汽轮机级的工作原理及过程等
汽轮机 工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是利用高速旋转的涡轮叶轮产生动能，以及转换流体内部能量的热机。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 压气过程：在汽轮机中，气体（通常为空气或燃气）首先被压缩，提高了气体的压力和温度。
这一步骤通常是通过压缩机来完成，压缩机使用机械或涡轮叶轮将气体压缩。
2. 加热过程：在压缩后，气体进一步加热，提高了其温度和内部能量。
加热通常是通过燃烧燃料来完成的，将燃料喷入到高温高压的燃烧室中，与压缩空气混合并燃烧。
3. 膨胀过程：在加热后，高温高压气体被引导到涡轮叶轮上，涡轮叶轮受到气流的冲击而开始旋转。
这一旋转运动在轴上带动涡轮产生动能，同时也消耗了气体的内部能量。
4. 输出功过程：涡轮带动的轴通过传动装置将旋转动能转变为有用功。
轴可以用来驱动发电机、涡轮泵或其他机械设备。
整个过程中，汽轮机通过将热能转化为机械能或电能，实现了能源转换的目的。
汽轮机的效率通常由其膨胀过程中的能量转化效率来决定，这也是优化设计与运行的关键所在。
汽轮机工作原理及构造
汽轮机工作原理及构造汽轮机是一种常用于发电厂和船舶动力系统中的热力机械设备。
它通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽的能量驱动涡轮机进行旋转，最终将旋转的动能转化为电能或机械动力。
本文将介绍汽轮机的工作原理及构造。
一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于热力学循环和流体力学原理。
一般而言，汽轮机采用的热力学循环是朗肯循环，其主要由以下四个过程组成：压缩、加热、膨胀和冷却。
1. 压缩过程：冷凝器中的凝汽泵将凝结的蒸汽吸入压缩机中，通过压缩使其压力和温度升高。
2. 加热过程：高温高压的蒸汽进入到汽轮机的燃烧室中，其中的燃料燃烧产生高温高压的气体，使蒸汽进一步增加温度和压力。
3. 膨胀过程：高温高压的气体通过喷嘴喷射到涡轮机中，推动涡轮机旋转，由于涡轮机叶片的设计，气体内部的压力和温度降低。
同时，涡轮机的转动也将转动轴上的发电机或其他机械装置带动。
4. 冷却过程：膨胀后的蒸汽进入冷凝器，通过冷凝器中的冷却水吸热，使蒸汽冷凝成水，并回路循环。
二、汽轮机的构造汽轮机的主要构造包括压缩机、燃烧室、涡轮机和冷凝器等组成部分。
下面将对这些部分进行简要介绍。
1. 压缩机：压缩机通常是由多个级数的离心式或轴流式压缩机组成。
其主要作用是将低温低压的蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，为燃烧室提供所需的工作介质。
2. 燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方，其设计可以使燃料尽量充分燃烧，并产生高温高压的气体。
不同类型的汽轮机有不同的燃烧室结构，常见的有环形燃烧室和燃气轮机中的燃烧室。
3. 涡轮机：涡轮机是汽轮机中最核心的部分，它是通过高温高压气体的推动而旋转，将热能转化为机械能。
涡轮机一般包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮接受来自燃烧室的高温高压气体推动，低压涡轮接受来自高压涡轮排出的低温低压气体推动。
4. 冷凝器：冷凝器是一个换热器，用于将膨胀后的蒸汽冷凝成水。
冷凝器通常通过冷却水来吸热，使蒸汽冷凝成水，并将冷凝后的水再次引入蒸汽循环中。
汽轮机原理第一章 级的工作原理
冲动式汽轮机的工作原理
冲动式汽轮机转子
反动式汽轮机断面示意图
反动度
表示蒸汽在动叶中膨 胀程度的一个参数 焓降反动度 压力反动度
纯冲动级：
Ω=0，动叶前后的压差为零
反动级： Ω=0.5 冲动级： Ω=0.05~0.2 复速级：
汽轮机的工作过程
一元 稳定 绝热
2 k 1 1/ 2 0 2 k 1 2 2k p0 k k 1 1 1 k k k n n n n 0 k 1 0 k k
An
2 k 1 1/ 2 0 2k p0 k n n k 0 k 1 0
级的轮周效率
Pu1 轮周效率：轮周功和理想能量之比 u E 0
2 2 2 2 2 c0 c2 c2 ca c2 * E0 0 ht 1 ht 1 1 2 2 2 2 2
做功能力：单位质量蒸汽做功
w12 c12 u 2 2c 1u cos 1 c1 cos 1
2 2 w2 c2 u 2 2c 2 u cos 2 c2 cos 2
wu 2 2u
临界速度只和蒸汽滞止参数有关，和流动过程无关
临界压比
a 2k 0 0 2k 0 0 p00 kp11 p00 kp11 k 1 k 1
1
0 0 k p0 0 k
0 1 p1 p1 2 0 2 p1 2 p1 1 0 nc nc 0 0 k 1 1 p0 k 1 p0 p0 k 1
2 2 2
汽轮机调节级的工作原理
汽轮机调节级的工作原理汽轮机，听起来是不是有点高大上？其实，咱们生活中很多地方都能看到它的身影，比如发电厂、船舶等等。
今天，我们就来聊聊汽轮机调节级的工作原理。
别担心，咱们用最简单的语言，把这看似复杂的东西说得明明白白。
1. 汽轮机的基本结构1.1 汽轮机的组成首先，汽轮机的结构其实并不复杂。
它主要由定子和转子构成，定子就像是一个“大房子”，而转子就是里面的“旋转小精灵”。
当蒸汽从锅炉里出来，流过汽轮机时，转子就会像电风扇一样开始转动。
简单说，就是蒸汽的能量转化为机械能，带动发电机发电，简直就是“风生水起”。
1.2 调节级的作用好啦，说完了基本结构，接下来咱们来看看调节级的作用。
调节级，顾名思义，就是用来调节蒸汽流量的。
想象一下，你在喝饮料，刚开始一口气喝下去，结果不小心呛到了。
调节级的作用就像是一个小小的阀门，它可以控制蒸汽的流量，确保汽轮机不会“呛着”。
调节流量，让汽轮机在不同的负荷下都能保持良好的工作状态，这可真是个“贴心小棉袄”呢！2. 调节级的工作原理2.1 如何控制蒸汽流量那么，调节级到底是怎么控制蒸汽流量的呢？其实很简单。
当汽轮机需要更多的能量时，调节级就会打开，让更多的蒸汽流进来；反之，如果需要减少能量，调节级就会缩小，减少蒸汽的流入。
这个过程就像你在调节水龙头的开关，轻轻一转，水流的大小就能随心所欲。
2.2 反馈机制的重要性而且，调节级还有一个非常重要的反馈机制，确保蒸汽流量的变化是精确的。
当汽轮机的负荷发生变化时，调节级会迅速感知到，并根据实际情况调整流量。
这就像是一个“聪明的管家”，随时注意着家里的水电使用情况，确保一切都在掌控之中。
3. 调节级的工作状态3.1 工作状态的稳定性调节级的工作状态稳定与否，直接关系到汽轮机的效率和安全。
就像我们骑自行车，如果不把握好平衡，很可能就会摔倒。
因此，调节级需要时刻保持灵敏，确保蒸汽流量的精准控制。
如果出现问题，就会导致汽轮机的负荷不稳定，甚至会影响到整个发电系统，简直是“祸不单行”。
汽轮机级的概述,冲动,反冲动作用原理
一、汽轮机级的概述
“级”是汽轮机基本单元。
结构:静叶栅和对应的动叶栅组成一个级。
工作过程:将工质的能量转变为汽轮机机械能的一个能量转换过程。
通流部分:蒸汽流动做功的通道。
叶栅:结构相同的叶片按一定的距离和一定的角度安装而构成的气流通道的组合体。
叶型:单个叶片在某一高处的横截面形状。
其周线称为型线。
等截面叶片(直叶片):叶型和叶高不变。
变截面叶片(扭曲叶片):叶型沿叶高改变。
叶栅几何特性的主要参数:叶栅的平均直径、叶高、叶栅节距、叶宽、叶型弦长、出口边厚度、进口边宽度、出口边宽度。
二、蒸汽的冲动作用原理和反冲动作用原理
1.冲动作用原理
由力学可知,当一个运动物体碰到一个静止的或速度较低的物体时,就会受到阻碍而改变其速度的大小、方向,同时给阻碍它运动的物体一个作用力,这个力称为冲动力。
在汽轮机中,从喷嘴中流出的高速气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,同时气流给动叶施加一个冲动力。
根据能量守恒定律:运动物体动能的变化值就等于其做出的机械功。
利用冲动力做功的原理就是冲动作用原理。
2.反动作用原理
反动力:由于原来静止或运动速度较小的物体,在离开或通过另一物体时,骤然获得一个较大的加速度而产生的力。
这种由于膨胀加速度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,首先是蒸汽经动叶栅膨胀,将热能转换成蒸汽流动的动能,同时随着蒸汽的加速,又给动叶栅一个反动力,推动转子转动,完成动能到机械功的转换。
第一章 汽轮机级的工作原理
第一章汽轮机级的工作原理第一节概述汽轮机是将蒸汽工质的热能转变成动能，再将动能转变成机械能的一种热机。
多级汽轮机由若干个级构成，而每个级就是汽轮机做功的基本单元，级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。
喷管叶栅将蒸汽的热能转变成动能，动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能。
一、蒸汽的冲动原理和反动原理高速汽流通过动叶栅时，发生动量变化对动叶栅产生冲力，使动叶栅转动做功而获得机械能。
由动量定理可知，机械能的大小决定于工作蒸汽的质量流量和速度变化量，质量流量越大，速度变化越大，作用力也越大。
图1—1所示为无膨胀的动叶通道，汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而只随汽道形状改变其流动方向，汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力，叫做冲动力，这时蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量，这种级叫做冲动级。
蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速，加速的汽流流出汽道时，对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力，此力类似于火箭发射时，高速气体从火箭尾部流出，给火箭一个与流动方向相反的反作用力，这个作用力叫做反动力。
依靠反动力做功的级叫做反动级，如图1—2所示。
现代汽轮机级中，冲动力和反动力通常是同时作用的，在这两个力的台力作用下，使动叶栅旋转而产生机械功。
这两个力的作用效果是不同的，冲动力的做功能力较大，而反动力的流动效率较高，这一点会在以后的讨论中说明。
二、级的反动度为了说明汽轮机级中反动力所占的比例，即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小，常用级的反动度Ω表示，它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焙降厶Ab和整个级的滞止理想比焰降△ht。
之比，即第5页截面上喷管和动叶中的理想比焙降所确定。
平均直径是动叶项部和根部处叶轮直径的平均值。
图1—3是级中蒸汽膨胀在焓熵图上的热力过程线。
o点是级前的蒸汽状态点，o*点是蒸汽等熵滞止到初速等于零的状态点，Pl、F2分别为喷管出口压力和动叶出口压力。
蒸汽从滞止状态o·点在级内等熵膨胀到P，时的比焙降厶AI。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程
汽轮机是一种利用蒸汽动力的热力机械，其工作原理和流程是由蒸汽的能量转
换为机械能，从而驱动发电机或其他机械设备。
汽轮机工作原理及流程主要包括蒸汽进汽轮机、蒸汽膨胀、蒸汽冷凝和蒸汽排出等过程。
首先，蒸汽进汽轮机。
在汽轮机中，蒸汽从锅炉中产生，经过调节阀进入汽轮
机的高压缸，然后通过叶片的作用使汽轮机转动。
蒸汽的进入使得汽轮机内部产生高速旋转，从而转动发电机或其他机械设备。
其次，蒸汽膨胀。
在汽轮机内部，蒸汽受到叶片的作用，从而产生膨胀，使得
汽轮机转动更加迅速。
蒸汽的膨胀过程是汽轮机工作中非常重要的一环，它直接影响着汽轮机的工作效率和输出功率。
接着是蒸汽冷凝。
在汽轮机工作过程中，蒸汽膨胀后的温度降低，需要通过冷
凝器进行冷凝。
蒸汽在冷凝器内部散发热量，经过冷凝后变成凝结水，然后排出系统。
这一过程是为了保证汽轮机内部循环的蒸汽能够继续被利用，提高能源利用率。
最后是蒸汽排出。
冷凝后的凝结水排出系统，蒸汽的循环过程完成，汽轮机重
新进入下一个循环。
蒸汽排出过程是汽轮机工作流程的最后一环，也是为了保证系统内部蒸汽循环的顺利进行。
总的来说，汽轮机工作原理及流程是一个连续循环的过程，通过蒸汽的进入、
膨胀、冷凝和排出，实现了能量的转换和机械设备的驱动。
汽轮机作为一种重要的能源转换设备，在发电、工业生产等领域有着广泛的应用，其工作原理和流程的理解对于提高能源利用效率和保障设备安全稳定运行具有重要意义。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程一、简介汽轮机是一种将热能转化为机械能的旋转式动力机械，广泛应用于发电、化工、船舶等领域。
它利用高温高压蒸汽在汽轮机叶片上做功，带动转子旋转，从而输出动力。
汽轮机具有效率高、单机功率大、使用燃料范围广等优点。
二、工作原理汽轮机的工作原理主要包括冲动作用原理和反动作用原理。
1. 冲动作用原理当蒸汽进入汽轮机叶片通道时，蒸汽分子对叶片产生一定的冲动力，使叶片旋转。
这种冲动力是由于蒸汽在进入叶片通道时，因蒸汽温度和压力发生变化，蒸汽分子速度发生改变而产生的。
冲动作用原理适用于低速和中速汽轮机。
2. 反动作用原理当蒸汽进入汽轮机时，不仅对叶片产生冲动力，而且对整个汽轮机转子产生反作用力，推动转子旋转。
这种反作用力是由于蒸汽在叶片通道中充分膨胀，蒸汽分子速度增大而产生的。
反动作用原理适用于高速汽轮机。
三、流程汽轮机的工作流程主要包括启动过程和正常运行过程。
1. 启动过程启动过程是汽轮机从静止状态到额定转速运行的过程。
首先，需要建立蒸汽参数，使汽轮机具备足够的蒸汽动力。
然后，开启主汽阀，使蒸汽进入汽轮机，推动转子旋转。
随着转速的增加，蒸汽流量和压力逐渐增大，直到达到额定转速。
在启动过程中，需要对汽轮机的各个参数进行监控和调整，确保安全稳定的启动。
2. 正常运行过程正常运行过程中，汽轮机处于稳定的工作状态，蒸汽通过调节阀控制流量和压力，对汽轮机做功。
此时，蒸汽的能量得到充分的利用，转化为机械能输出。
汽轮机的运行参数需要进行实时监控和调整，以保证其稳定性和经济性。
如果遇到异常情况，需要进行及时的处理和修复，以防止事故的发生。
3. 停机过程停机过程是汽轮机从额定转速逐渐降低到静止状态的过程。
当需要停机时，首先关闭主汽阀，切断蒸汽供应，汽轮机的输出功率逐渐降低。
然后，通过调节凝汽器阀门，控制汽轮机的进水和出水，使汽轮机冷却。
随着时间的推移，汽轮机的转速逐渐降低，直到达到静止状态。
停机过程中，同样需要对汽轮机的各个参数进行监控和调整，确保安全稳定的停机。
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。
第一章 汽轮机的工作原理
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。 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。只能是冲动式的。
第二节 汽轮机的工作过程
反动力是由原来静止或运动速度较小的物体，在离开或通过另一物体时，骤然获得 一个较大的速度增加而产生的。例如火箭内燃料燃烧所产生的高压气体以很高的速 度从火箭尾部喷出，这时从火箭尾部喷出的高速气流就给火箭一个与气流方向相反 的作用力，在此力的推动下火箭就向上运动。这种由于膨胀加速产生的作用力称为 反动力。 在汽轮机中，蒸汽在动叶构成的汽道内膨胀加速时，汽流必然对动叶片作用一个 反动力，推动叶片运动，做机械功。这就是反动做功原理。
二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
蒸汽在喷嘴中的膨胀过程 （一）喷嘴中的汽流速度 1.喷嘴出口汽流的理想速度： 可由能量方程求得
c1t
2h0 h1t c
2 hn c
* n
2 0
2 0
2h
因蒸汽在喷嘴中的流动为等熵过程，则：
则能量方程式：
εn喷嘴压力比
2. 临界速度和临界压力比
蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度 的变化(冲动做功) 工质在动叶内仅作方向改变 蒸汽以速度w 1 进入通道，由于 受到动叶的阻碍不断地改变运动 方向，最后以速度w2 流出动叶， 则蒸汽对动叶施加了一个轮周方 向的冲动力F i （impulse），该力 对动叶做功使动叶带动转子转动。
蒸汽在动叶通道内膨胀时对动叶 的作用力（反动做功） 工质在动叶内发生方向和速度大 小的改变 蒸汽在动叶通道中流动时，一方面给 动叶栅一个冲动力 F i的作用，另一 方面，在动叶栅中继续膨胀，给动叶 栅一个反动力 F r （reaction）的作 用，这两个力的方向都不与轮周方向 一致。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转的热力机械设备，它在现代工业中扮演着至关重要的角色。
汽轮机的工作原理及流程对于了解其运行机制和性能特点具有重要意义。
本文将从汽轮机的工作原理、基本结构和工作流程等方面进行详细介绍。
汽轮机的工作原理主要是利用蒸汽的压力能将动能转化为机械能。
当高温高压的蒸汽通过汽轮机的喷嘴进入叶片区域时，蒸汽的动能将叶片推动并使其产生旋转。
汽轮机的转子通过叶片的推动而旋转，从而驱动汽轮机的发电机或其他负载设备。
这一过程中，蒸汽的压力和温度逐渐下降，最终排出汽轮机，完成了一个工作循环。
汽轮机的基本结构包括汽轮机转子、定子、叶片、喷嘴等部件。
转子是汽轮机的主要工作部件，它由多级叶轮组成，每个叶轮上安装有叶片。
定子是支撑转子的固定部件，它包括了汽轮机的外壳、轴承等部件。
叶片是汽轮机中最关键的部件之一，它的设计和排列方式直接影响着汽轮机的性能和效率。
喷嘴是用来喷射高压蒸汽的装置，它的设计和工作状态对汽轮机的工作效果有着重要影响。
汽轮机的工作流程主要包括汽轮机的启动、加速、稳定运行和停机等阶段。
在汽轮机启动阶段，首先需要将汽轮机加热至一定温度，然后通过喷射高压蒸汽来推动转子旋转。
随着蒸汽的不断喷射，汽轮机的转速逐渐加快，从而完成了汽轮机的启动。
在汽轮机稳定运行阶段，蒸汽的压力和温度保持在一定范围内，并通过控制喷嘴和叶片的工作状态来控制汽轮机的输出功率。
最后，在汽轮机停机阶段，需要逐渐减少喷嘴的喷射量，使汽轮机的转速逐渐降低，最终停止转动。
总的来说，汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转的热力机械设备，其工作原理和流程对于了解其运行机制和性能特点具有重要意义。
通过对汽轮机的工作原理、基本结构和工作流程进行详细介绍，可以更好地理解汽轮机的工作原理和运行特点，为汽轮机的设计、运行和维护提供重要参考。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转，产生机械功的热力机械设备。
它广泛应用于发电厂、船舶和工业生产中，是目前最常见的热力发电设备之一。
汽轮机的工作原理及流程，对于理解其工作过程和性能特点具有重要意义。
汽轮机的工作原理主要包括蒸汽进汽轮机的过程、蒸汽在汽轮机中的膨胀过程和蒸汽排出汽轮机的过程。
首先，高温高压的蒸汽由锅炉产生，经过调节阀进入汽轮机的高压缸。
在高压缸内，蒸汽对转子产生推动力，使转子开始旋转。
随着蒸汽膨胀，其温度和压力逐渐降低，蒸汽流入中压缸和低压缸，继续对转子产生推动力，最终完成膨胀过程。
最后，膨胀后的低温低压蒸汽被排出汽轮机，进入凝汽器冷凝成水，并回到锅炉再次循环利用。
汽轮机的工作流程可以简单概括为蒸汽进汽轮机、蒸汽膨胀推动转子旋转、蒸汽排出汽轮机三个主要环节。
在实际应用中，汽轮机还包括了凝汽器、再热器、过热器等辅助设备，以提高其工作效率和性能。
整个工作流程需要严格控制蒸汽的温度、压力和流量，以确保汽轮机的安全稳定运行。
在汽轮机的工作过程中，蒸汽与转子之间的相互作用是至关重要的。
蒸汽的温度和压力决定了对转子的推动力大小，而转子的旋转速度和叶片的设计则影响了蒸汽的膨胀过程和功率输出。
因此，汽轮机的设计和优化是一个复杂的工程问题，需要考虑流体力学、热力学、材料力学等多个学科知识。
除了工作原理和流程，汽轮机的性能特点也是需要重点关注的内容。
汽轮机的效率、功率、启动时间、响应速度等指标直接影响了其在实际应用中的表现。
为了提高汽轮机的性能，需要不断进行技术改进和创新，以适应不同工况和需求。
总的来说，汽轮机的工作原理及流程是一个复杂而又精密的系统工程，需要综合考虑热力学、流体力学、机械设计等多个学科知识。
只有深入理解其工作原理和流程，才能更好地应用于实际工程中，并不断提高其性能和效率。
汽轮机原理(第一章)
3.彭台门系数
当喷嘴进出口压力比ε n=p1／p0﹡处于某个数值时，
其相应的流量G与同一初状态下的临界流量Gcr之比值称为
流量比，用β表示，也称为彭台门系数，即
G An
k2k1p0*0*(nk2
k1
nk )
Gcr
An k(k21)kk 11p0*0*
k21(nk2
量损失，因此，蒸汽在动叶通 道中实际的膨胀过程是按熵增 曲线进行的。与喷嘴相似，此 时动叶栅出口汽流的理想相对 速度为
图１－１5蒸汽在动叶栅中的热力过程
w 2 t2 (h 1 h 2 t) w 1 22 h b w 1 22 h b
２. 动叶出口汽流实际速度
w2 w2t
上式对有损失的流动和无损失的流动 均适用。
4.状态方程
（1）理想气体状态方程
p RT
式中
p－气体绝对压力； ρ －气体密度； R－通用气体常数，R=461.76J/（kg.K)； T－ 热力学温标。
（2）蒸汽等熵膨胀过程方程
p 常数
k
式中 k－等熵指数，对于蒸汽而言：过热 蒸汽 k =1.3； 湿蒸汽 k=1.035+0.1x ( x为膨胀过程初态的蒸汽干度）。
Ma=c1t／a=1，这一条件称为临界条件。临界条件下
的所有参数均称为临界参数。
.
（２）临界压力比。
cr
pcr p0
2k
(
)k1
k1
对过热蒸汽 k ， 1.3,cr 0.54;6
对干饱和蒸k汽 1， .13,5cr 0.577.
（二）喷嘴流量的计算
1.喷嘴理想流量
Gt Anc1t1t
汽轮机的工作原理
*
*
在膨胀过程中，到某一截面会出现汽流速度等于当地音速。
当汽流速度等于当地音速时，则称此时的流动状态为临界状态。 这时的参数为临界参数，用 pcr、vcr、ccr 等表示。若以 代 入（2--16)则临界速度为：
ccr 2 * a0 k 1 2k * * p0 v0 kpcr vcr k 1
1 k 1 k 1 k 1
1 cr
G n An
2k * * p0 0 ( k 1
)
1 cr
G n Amin
2 k 1 * * kp0 0 ( ) k 1
k 1
第一章 汽轮机级的工作原理 3）彭台门系数(相对流量) 彭台门系数：一定初压下，通过喷管的实际流量
第一章 汽轮机级的工作原理
三、喷管的通流能力及流量系数
喷管的通流能力：就是一个设计加工好的喷管，在一定的参数 下所能通过的蒸汽流量。
t 已知参数：1）喷管进口蒸汽状态参数（ p0 ，0 ）；
2）喷管进口蒸汽动力参数 c0 ； 3）喷管出口截面上的蒸汽压力 p1 4）喷管出口截面积 An 。
；
确定参数：喷管的流量 G
得：
p1 2 1 * cr ( ) k 1 p0
k k 1
第一章 汽轮机级的工作原理 → 汽流速度达到音速； → 此种情况只能发生在：收缩喷管的出口截面 缩放喷管的喉部截面 分析3：当
1 cr 时， Gt An
2k * * k p0 0 (1 1 k ) k 1
1 2 * h0 h0 C0 h0 hc0 2
* * * p0、v0、h0 分别代入 把相应的滞止参数
式 (1-17 ) 和（1- 20 )，则
汽轮机原理(第一章)
微分形式程
dA dc d
0
AC -
2.动量方程
dpRdxcdc
式中 R－作用在单位质量汽流上的摩擦阻 力，若流动是无损失的等熵流动，则R＝0, 于是
dp cdc
-
3.能量方程 h0c202 qh1c212 w
式中 h0、h1－蒸汽进入和流出系统的比焓值； c0、c1－蒸汽进入和流出系统的速度； q－1kg蒸汽通过系统时从外界吸入的热量； w－ 1kg蒸汽通过系统时对外界所做的机 械功。
负荷改变时，级的通流面积不变。
-
四、级的工作过程的研究方法
（一）基本假设 （1）一元流动，也称轴对称流动。 （2）定常流动，也称稳定流动。 （3）绝热流动。
-
（二）基本方程 1.连续方程
G c A1 c 1 A 12 c 2A 2 常数
式中
G－蒸汽质量流量； A－汽道内任一横截面积； c －垂直于截面A的蒸汽流速； ρ－截面A上的蒸汽密度。
Ωm＝0的级， Δhb＝0, Δh*n= Δh*t， 做功能力较大，但效率较低，如图1－3所示。 2.冲动级（带反动度的冲动级）
ΔhbΩ＜mΔ＝h0n，.0做5～功0能.2力0的和级效，率介Δ于hb纯＞冲0,动但级和 反动级之间。
-
图1－3 纯冲动级中蒸汽压力和速度的变化 示意
图1－4 反动动级中蒸汽压力和速度的变化示意
-
3.反动级 Ωm≈0 .5的级， Δhb＝Δhn，动、静叶
型相同，做功能力较小，但效率高，如图1－ 4所示。 （二）按能量转换过程分 1.速度级
以利用蒸汽流速为主的级，有双列和多列之 分。双列速度级又称复速级，如图1－5所示。
-
复速级是由一列喷嘴叶栅和 装在同一叶轮上的两列动叶栅以 及第一列动叶栅后的固定不动的 导向叶栅所组成。蒸汽在喷嘴中 膨胀，在第一列动叶栅中作一部 分功，在固定的导向叶栅中改变 蒸汽流动方向，在第二列动叶栅 内继续作功。
第一章 汽轮机级的工作原理-第一节 概 述
第一节 概 述汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分。
它包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
现代电站汽轮机均为多级汽轮机，由若干级组成。
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称为汽轮机的级。
因为汽轮机的热功转换是在各 个级内进行的，所以研究级的工作原理是掌握整个汽轮 机工作原理的基础。
一、级的工作过程图1.1.1为某一冲动式汽轮机级的示意图。
喷嘴叶 片安装在隔板体上，动叶片安装在叶轮的外缘上。
喷嘴前截面用0—0表示，喷嘴叶栅和动叶栅之间的截面用l —l 表示，动叶后截面用2—2表示。
这三个截面通常称为级的特征截面或计算截面。
各截面上的汽流参数分 别注以下标0 ， 1和2，如0p 、1p 和2p ，分别表示喷嘴前、喷嘴后和动叶后的蒸汽压力。
在喷嘴通道内，蒸汽由压力0p 膨胀到1p ，温度由0t 下降到1t ，汽流速度相应地由0c 升到1c 。
可见，蒸汽从四嘴的进口到出口实现了由热能向动能的转换。
高速流动的蒸汽由喷嘴出口进入动叶时，给予动叶以冲动力i F 。
通常汽流在动叶槽道中继续膨胀，并转变方向，当汽流离开动叶槽道时，它给叶片以反动力r F (见图1．1．2)，这两个力的合力，推动动叶带动叶轮和轴旋转，作出机械功。
动叶以转速n 绕汽轮机轴旋转，用u表示动叶平均直径b d 处(即1/2叶高处，见图(1.1.1)的圆周速度，其大小为（1.1.1）其方向为动叶运动的圆周方向。
由于动叶以圆周速度u运动，所以，以1c表示的喷嘴出口汽流的绝对速度，是以相对速度1w 进入动叶的。
1c ,u与1w 构成动叶进口速度三角形，如 图1．1．3（a ）所示，即1w=1c u- （1.1.2）汽流以相对速度2w 离开动叶，由于动叶以圆周速度u运动，所以动叶出口汽流的绝对速度是2c。
2w , u与2c 构成动叶出口速度三角形，如图1．1．3(a)所示，即2c=2w u- （1.1.3）图中ß表示叶轮旋转平面与相对汽流速度的夹角，ą表示叶轮旋转平面与绝对汽流速度的夹角。
第一章 汽轮机级的工作原理
p0
如图所示， AB为渐缩 喷嘴的出口截面，即吼口 截面，ABC 即为斜切部分。 当喷嘴出口压力p1大于临 界压力p1c时，蒸汽在斜切 部分不发生膨胀。
pt αt ct 图1-13 喷管斜切部分
(1) n cr ,当喷管出口截面上的压力比大于或等于临界 压力比时，喷管喉部截面AB上的流速小于或等于声速， 这时蒸汽仅在喷管的收缩部分中膨胀， 而在其斜切部分 中不膨胀，喷管斜切部分只起导向作用，汽流方向与轮 周方向的夹角称为喷管的出汽角 1
h ∆hn
2 h1t 1
p1 h1
图1-7蒸汽在喷嘴中的热力过程
s
2、几何条件
dA dc 2 ( M 1) A c
(1)当喷管内汽流为亚声速流动时（M<1），dA<0，这 种喷管成为渐缩喷管； (2)当喷管内汽流为超声速流动时（M>1），dA>0，这 种喷管成为渐扩喷管； (3)当喷管内汽流速度等于当地声速时（M=1），dA=0， 喷管的截面为最小值，这个截面为临界截面（喉部截 面） (4)欲使汽流在喷管中自亚声速增加至超声速，则截面 应由渐缩变为渐扩，这种喷管成为缩放喷管或拉伐尔 喷管。
p1 ——喷管后压力与喷管前滞止压力之比， n * p0
p ( v
0 0 0
0
2 k n
k 1 k n
)
p p 2 A p A ) G A K( K 1 v p
ntc n 0 0 n 0 0 n 0 0
K 1 K 1
0
式中
n ——喷管的流量系数
v1t 1 n 1t v1
图1-11喷管和动叶的流量系数
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程
汽轮机是一种常见的热力机械，其工作原理及流程对于了解能源转换和机械运转原理具有重要意义。
汽轮机是利用蒸汽的动能来驱动涡轮转动，从而产生功率的装置。
下面将介绍汽轮机的工作原理及流程。
首先，汽轮机的工作原理是基于热力学的第二定律，利用热能转换成机械能。
汽轮机主要由汽轮机本体、汽轮机调速器、汽轮机控制系统、汽轮机辅机系统等部分组成。
汽轮机的工作流程主要包括蒸汽进汽轮机、蒸汽膨胀、蒸汽排出等过程。
其次，汽轮机的工作流程是通过蒸汽进汽轮机的作用，使得汽轮机叶片受到蒸汽的冲击，从而转动涡轮。
在汽轮机内部，蒸汽在高压区和低压区之间进行膨胀，从而产生功率输出。
最后，经过膨胀后的蒸汽被排出汽轮机，进入凝汽器进行冷凝，然后再次回到锅炉中进行循环利用。
总的来说，汽轮机的工作原理及流程是通过蒸汽的能量转换来驱动涡轮转动，从而产生功率输出。
汽轮机在工业生产和能源转换中具有重要地位，对于了解其工作原理及流程有助于提高能源利用
效率和机械运转效率。
希望本文对于读者对汽轮机的工作原理及流程有所帮助。
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喷嘴
气流的动能
动叶
轴的机械能
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4
（一）冲动作用原理
冲动力的定义：根据力学知识，当
一运动物体碰到另一个静止的物体 或者运动速度低于它的物体时，就
会受到阻碍而改变其速度的大小或
方向，同时给阻碍它的物体的一个 作用力
特点：蒸汽仅把从喷嘴中获得的动
能转变为机械功，蒸汽在动叶通道 中不膨胀，动叶通道不收缩
37
东方汽轮机厂 东汽600MW～1000MW系列空冷机组
超临界四排汽机组纵剖面图
超临界两排汽机组纵剖面图
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38
ALSTOM
2015/12/25
39
三菱重工
2015/12/25
40
东汽超超临界1000MW汽轮机
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41
多级汽轮机的热力过程线
汽轮机的相对内效率
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24
超音速飞机遇到的冲波
冲波损失是指叶栅中汽流在跨音速及超音 速范围内流动时，在某一截面产生冲波 （激波）引起的能量损失。
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25
2. 余速损失
蒸汽离开动叶栅时带走的余速动 能称为余速损失。
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26
3．叶轮摩擦损失
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27
级数和转子的长度增加使转子刚性降低，将转子分成若 干段，采用多汽缸结构
2、采用多排汽口
提高汽轮机单机功率的途径
3、采用双轴系结构
为解决大功率汽轮机排汽口增多使转子过长的困难，可 以设计成双轴系结构。
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49
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
4.高中压缸采用分流合缸方式
当一次再热机组的功率不是很大时，可把高压、中压 通流部分配置在一个共同的汽缸内，采用此种布置的 优点是： 1．高温区集中在汽缸中部，两端温度压力较低，从而减 少了对轴承和端部汽封的影响； 2．与分缸设计相比，可缩短主轴长度，减少轴封漏气； 3．可部分平衡轴向推力。
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11
2) 带反动度的冲动级
现代冲动式汽轮机中广泛采用具有一定反动度的冲动
级，简称为冲动级 工作特点:蒸汽的膨胀主要喷嘴中进行，在动叶通道 中仅有小部分膨胀，产生的反动力较小，主要利用冲 动力作功
结构特点：作功能力比反动级的大，效率又比纯冲动
级高。
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6
（二）反动作用原理
反动力定义：蒸汽在动叶汽道内膨胀时 对动叶的作用力。根据动量守恒定律， 当气体从容器中加速流出时，要对容器 产生—个与流动方向相反的力。 基本特点：蒸汽在动叶流道中不仅要改 变方向，而且还要膨胀加速，从结构上 看动叶通道是逐渐收缩的。
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7
从作用力方面分析原理
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50
高中压缸合缸
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51
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构
把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，温度 分布均匀，减少热应力和热变形。
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5
从作用力方面分析原理
喷嘴出口处：蒸汽以相对速
度w1进入动叶通道，由于受到动 叶的阻碍，汽流方向不断改变， 最后以相对速度w2流出动叶通道， 在流道中蒸汽对动叶产生一个轮 周方向的冲动力F1，该力对动叶 作功使动叶转动
蒸汽流过无膨胀动叶通道时速度的变化
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21
1．叶栅损失
叶栅损失包括：喷嘴损失和动叶
损失。 从产生原因看，它由：叶型损失、
叶端损失和冲波损失所组成。
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22
叶型损失
指蒸汽流过叶型表面时所产生的能量损失， 由附面层中的摩擦损失、附面层分离时的 涡流损失及尾迹损失组成。
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23
叶端损失
蒸汽在通道的顶部和根部附面层产生的摩 擦损失以及产生的由内弧向背弧的横向流 动（称为二次流）。
总体上讲：多级汽轮机远优于单级汽轮机。多
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45
三．多级汽轮机的轴向推力及其平衡
1. 轴向推力
汽轮机在运行时，转子需要承受很大的轴向推力。
对于反动式汽轮机轴向推力可达几百吨 冲动式汽轮机轴向推力也达到几十吨之多
转子的轴向推力，由每一级产生的轴向推力迭加 而成。每一级的轴向推力由以下三项组成：
• 级由静叶（喷嘴）和对 应的动叶组成 • 工质的热能在喷嘴中先 转变为工质的动能，然 后在动叶中使能转变为 机械能
喷嘴汽道示意图
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19
引用热力学第一定律导出的能量方程，方程可表示为
c c h0 h1 2 2
2 0
2 1
h0 , h1 —蒸汽进入和流出叶栅的比焓值，焦耳/公斤；
第四章
汽轮机设备
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1
第一节
汽轮机概述
汽轮机以蒸汽为工质，将热能转 变为机械能，为发电机发电提供 机械能。 火力发电厂三大主要设备之一， 单机功率大、效率高、运行平稳、 使用寿命长
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2
一、汽轮机的工作原理
“级”是汽轮机中最基本的
工作单元。在结构上它是由
2叶轮 3动叶栅
32
（二） 级的相对内效率
hi E0 h r E0 E0
级的相对内效率表示级的能量转换的完善 程度，是用来衡量级经济性的一个重要指 标，它与级的类型、叶型、反动度、速比、 叶高、蒸汽的性质、级的结构特点等有关。
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33
第三节
多级汽轮机
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c0 , c1 —蒸汽进入和流出叶栅的速度，米/秒。
2015/12/25
20
二、级内损失和级效率
(一)级的内部损失：在汽轮机通流部分中与流
动、能量转换有直接联系的损失称为汽轮 机级的内部损失 级内的损失主要有叶栅损失、余速损失、部
分进汽损失、叶轮摩擦损失、漏汽损失和湿汽 损失等
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17
第二节
汽轮机的基本作功原理
近代大功率汽轮机都是由若干个级构成的多级
汽轮机，由于级的工作过程在一定程度上反映 了整个汽轮机的工作过程，所以对汽轮机工作 原理的讨论一般总是从汽轮机“级”开始的， 有助于理解和掌握全机的内在规律性。
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18
一、级的作功原理
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
hb hb hb m * * hn hb hn hb ht*
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10
2. 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
(1)、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 工作特点：是蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀 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。
静叶（喷嘴）和对应的动叶
所组成；一列固定的喷嘴和
与它配合的动叶片构成了汽
轮机的基本作功单元，称为
1轴
4喷嘴
汽轮机的“级”
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单级冲动式汽轮机工作原理结构立体图
3
一. 汽轮机的工作原理
汽轮机内的能量转换 一定压力和温度的蒸汽流经固定不动的喷 嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不 断降低，速度不断增加，使蒸汽的热能转 化为动能
H i ri H t
教材勘误！
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42
二. 多级汽轮机的特点
（一）多级汽轮机的效率大大提高
在设计工况下每一级都在最佳工况附近工作 余速动能可以全部或部分的被下一级利用 在容积流量相同的条件下由于直径较小因而叶高损失 减小，喷嘴流动效率较高
蒸汽初参数可大大提高，排汽压力降低，采用回热循 环和中间再热循环，所以多级汽轮机的循环热效2/25
13
3) 复速级
速度级:为使充分利用余速，在两列动
叶之间装设—列导向叶片，排汽经过导 向叶片后改变方向，进入第二列动叶继 续作功。这种级称为速度级。
复速级：同一叶轮上装有两列动叶片
的双列速度级，又称为复速级。
工作特点：蒸汽主要在喷嘴中膨胀加
速：动叶通道和导向叶片通道中基本不 膨胀，焓降大、效率较低。用于单级汽 轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。
汽封等
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29
6．湿汽损失
湿蒸汽引起的有用功损失，称为湿汽损失。
蒸汽由于凝结成水使作功量减少
高速的蒸汽带动低速的水珠而消耗一部分动能
水珠进入动叶时撞击在进口处的动叶片背弧上，阻止
叶轮旋转
安全上，动叶会被湿汽冲蚀损坏
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30
2015/12/25
31
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4．部分进汽损失
由于部分进汽造成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。 在不装喷喷的弧段内把动叶栅罩住，可减少鼓风损失。
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5．漏汽损失
汽轮机通流部分中，隔板与 转轴之间，动叶顶部与汽缸 之间都存在间隙，且间隙前
后蒸汽存在压力差，这样蒸
汽就有一部分不通过动叶通 道，而经间隙漏到后面，造 成损失，称为漏汽损失。 减小漏汽损失的措施是安装
静止部分：汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承和滑销
系统等；
转动部分：主轴、叶轮和叶片等组成的转子。 通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮