汽轮机原理课件第一章

– 由于部分进汽带来的能量损失称为部分进汽损失，由鼓风损失和斥汽损失组 成。鼓风损失发生再不装喷嘴的弧段内，斥汽损失欲鼓风损失相反。
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• 漏气损失（隔板的气封装置）
– 对于冲动级，隔板前后存在较大的压差，而隔板和转轴之间又存在着间隙，因此有一部分蒸 汽从隔板前通过间隙漏到隔板与本级动叶之间的汽室内，由于这部分蒸汽不通过喷嘴，因此 不做功，形成了漏气损失。为了避免隔板汽混入动叶中干扰主汽流，一方面在叶轮上开设平 衡孔，使隔板漏气通过平衡孔流到级后，另一方面在动叶根部设置汽封片加以阻挡，并设置 合理的反动度，尽量使动叶根部不出现吸汽或漏汽现象。
– 叶型损失（指平面汽流绕流叶栅产生的能量损失）
• 附面层中的摩擦损失：与叶栅表面的粗糙度和压力分布有关 • 附面层脱离引起的涡流损失 • 尾迹损失 • 冲波损失
– 端部损失
• 端部损失就是端面附面层中的摩擦损失，补偿流动损失和对涡损失的 总和，对涡损失所占比重最大。
级内损失和级的相对效率
• 常见的级内损失
– 汽流离开动叶通道时具有一定的速度，这个速度对应的动能在该级内已不 能转换为机械功，称为余速损失。
• 级的反动度是表示蒸汽再动叶通道内膨胀程度大小的指标。 • 轴流式汽轮机按照级内蒸汽能量转换的特点，可分为:
– 纯冲动级，反动度等于零的级称为纯冲动级。 – 反动级，执蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等的级。 – 冲动级，介于反动级和纯冲动级之间，Ω =0.05～0.3 – 复速级，有固定的喷嘴叶栅，导向叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅
– 对于反动级，其漏汽损失比冲动级大因为
• 内径汽封的漏汽量必冲动级的漏汽量大，因为内径汽封直径比隔板汽封直径大，而汽封齿数较少。 • 动叶前后的压差较大，所以叶顶漏汽量相当可观。
向的重要参数，对轮轴效率的大小也有影响，对应于最高轮轴效率的速比称为最佳 速比 (x1)op 。 • h-s图中的汽轮机的热力过程 （ 纯冲动级） • 纯冲动级最佳速比，反动级最佳速比，冲动级最佳速比，复速级最佳速比
• 与速利用的优点（P30） • 单列级与复速级轮轴效率-速比关系曲线（P37)
– 各自的最佳速比下，复速记的轮轴效率一定比单列级的轮轴效率小，因为它不 但增加了倒叶和第二列动叶种的能量，而且是第一列动叶中的损失增大。
– 复速级的优点，在圆周速度相同时，能承担比单列及大的多的理想比焓降，采 用复速级，使汽轮机的级数减少；当他作为多级汽轮机的调节级时，蒸汽压力， 温度在这一级下降较多，缩小了汽轮机在高温高压下工作的区域，节省高温材 料，降低制造成本，有利于改善汽轮机的变工况特性。
叶栅的气动特性
• 叶栅的损失由叶型损失和端部损失所组成。
汽轮机级的工作原理
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第 示第 原第 的第 特第 率第 流嘴第 第
八 例七 理六 相五 性四 和三 动和二 一
节 节 节 对节 节 轮节 动节 节
扭 叶 片 级
级 的 热 力 计 算
级 内级 的 效内 热 率损 力失 设和 计级
叶 栅 的
轴 效 率
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汽轴
动功
叶 通蒸 道汽 概 中在 述 的喷
–
喷嘴损失 hn
叶轮摩擦损失
h，f 动，叶部损分失进汽h损b 失，余he 速，损漏失汽损h失c，叶h高，损湿失气损hl，失扇h形x 损失h，
• 叶高损失
– 又称端部损失，实质属于喷嘴和动叶的流动损失。主要决定于叶高。
• 扇形损失
– 汽轮机用用的环列叶栅，由两个特点，①事业善的相对节距不是常数，圆周 截面的相对节距偏离最佳支，叶型损失系数都大于最小值，这就带来了额外 的流动损失，② 是空气动力学上的特点，叶型出口汽流在轴向间隙中存在压
所组成的级。
• 简单流动模型易用一元稳定等比熵流动的基本方程
– 连续方程：G*v=A*c
– 能量方程： h0 + c02/2 = h + c12/2 + w – 状态或过程方程：p*v=const
蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程
• 临界参数的概念
– 蒸汽流量不变时，当喷嘴中等比熵焓降达到临界值时，喷嘴通道面积为最小， 此处便是临界截面，其蒸汽流速等于当地音速。临界状态下的参数称为临界参 数。
概述
• 汽轮机本体作工气流的通道称为汽轮机的通流部分，他包括主气门，导 管，调节气门，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
• 汽轮机的级是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。 • 动叶栅进出口汽流速度三角形 • 喷嘴及动叶的热力过程及热力过程线，以及蒸汽在此的流动过程 • 喷嘴损失，动叶损失和余速损失之和称为轮周损失。
力梯度，即由内径向外径静压力逐渐增加，产Biblioteka Baidu径向流动损失，这些构成了 流动损失。扇形损失与径高比有关，径高比越小，扇形损失越小。
• 叶轮摩擦损失
– 叶轮两侧及围带表面的粗糙度引起的摩擦损失
– 子午面内的涡流损失引起的损失
• 部分进汽损失
– 装有喷嘴的弧段长度Z*L（Z为喷嘴片数）于整个圆周长度∏*Dm的比值来表 示部分进汽的程度，称为部分进气度，用e表示。
– 临界速度，临界压力，临界压比，临界流量，实际流量
c 1
c1t
2
h
0 n
其中， 为 喷嘴速度系数。
c1实际速度，c1t 为理想速度。
。 汽流速度等于当地音速时的状态称为临界状态。临界状态下的所有参数称为临界参
数。
• 彭台门系数的概念（喷嘴的实际流量与喷嘴临界流量之比）
• 极限膨胀压力
– 据一元等比熵超音速汽流过直角壁的概念，汽留在喷嘴出口产生汽六扰动，并 在运动介质中以音速传播，以扰动中心为原点引射出一束射线，气流通过这些 特性线后压力降低，速度增加，方向偏转。喷嘴背压越低，参加膨胀工作的斜 切部分就越大。最后一根特性线越接近出口边，直至重合，斜切部分的膨胀能 力就被全部用完，斜切部分达到极限膨胀，这是喷嘴出口压力称为极限膨胀压 力。
级的轮周功率和轮周效率
• 单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所做出的机械功称为轮周功率。
• 1千克蒸汽所作的轮周功与蒸汽在该级所消耗的理想能量之比称为级的
轮周效率u wu / E0 。
• 假想速度：假想级的理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的出口速度。
• 速比：圆周速度与进口汽流绝对速度之比，速比是决定出口汽流绝对速度大小和方