輪機(jī)導(dǎo)論-第2講-船舶動(dòng)力裝置-蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置

1、本次授課目標(biāo)本次授課目標(biāo)u了解熱工的基本知識(shí)u掌握船舶蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的基本組成及其工作原理u掌握蒸汽輪機(jī)的熱力循環(huán)過程u了解蒸汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用第第2章章 船舶動(dòng)力裝置船舶動(dòng)力裝置2.1 蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置2.2 艦船燃?xì)廨啓C(jī)裝置艦船燃?xì)廨啓C(jī)裝置2.3 柴油機(jī)動(dòng)力裝置柴油機(jī)動(dòng)力裝置2.4 核動(dòng)力裝置核動(dòng)力裝置2.5 聯(lián)合動(dòng)力裝置聯(lián)合動(dòng)力裝置引言引言 船舶動(dòng)力裝置船舶動(dòng)力裝置是指將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能使船舶產(chǎn)生推進(jìn)力保證船舶航行和提供能量消費(fèi)的全部機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的總合體。n 船舶動(dòng)力裝置的類型船舶動(dòng)力裝置的類型引言引言分類方法分類方法按使用工質(zhì)分按使用工質(zhì)分按主機(jī)型

2、式分按主機(jī)型式分按使用燃料分按使用燃料分類型蒸汽動(dòng)力裝置蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置常規(guī)動(dòng)力裝置燃?xì)鈩?dòng)力裝置燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置核動(dòng)力裝置蒸汽-燃?xì)饴?lián)合動(dòng)力裝置柴油機(jī)動(dòng)力裝置聯(lián)合動(dòng)力裝置1.1.工質(zhì)工質(zhì) (Working Medium): :用來將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的各種流用來將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的各種流動(dòng)介質(zhì)動(dòng)介質(zhì)。工質(zhì)應(yīng)具有良好的膨脹性、流動(dòng)性。工質(zhì)應(yīng)具有良好的膨脹性、流動(dòng)性。例：柴油機(jī)的工質(zhì)是燃?xì)猓羝啓C(jī)的工質(zhì)是水蒸氣。燃?xì)馊細(xì)馑羝羝麩峁せA(chǔ)知識(shí)2.2.狀態(tài)參數(shù)：狀態(tài)參數(shù)：用來描述系統(tǒng)宏觀特性的物理量。壓力 (Pressure, P)溫度 (Temperature, T)比容 (Specific v

3、olume, V)內(nèi)能 (Internal energy, U) 粒子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢能的和。焓 (Enthalpy, H) 系統(tǒng)中能夠做功的能量。熵 (Entropy, S) 物質(zhì)微觀熱運(yùn)動(dòng)混亂程度的標(biāo)志，熱量轉(zhuǎn) 化為功的程度?；緺顟B(tài)參數(shù)(可測)熱工基礎(chǔ)知識(shí)( (1) )壓力壓力 (Pressure, P)壓力：壓力：在工程熱力學(xué)中，把工質(zhì)垂直作用在單位容積壁面或分界面上的力稱為壓力。國際單位：國際單位：N/mN/m2 2(Pa)(Pa)工程單位：kgf/cm2, bar英制單位：psi(bf/in2)帕斯卡巴工程氣壓標(biāo)準(zhǔn)氣壓磅力/英寸2毫米汞柱米水柱(Pa)(bar)(at)(atm)(

4、psi)(Torr)N/m210N/m2kgf/cm2760mmHg1bf/in2mmHgmH2O110-51.0210-50.9910-51.4510-47.510-31.0210-4壓力單位換算表熱工基礎(chǔ)知識(shí)大氣壓力大氣壓力p pb b (Barometric, atmospheric pressure)：緯度45度平均海平面上常年大氣壓力的平均值為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)。絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力p p(Absolute pressure)：工質(zhì)作用在容器壁面上的實(shí)際壓力。表壓力表壓力p pg g(Gauge pressure)：用壓力表壓力表測得的數(shù)值，pg=p-pb。真空度真空度p pv v(V

5、acuum)：用真空表真空表測得的數(shù)值，pv=pb-p。1atm =760mmHg=101325Pa=0.101325MPa=1bar1atm =760mmHg=101325Pa=0.101325MPa=1bar熱工基礎(chǔ)知識(shí) ppgapb大氣壓力0bpv p大氣壓力0pbpg= p-pbpv=pb-p(2)溫度(Temperature, T)溫度溫度：表示物質(zhì)冷熱程度的狀態(tài)參數(shù)。溫度的數(shù)值表示方法ssssss叫做溫標(biāo)溫標(biāo)(Temperature scale) 。華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)(Fahrenheit)：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水冰點(diǎn)定為32度，沸點(diǎn)212度，兩點(diǎn)間均分180等份，每份為1華氏度，記作

6、1F，符號(hào)tF。攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)(Celsius)：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水冰點(diǎn)定為0度，沸點(diǎn)100度，兩點(diǎn)間均分100等份，每份為1攝氏度，記作1C ，符號(hào)tC。開氏溫標(biāo)開氏溫標(biāo)(Kelvin)：攝氏零下273.15C為零度，每度的間隔與攝氏溫標(biāo)相同，記作1K ，符號(hào)TK。熱工基礎(chǔ)知識(shí)冷卻水、燃油、滑油柴油機(jī)排氣數(shù)字顯示3259CtFt)32(95FtCt15.273CtTK(3)(3)比容和密度比容和密度比容比容(Specific volume)：1kg的物質(zhì)所占的容積，m3/kg。mVv V-容積，m-質(zhì)量密度密度(Density)：1m3的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，kg/m3。Vmv11v，熱工基

7、礎(chǔ)知識(shí)(4)(4)理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 (Ideal gas state equation)RTpv R-氣體常數(shù) (Gas constant)空氣、柴油機(jī)的燃?xì)獾?，可按理想氣體進(jìn)行計(jì)算。蒸汽、制冷劑蒸汽，不能當(dāng)作理想氣體。熱工基礎(chǔ)知識(shí)3.3.水蒸氣的性質(zhì)水蒸氣的性質(zhì)飽和溫度飽和溫度 ：一定壓力下水開始沸騰的溫度稱為該壓力下的飽和溫度。1atm, 100C; 2atm, 200C。特點(diǎn)：飽和溫度隨壓力的變化而變化，壓力越高對(duì)應(yīng)的飽和溫度越高 。飽和飽和壓力壓力 ：一定溫度下壓力達(dá)到某一定值時(shí)水開始沸騰的溫度稱為該溫度下的飽和壓力。 特點(diǎn)：僅與溫度有關(guān)，溫度越高飽和壓力越高。過熱蒸汽

8、過熱蒸汽 ：水在等壓加熱沸騰汽化完畢后，再加熱蒸汽，溫度升高而壓力不變，這樣的蒸汽稱過熱蒸汽。熱工基礎(chǔ)知識(shí)4.4.熱量熱量 ：系統(tǒng)和外界由于溫度差而通過邊界傳遞的能量系統(tǒng)和外界由于溫度差而通過邊界傳遞的能量 外界給系統(tǒng)加熱，外界給系統(tǒng)加熱，Q+Q+； 系統(tǒng)對(duì)外界放熱，系統(tǒng)對(duì)外界放熱，Q-Q-。熱工基礎(chǔ)知識(shí)5.5.功和功率功和功率功功：當(dāng)封閉系統(tǒng)通過邊界和外界之間發(fā)生相互作用時(shí)，如果外界的唯一效果是升起重物，則系統(tǒng)對(duì)外界作了功；反之，如果外界的唯一效果是降低重物，則外界對(duì)系統(tǒng)作了功。熱工基礎(chǔ)知識(shí)5.5.功和功率功和功率 功率功率：單位時(shí)間內(nèi)所做的功。其單位為“馬力”(ps)或“千瓦”(kW)。1

9、ps=75kgf.m/s=0.735kW1ps=75kgf.m/s=0.735kWps-工制馬力，hp-英制馬力, 1ps=0.986hp 熱量與功之間關(guān)系：熱量與功之間關(guān)系：功可以完全地轉(zhuǎn)化為熱，熱卻只能功可以完全地轉(zhuǎn)化為熱，熱卻只能部分地轉(zhuǎn)化為功，而且只能通過工質(zhì)的熱膨脹來實(shí)現(xiàn)。部分地轉(zhuǎn)化為功，而且只能通過工質(zhì)的熱膨脹來實(shí)現(xiàn)。熱工基礎(chǔ)知識(shí)6.6.熱效率熱效率：效果與代價(jià)之比：效果與代價(jià)之比 燃油在高壓下噴入汽缸，同汽缸內(nèi)的空氣混合燃燒產(chǎn)生熱量Q1，高溫高壓的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞移動(dòng)，并通過連桿曲柄機(jī)構(gòu)變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推進(jìn)器回轉(zhuǎn)，對(duì)外界作機(jī)械功W。作功用的低溫低壓燃?xì)馀懦銎祝⒔枳邿崃縌2，

10、完成一個(gè)工作循環(huán)。根據(jù)能量守恒定律，工質(zhì)在一個(gè)循環(huán)中，對(duì)外界作的機(jī)械功W(效果)等于從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1(代價(jià))減去傳給低溫?zé)嵩吹臒崃縌2，即：W=Q1-Q2。熱工基礎(chǔ)知識(shí)6.6.熱效率熱效率：效果與代價(jià)之比。1212111QQQQQQWW-機(jī)械功Q1-從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌2-傳給低溫?zé)嵩吹臒崃孔罾硐胙h(huán)、即熱效率最高的循環(huán)是卡諾循環(huán)最理想循環(huán)、即熱效率最高的循環(huán)是卡諾循環(huán) (Carnot cycle) 100%100%121211TTTTT卡諾T1-高溫?zé)嵩礈囟?，T2-低溫?zé)嵩礈囟葻峁せA(chǔ)知識(shí)7 7、傳熱的基本方式、傳熱的基本方式（1 1）導(dǎo)熱）導(dǎo)熱導(dǎo)熱導(dǎo)熱(Heat conducti

11、on)：不依賴于物體各部分的相對(duì)位移熱量在物體內(nèi)部進(jìn)行的熱量傳遞。/FtQQ-導(dǎo)熱熱流量, WF-面積, m2-厚度, m-導(dǎo)熱系數(shù), W/(mC)導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱熱工基礎(chǔ)知識(shí)（2 2）對(duì)流換熱）對(duì)流換熱對(duì)流換熱對(duì)流換熱(Convective heat exchange)：運(yùn)動(dòng)著的流體與固體表面接觸時(shí)的換熱過程成為對(duì)流換熱。tFQ-放熱系數(shù)，W/(m2C)t-溫差，C熱工基礎(chǔ)知識(shí)（3 3）輻射換熱）輻射換熱輻射換熱輻射換熱(Radiation heat exchange)：靠電磁波中的可見光線和紅外線來傳遞熱量。tFQ2輻輻-輻射放熱系數(shù)，W/(m2C)F2-吸收輻射熱的物體表面積，m

12、2穿透QD反射QR投射輻射能Qn吸收QA輻射能的吸收、反射和透射輻射能的吸收、反射和透射熱工基礎(chǔ)知識(shí)（4 4）傳熱過程）傳熱過程傳熱過程傳熱過程 (Process of heat exchange)：導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射三種傳熱方式的復(fù)合過程。tFKQK-傳熱系數(shù)，W/(m2C)t-傳熱溫差，CF-傳熱面積，m2熱工基礎(chǔ)知識(shí) 船舶蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置是以鍋爐產(chǎn)生的蒸汽為工質(zhì)，以汽輪機(jī)作為主機(jī)，其功率通過減速器，傳遞到螺旋槳以推進(jìn)船舶。2.1 蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置 一、基本組成和簡單熱力循環(huán) 1 1 、蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的基本組成與工作原理、蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的基本組成與工作原理 下圖所示為其組成部件 1-鍋爐

13、；2-蒸汽過熱器；3-空氣預(yù)熱器；4-高壓汽輪機(jī)；5-低壓汽輪機(jī)；6-主冷凝器；7-凝水泵；8-給水預(yù)熱器；9-給水泵；10-減速齒輪；11-螺旋槳；12-循環(huán)水圖 船舶蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的基本組成 (1)燃油燃燒燃油燃燒 燃油由燃油泵從油柜中抽出并加壓后送至位于鍋爐中的噴油器，由噴油器噴入鍋爐爐膛，在爐膛內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)送來的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)（即燃燒），從而釋放出大量的熱能，這些熱能將鍋爐中的水加熱成為高溫高壓的蒸汽。A.蒸汽過熱器；蒸汽過熱器；B.汽輪機(jī)；汽輪機(jī)；C.冷凝器；冷凝器；D.給水泵；給水泵；K. 鍋爐鍋爐n 蒸汽輪機(jī)的基本工作過程蒸汽輪機(jī)的基本工作過程 (2)蒸汽作功蒸汽作功 蒸汽由管

14、路引入主汽輪機(jī)，在主汽輪機(jī)中將從鍋爐中帶來的壓能和熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。機(jī)械能由汽輪機(jī)的輸出軸傳動(dòng)，通過后傳動(dòng)裝置（減速齒輪箱）和軸系帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。A.蒸汽過熱器；蒸汽過熱器；B.汽輪機(jī)；汽輪機(jī)；C.冷凝器；冷凝器；D.給水泵；給水泵；K. 鍋爐鍋爐n 蒸汽輪機(jī)的基本工作過程：蒸汽輪機(jī)的基本工作過程： (3)工質(zhì)循環(huán)工質(zhì)循環(huán) 做完功后的蒸汽進(jìn)入主冷凝器，被流過冷凝器的海水冷凝成凝水，再經(jīng)給水加熱器加熱后，由主給水泵，重新被加熱成蒸汽，形成一個(gè)周而復(fù)始的循環(huán)。A.蒸汽過熱器；蒸汽過熱器；B.汽輪機(jī)；汽輪機(jī)；C.冷凝器；冷凝器；D.給水泵；給水泵；K. 鍋爐鍋爐n 蒸汽輪機(jī)的基本工作過程：蒸汽輪機(jī)的

15、基本工作過程： 圖 簡單蒸汽動(dòng)力裝置的理想循環(huán) 2、簡單熱力循環(huán)A.蒸汽過熱器；蒸汽過熱器；B.汽輪機(jī)；汽輪機(jī)；C.冷凝器；冷凝器；D.給水泵；給水泵；K. 鍋爐鍋爐簡單的蒸汽動(dòng)力裝置的理想循環(huán)叫做簡單的蒸汽動(dòng)力裝置的理想循環(huán)叫做朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)右圖為朗肯循環(huán)的T-S圖。圖中：4-5：水在汽鍋中，壓力P1下被加熱到沸騰溫度的過程；5-6：在汽鍋中，在壓力P1下的汽化過程；6-1：在壓力P1下，在蒸汽過熱器中的過熱過程；1-2：蒸汽在汽輪機(jī)中的絕熱膨脹過程，并輸出功；2-3：在壓力P2下，乏汽在冷凝器中的凝結(jié)過程；3-4：冷凝水在水泵中的絕熱壓縮過程，并消耗功。 1）朗肯循環(huán)及過程）朗肯循環(huán)及過

16、程 了解加入的熱量q1、放出的熱量q2、膨脹功 lT 、水泵所消耗的功lP、有效功l0、有效熱量q0、熱效率t 等的函數(shù)式。 2）循環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)參數(shù)關(guān)系(1) 加入的熱量加入的熱量q1在過程4-5、5-6和6-1中，熱量是在一定的壓力P1下加入，等壓下加入的熱量可以由過程的初始和終點(diǎn)的焓差來表示。加入的熱量q1為 ：在T-S圖上，此熱量可用加熱線下的面積m-4-5-6-1-n-m表示。 411iiq 2）循環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)參數(shù)關(guān)系(2) 放出的熱量放出的熱量q2過程2-3是循環(huán)的等壓放熱過程，所放出的熱量q2為 ：在T-S圖上，此熱量可用面積m-3-2-n-m來表示。 322iiq 2）循

17、環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)參數(shù)關(guān)系 (3) 膨脹功膨脹功 lT 汽輪機(jī)中的膨脹功 lT ：(絕熱膨脹等熵過程)21iilT (4)水泵所消耗的功水泵所消耗的功lP 循環(huán)中水泵所消耗的功lP ：(絕熱壓縮等熵過程) (5)有效功有效功l0 循環(huán)的有效功l0 ：(相當(dāng)于1-2-3-4-5-6-1的面積)34iilp)()(34210iiiilllpT 2）循環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)參數(shù)關(guān)系 (6)有效熱量有效熱量q0 循環(huán)的有效熱量q0 ： (7)熱效率熱效率t 循環(huán)熱效率t ：)()(3241210iiiiqqq413421413241121)()()()(iiiiiiiiiiiiqqqt 2）循環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)

18、參數(shù)關(guān)系 在較低的初始蒸汽參數(shù)的動(dòng)力裝置（3MPa以下）中，水泵消耗的功 比 小得多，可以略去不計(jì)，則循環(huán)熱效率的近似式為：4121iiiit34ii 41ii 注：注： 2）循環(huán)參數(shù)關(guān)系）循環(huán)參數(shù)關(guān)系3）提高循環(huán)熱效率的方法）提高循環(huán)熱效率的方法 a) 在相同的背壓P2下，提高蒸汽的初始溫度t1和壓力 P1。 b) 在相同的蒸汽初始?jí)毫?P1和初始溫度 t1下，降低背壓 P2 也能使熱能效率提高。 c) 采用給水預(yù)熱器，利用已在主機(jī)作過部分功的蒸汽的汽化潛熱來預(yù)熱給水。使進(jìn)入冷凝器的蒸汽量減少，而被冷卻水帶走的熱量也就減少了，循環(huán)熱效率得到提高。 二、汽輪機(jī)原理與結(jié)構(gòu) 汽輪機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)

19、機(jī)，蒸汽在汽輪機(jī)中的工作過程是連續(xù)的，且具有兩次能量轉(zhuǎn)換：先是蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭?dòng)能，然后是動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)葉輪的機(jī)械功。低壓凝汽式汽輪機(jī)低壓凝汽式汽輪機(jī)單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī) l- 軸；2-葉輪；3-葉片；4-噴管；5-機(jī)殼（汽缸）；6-軸承。 1.沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī) 蒸汽首先在噴管中膨脹，在膨脹過程中蒸汽的壓力降低而流速大大提高。如圖所示，壓力由P0下降至P1，速度由C0增加至C1。高速汽流隨即進(jìn)入工作葉片3所形成的彎曲形槽道，按照它的形狀使汽流拐彎時(shí)，就產(chǎn)生了離心力作用在葉片上，從而推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，從軸上輸出機(jī)械功。 1) 結(jié)構(gòu)與原理 2 2）特點(diǎn)）特點(diǎn) a)噴管的橫截面大小是逐漸變化的

20、。 b)蒸汽僅在噴管產(chǎn)生不同程度的膨脹，即壓力降低而速度增加。 c)工作葉片槽道橫截面大小不變，蒸汽流過時(shí)并不發(fā)生膨脹，同時(shí)壓力也沒有什么變化，而蒸汽以較低的速度流出。 d)高速汽流通過工作葉片彎曲的槽道產(chǎn)生離心力作用于汽輪機(jī)葉輪而作功。 這種僅僅利用噴嘴噴出高速汽流的動(dòng)能通過離心力作用推動(dòng)葉輪而作功的汽輪機(jī)，就稱為沖動(dòng)式汽輪機(jī)。 1.沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī)2反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī) 1-進(jìn)汽管 2-進(jìn)汽室 3-導(dǎo)向葉片 4-工作葉片 5-機(jī)殼 6-轉(zhuǎn)鼓 7-軸承 8-平衡活塞 9-止推軸承單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)1) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2) 2)原理原理 當(dāng)蒸汽自進(jìn)汽管1進(jìn)入進(jìn)汽室2，經(jīng)固定不動(dòng)的導(dǎo)向葉片

21、時(shí)壓力下降，由P1降低到P；而蒸汽速度大為提高，由C0提高到C1。 高速汽流隨即流入裝在轉(zhuǎn)鼓6上的工作葉片4，并沿葉片間槽道轉(zhuǎn)變方向，其離心力作用于工作葉片上，同時(shí)由于工作葉片槽道截面不斷變化，因此蒸汽在工作葉片中流過時(shí)繼續(xù)膨脹使壓力進(jìn)一步降低到P2，由于工作葉輪中汽流相對(duì)速度增加,由W1增至W2，產(chǎn)生了反作用力，兩者合力的作用使轉(zhuǎn)鼓得到旋轉(zhuǎn)，把動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。2反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī) 3）特點(diǎn)）特點(diǎn) a) 導(dǎo)向葉片槽道和工作葉片槽道的橫截面大小都是變化的。 b) 蒸汽在導(dǎo)向葉片槽道和工作葉片槽道產(chǎn)生不同程度的膨脹，即壓力降低而速度增加。 c) 高速汽流通過工作葉片彎曲的槽道時(shí)產(chǎn)生離心力和

22、因進(jìn)出口汽流(相對(duì)速度增加形成的)速度差而產(chǎn)生反作用力。 d) 離心力和反作用力共同推動(dòng)汽輪機(jī)葉輪而作功。 e) 工作葉片前后二端有壓力差，因此產(chǎn)生了不平衡的軸向推力。 2反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī) 1）級(jí)的概念 一列工作葉片加上它所屬的一列噴管或?qū)蛉~片構(gòu)成汽輪機(jī)的“一級(jí)”。 2）分級(jí)的作用 使葉輪圓周速度u與氣流速度c之比值（通常稱u/c為特性比）處于最佳范圍，以提高汽輪機(jī)的效率。 3）分級(jí)的方法 有兩種分級(jí)的方法：一種是速度分級(jí)，另一種為壓力分級(jí)。 3. 多級(jí)式汽輪機(jī)多級(jí)式汽輪機(jī) 如果蒸汽在一列噴管中獲得的動(dòng)能，分別由兩列或多列工作葉片來接受，亦即蒸汽的速度分別在兩列或多列工作葉片中依次地

23、降落，則稱為速度分級(jí)的汽輪機(jī)。 l- 工作葉片； 2-工作葉片； 3-導(dǎo)向葉片；4-噴管；5-機(jī)殼（汽缸）雙速度級(jí)的汽輪機(jī)簡圖i) 速度分級(jí)的汽輪機(jī)速度分級(jí)的汽輪機(jī) 速度分級(jí)的汽輪機(jī)，由于效率較低，作為獨(dú)立的原動(dòng)機(jī)只能做成小功率的用來帶動(dòng)輔機(jī)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，重量尺寸較小，造價(jià)便宜。 l- 工作葉片； 2-工作葉片； 3-導(dǎo)向葉片；4-噴管；5-機(jī)殼（汽缸）雙速度級(jí)的汽輪機(jī)簡圖i) 速度分級(jí)的汽輪機(jī)速度分級(jí)的汽輪機(jī) 壓力分級(jí)汽輪機(jī)是將汽輪機(jī)的全部壓力降落分配在若干級(jí)內(nèi)完成，這樣在每一級(jí)中的焓降就不致很大，蒸汽從每一級(jí)的噴管中流出的速度亦較低，在汽輪機(jī)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速下，蒸汽的動(dòng)能可以較完全地被一

24、列工作葉片所接受而轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功。具有三壓力級(jí)的沖動(dòng)式汽輪機(jī)簡圖ii) 壓力分級(jí)汽輪機(jī)壓力分級(jí)汽輪機(jī) 壓力分級(jí)的汽輪機(jī)效率可以比速度分級(jí)的汽輪機(jī)效率高，因此一般大功率的汽輪機(jī)總是采用壓力分級(jí)的。 沖動(dòng)式汽輪機(jī)級(jí)數(shù)隨蒸汽參數(shù)，功率大小及對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求而定，可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)，一般約1420級(jí)左右。為了減少一些汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)，不使其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，多級(jí)汽輪機(jī)的第一壓力級(jí)常常采用雙速度級(jí)的型式，因速度分級(jí)能承受較大的焓降。 通常蒸汽輪機(jī)采用沖動(dòng)式，而燃汽輪機(jī)采用反動(dòng)式。 4. 汽輪機(jī)的分缸和倒車汽輪機(jī)的分缸和倒車1）分缸分缸 為了提高汽輪機(jī)的效率以及其它原因，常將汽輪機(jī)高壓部分和低壓部分分開，

25、做成不同的轉(zhuǎn)速，分成幾個(gè)汽缸。目前大多數(shù)是雙缸（高壓與低壓），也有分成三缸（高壓、中壓和低壓）。 哈汽600MW超超臨界機(jī)組（二缸二排汽）：一個(gè)高（中）壓缸，一個(gè)低壓缸。為了平衡軸向力，低壓缸通常對(duì)稱布置，即汽流從中間進(jìn)入，從兩邊出。 a)可提高汽輪機(jī)的效率； b)可縮短機(jī)組的縱向尺寸并增加其剛性； c)分缸后每缸的進(jìn)排汽溫度差減小，因此機(jī)殼的應(yīng)力及變形減小; d)分缸可提高生命力，當(dāng)一缸損壞后，另一缸還可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 但從結(jié)構(gòu)上來講，多缸機(jī)組比單缸機(jī)復(fù)雜，因此對(duì)有些小功率，蒸汽參數(shù)較低的機(jī)組可設(shè)計(jì)成單缸。 2）分缸的目的）分缸的目的 汽輪機(jī)按其工作原理是不能倒車的，但是船舶主汽輪機(jī)組必須保證船

26、舶能夠在一定的航速下倒航，為此在主汽輪機(jī)軸上另裝有倒車級(jí)，它的葉片安裝方向和正車級(jí)相反，當(dāng)正車旋轉(zhuǎn)時(shí)，沒有蒸汽通過倒車級(jí)，因此它只是空轉(zhuǎn)。 倒航汽輪機(jī)一般是與正車汽輪機(jī)裝在同一缸內(nèi)，因此對(duì)倒航汽輪機(jī)的要求，盡可能簡單和小巧。 3）倒車）倒車 1) 目的 a) 用調(diào)節(jié)主汽輪機(jī)的功率來實(shí)現(xiàn)改變艦船航速。 b) 調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的功率來滿足艦船在不同航行條件（如逆風(fēng)，風(fēng)浪等）和不同航速（如巡航速度，經(jīng)濟(jì)速度等）下的功率要求。 5. 汽輪機(jī)的功率調(diào)節(jié) a) 變質(zhì)調(diào)節(jié) 用節(jié)流方法改變汽輪機(jī)前蒸汽狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法。 b) 變量調(diào)節(jié) 不改變蒸汽的初始狀態(tài)，只改變蒸汽量的調(diào)節(jié)方法。 c) 混合調(diào)節(jié) 應(yīng)用噴管調(diào)節(jié)時(shí)往往

27、既有變量又有變質(zhì)的調(diào)節(jié)方法。 2) 調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)方法噴管調(diào)節(jié)簡圖 主汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，一般為30009000r/min，這種高轉(zhuǎn)速機(jī)器不能直接帶動(dòng)螺旋槳，因此在主汽輪機(jī)與螺旋槳之間必須有中間減速傳動(dòng)設(shè)備。目前艦船蒸汽輪機(jī)裝置一般采用齒輪傳動(dòng)，因?yàn)樗屎芨?，一?jí)減速其傳動(dòng)效率達(dá) 0.970.985；二級(jí)減速為0.960.97。而且齒輪的傳動(dòng)比也較大，單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)20，雙級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)160。6. 汽輪機(jī)的齒輪傳動(dòng)設(shè)備齒輪傳動(dòng)簡圖 下圖示出齒輪動(dòng)設(shè)備的主要工作機(jī)件是主動(dòng)的小齒輪和從動(dòng)的大齒輪。 圖a）表示單級(jí)傳動(dòng)， 圖b）表示二級(jí)傳動(dòng)。 汽輪機(jī)的有效效率和耗汽率都是衡量汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 汽輪機(jī)有效效率：根據(jù)商船統(tǒng)計(jì)資料表明，它是隨輸出功率而不同； 3681100KW =0