P1=P2,Δht* =Δhn* 、Δhb = 0 、 m = 0；
动叶叶型几乎对称弯曲；
蒸汽在动叶栅中不膨胀只Байду номын сангаас变流动方向；
动叶进出口压力p相等，相对速度w也相等； 纯冲动级做功能力大，但效率低。
C20/2一般较小）、 m = 0.5 ；
动叶叶型和喷管叶型相同；
蒸汽在动叶中的膨胀占整个级的膨胀的一 半；
作功的力中冲动力和反动力各占一半；
反动级的效率比冲动级高（最高），但作 功能力最小,仅为纯冲动级的1/4。
2.压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程不同，还 把汽轮机的级分为压力级和速度级两种。 (1)压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过 程在级内只进行一次的级，称为压力级。这种级 在叶轮上只装一列动叶栅，故又称单列级。 压力级可以是冲动级，也可以是反动级。 (2)速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过 程在级内进行一次以上的级，称为速度级，速度 级可以是双列的和多列的。 速度级是冲动式的，但为了提高级的效率，都带 有一定的反动度。
静叶栅：静叶按一定的距离和一定的角度排列形成 静叶栅。
喷管：静叶栅固定不动，构成的蒸汽通道称为喷管。
动画演示：汽流冲动演示C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\汽流冲动演示\ 汽流冲动演示.flv
1. 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。
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。
2.冲动作用原理
蒸汽在喷嘴中膨胀，压力降低，速度增加， 热能转变成动能，高速气流流经叶片时， 产生对叶片的冲动力，推动叶轮旋转做功。
在汽轮机中从喷管中流出的高速汽流冲击 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，同时汽流给 动叶施加了一个冲动力。
蒸汽质量越大，速度变化越大，则冲动力 就越大。
汽轮机级的工作原理
第一节 概述
• 1.概念：级是汽轮 机中最基本的做功 单元
• 2.组成：级由静叶 栅（喷管）和动叶 栅组成
一、冲动作用原理和反动作用原理
图1-1单级汽轮机结构图（立体图，结构图）
动叶栅：动叶按一定的距离和角度安装在叶轮上形 成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通道。
转子： 动叶栅装在叶轮上，与叶轮以及转轴组成汽 轮机的转动部分，称为转子
4.动叶受到的合力
一般情况下，蒸汽在动叶通道中流动时， 一方面给动叶栅一个冲动力Fi的作用，另 一方面，在蒸汽动叶栅中继续膨胀，给动 叶栅一个反动力Fr的作用，这两个力的方 向都不与轮周方向一致。两个力的合力F作 用在动叶栅上，其在轮周方向上的分力Fu 使动叶栅旋转而产生机械功。
反动力
轮周力
Fz