汽轮机原理 变工况

弗留格尔公式应用
• 例：汽轮机设计工况下蒸 汽流量为132.6t/h，调节 级汽室压力为1.67MPa。 当机组流量降为90t/h时，
调节级汽室压力为多少？
又压力级结垢后使通流面 积减少5%，则在90t/h工
况下调节级汽室压力是多 少？
G1 p01 G p0 90 p01 132.6 1.67 G1 / A1 p01 G / A p0 90 / 0.95 p01 132.6 /1 1.67
pB21
p
2 A
pB2
pB21 pC21 pB2 pC2
p
2 A1
p
2 A
pC21 pC2
G11 G1
p
2 A1
pC21
p
2 A
pC2
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• 计算通流面积变化 • 级组通流部分均匀结垢，当流量不变时，必须升高初压才能保持流
量，由压力变化确定通流面积的变化：
• 在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算为单位面积流量进 行计算。
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喷嘴配汽
• 实际调节级的压力与流量（综合开度）关系
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• 所有阀门保持相同开度，通过 改变阀门开度调节流量，称为 节流配汽。
• 因节流，汽机理想比焓降减小， 与无节流时的理想比焓降之比， 称为节流效率。
• 背压越低，节流效率越高。 • 背压式汽轮机不宜采用节流配
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• 所以：级内达音速时，级的流量与级前压力、滞止压力成正比（忽 略初温、初速变化）。
• 两个工况均为亚音速
• 式中Ga为假想流量
10
2
Baidu Nhomakorabea
Ga 0.648An
p0* 0*
1
p2 p0*
pc pc
G1 G
p*2 01
p221
p0*1
p21
2 nc
/
1 nc
1 m1 T0*
p01 1.133MPa p01 1.193MPa
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• 拆除某级后流量与压力关系 • 例：试问拆除第6级后若流量仍为设计值，则调节级后压力变化多少？
哪个级所受影响最大？下表为汽轮机各级级后压力（MPa）：
调节
•
第6级拆除后，第7级前压力不变。
2
3
4
5
6
7
1.176• 分0析.86调2 节0级.61后2 第02.级426到第0.52级82 构成0.1的79级组0.104
• 弗留格尔公式的应用条件 • 1）通流面积固定 • 2）各级流量相同 • 3）均质流 • 4）级组>4~5时精度高
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Gex kG1 G2 1 k G1
G11 G1
pA21 pB21
p
2 A
pB2
G21 G2
pB21 pC21 pB2 pC2
1 k G11 1 k G1
p
2 A1
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• 压力随流量（综合开度）的变化
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• 流量随综合开度的变化
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• 调节级焓降的变化 • 调节级的危险工况 • 实际的调节级 • 1）调节级后温度 • 阀点与t2 ，t2变小，p2？ • 2）调节级反动度 • p1的变化 • 3）调门的重叠度 • 与阀门的流量特性有关 • 4）喷嘴组前的压力
8 0.062
9 0.032
10 0.004
p021 p62 p021 0.1792 1 p02 p52 1.1762 0.2822 p01 1.156MPa
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• 分析第5级前后压差的变化：
p421 p62 p42 p52
p421 0.179 2 0.426 2 0.282 2
n nc 1 nc
2
1
G
Gc
1
n nc 1 nc
2
3
• 喷嘴前后参数变化以后：
G1 1
p* * 01 01
1 p0*1
T0*
• 当参数变化前G后都是临界流p动0*0*
p0* T0*1
• 当初始温度不变
G1 G
p0*1 p0*
T0* T0*1
G1 G
p0*1 p0*
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• 喷嘴流量的图形表达（Stodola，1924）
p0*2 p22
p0* p2
2 nc
/
1 nc
1 m T0*1
G1 G
p0*12 p221 p0*2 p22
T0* T0*1
11
Gc1 px1 Gc px
Gc1 Gc
p2 x1,1
px21
px21 px2
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• 两式联立
px1 px
p2 x1,1
px21
Gc1
p2 x1
第三章 汽轮机在变工况下的 工作
1、渐缩喷嘴的变工况 2、级与级组的变工况 3、配汽方式和调节级变工况 4、焓降、反动度的变化 5、轴向推力的变化 6、凝汽式汽轮机的工况图 7、初终参数对功率的影响
2
• 渐缩喷嘴的流量：
• 彭台门系数近似公式G（椭 圆0.公64式8）An p0*0*
G Gc
2
1
p41 0.3646 MPa
• 调节级后压力变p化p441很小pp56： 128 .9%
•
问题：调节级后压力降低，如何维持原流量？
p01 p0 1.7%
p0
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• 喷嘴调节和调节级变工况 • 喷嘴配汽
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• 调节级的热力过程线 • 调节级汽室参数 • 调节级的相对内效率
• 调节级压力与流量的关系 • 假定： • 1）级后压力正比于流量 • 2）级的反动度为0 • 3）调节汽门顺序开启，无重叠度 • 4）全开调门后压力不变
• 动叶流量为
Gc 1Aw1 Ap1*
2k k 1
1 RT1*
2
1k
k 1
1 k
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• 变工况后，流量比
• 当初温不变，为使上式成立，有
1 11 •可见pp11*，动pp叶11*11中达音pp1*1*1速，p流p111量与GG动cc1叶前压力成正比。喷嘴也是一样的。
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• 进一步，动叶中达音速，流量与级前压力的关系？ • 由喷嘴前后能量方程，得喷嘴流量，得流量比
p
2 x
Gc
• 第到x级级组达前音，速有，流量与上ppx一x1 级 的ppx初x11,1压成GG正cc1比，可再向上一级递推，直
• 所以：级组达临界时，流G量c1与级p组01前压T力0 成正比（忽略初温变化）。 Gc p0 T01
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• 两个工况均为亚音速
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• 得弗留格尔公式（ Flugel ，1931 ）：
5
2、级和级组的变工况
• 级流量与压力关系 • 两个工况均为临界流动 • 当喷嘴中达音速，且初温不变，则级流量与级 前滞止压力成正比：
Gc1 p0*1
• 当动叶中达音速，且Gc初温p不0* 变，则级流量与动 叶前滞止压力成正比：
Gc1 p1*1 Gc p1*
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• 动叶中达音速，流量与动叶前压力的关系？ • 由动叶前能量方程，得动叶进口相对速度