汽轮机原理培训课程课件演示(77张)

变型设计次序 蒸汽参数
例：N300-16.7/538/538
300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为 538ºC,再热蒸汽温度538ºC。
汽轮机型式代号见下表：
代号 N B C CC
型式 凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 两次调整抽汽式
代号 CB CY Y HN
型式 抽汽背压式 船用 移动式 核电汽轮机
一般还要继续膨胀，压力由p1 降到p2.如图所示级的热力过程， 则此时级的滞止理想比焓降Δht* 为：
ht*hn*hb
近似认为与 ∆h‘b相等
s
1、反动度Ωm ——动叶内理想比焓降Δhb与级滞止理想比焓
降Δht*之比，表示蒸汽在动叶内的膨胀程度。
m
hb ht*
Ωm=0时称为纯冲动级 Ωm=0.5时称为典型反动级
本
方
（2）等熵过程方程——pvk=常数
程
式
（3）连续性方程—— Gv=Ac
（4）能量守恒方程——
h0
c02 2
h1
c12 2
喷嘴中的热力过程
h0* ∆hc0 h0
0* P0* p0
0
∆hn
h
h1t
2 1
• P0,P1分别是喷嘴进出口压力。
• 理想热力过程从0→1。 • 实际热力过程是0→2。 • 0*点是0的滞止参数点。
喷嘴中的蒸汽流量
（1）理想情况下，当喷嘴前后的压力比 n 大于临界压力比
时，由连续性方程 G nt 1t A nc1t 有：
Gnt An1tc1t An1t
2k k 1
p0*
0*
1
p1 p0*
k1
k
An
2k k 1
p0*0*
2
nk
k1
nk
实际流源自文库： Gn nGnt
n 称为喷嘴流量系数，它主要与蒸汽状态及蒸汽在喷嘴中
p 1d
p
* 0
2
k 1
k 1
sin
1
2k k 1
扰动的等压线，即汽流膨胀的特征线，也称马赫锥母 线。
为马赫角：特征线与汽流流动方向的夹角。
蒸汽在动叶中的流动
0* P0*
P0 0
Δhn* Δht*
P1 1
∆hb
P2
Δhb’
h
2
蒸汽在喷嘴中从压力p0膨胀 到出口压力 p1，以速度c1流向 动叶栅。当蒸汽通过动叶时，
αt
pt
ct
汽流在斜切部分膨胀时将使汽流出口速度大于音速，同 时汽流的方向也将发生偏转。
p1d为极限压力：特征线与AC重合时的出口压力。
M c a
sin 1 M
1
sin 1 1
cr c cr
2 k 1 k 1
k 1 k 1
sin 1
1c1
1
k 1
k n
1 nk
k
1 d
Gn
Gnc
2 ( k1
2
k n
k1
k n
)
(
2
k1
)k1
1 1nccrr2
k1
fn
6、蒸汽在斜切部分的膨胀
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。但当
p1d<p1<p1c时汽流将在斜 切部分发生膨胀。
p1 h1
s
蒸汽滞止和喷嘴出口参数计算
h
cpT
k RT k 1
k k 1
p
c12
c02 2
h0
h1
k p0
k 1 0
k1
1
p1 p0
k
c12 2
h0*
h1
k p0*
k10*
1pp10*
k1
k
喷嘴出口汽流速度的计算
喷嘴出口的理想速度c1t为：
c1t 喷2 嘴h 实0 际h1 出t 口c速0 2 度为2 ：hnc0 22 hn *k2 k1 p0 0 * *1p p1 0 *kk 1
3、按主蒸汽压力分
汽轮机类别 低压汽轮机 中压汽轮机 高压汽轮机 超高压汽轮机 亚临界压力汽轮机 超临界压力汽轮机 超超临界压力汽轮机
主蒸汽压力（MPa) 0.12~1.5 2~4 6~10 12~14 16~18 >22.1 >32
二、汽轮机型号的表示方法
汽轮机型号的组成为：
型式 额定功率
Δ XX - XX - XX
M c a
G cA
dA M 2 1 dc
A
c
喷嘴中的临界状态
a dp k p
d
c a c cr
c cr
k p cr cr
2k
p
* 0
k
1
* 0
k
cr
p cr
p
* 0
2 k 1 k 1
n
p1
p
* 0
临界压力比 cr
只取决于蒸汽本身的性质，与喷嘴的结构无关。
对于过热蒸汽： cr 0.546 对于干饱和蒸汽： cr 0.577
汽轮机原理
Steam Turbine Theory
机械学院 热能与环境工程研究所
绪论
• 汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式机械，主要用作 发电原动机，也用来直接驱动各种泵、风机、压 缩机和船舶螺旋桨等。
一、汽轮机的分类
1、按工作原理分
冲动式汽轮机 反动式汽轮机
2、按热力特性分
凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 抽汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机 多压式汽轮机
由以上分析可知，通过喷嘴的最大蒸汽流量（即临界流 量），在喷嘴出口面积和蒸汽性质确定后，只与蒸汽的初 参数有关；只要初参数已知，则通过喷嘴的临界流量即为 定值。
5、彭台门系数β
当喷嘴进出口压力比处于某个数值时，其相应的流量Gn 与同一初状态下的临界流量Gnc之比值称为流量比，也称为 彭台门系数，记为β。
的膨胀程度有关。
（2）当喷嘴前后的压力比小于或等于临界压力比时，通过 喷嘴的流量将保持不变，即为临界流量：
GnctAn
k(k21)kk 1 1p0
0
实际临界流量： Gnc nGnct
对于过热蒸汽，k 1 .3 , n 0 .9,G 7 n c0 .64 A n7p 3 0 0
对于饱和蒸汽，k 1 .1,3n 5 1 .0,G 2 n c0 .64 A n8p 0 30
喷嘴速度系数
c1 c1t
动能损失为：
h n c 2 1 2 tc 2 1 212c 2 1 2 t 12 h n *
喷嘴的能量损失系数 n ：喷嘴动能损失 h n 与蒸汽
滞止理想比焓降 h*0 之比
n 12
喷嘴截面积的变化规律
p k
const
dp kp d
dp cdc
第一章 汽轮机级的工作原理
• 级是汽轮机中最基本的 工作单位
• 级由静叶栅（喷嘴栅） 和动叶栅组成
• 本章着重阐述单级汽轮 机的工作原理
第一节 蒸汽在级内的流动
➢基本假设
（1）蒸汽在级内的流动是稳定流动 （2）蒸汽在级内的流动是一元流动 （3）蒸汽在级内的流动是绝热流动
基
（1）状态方程—— pv=RT