汽輪機原理總復習（課堂PPT）

1、.1.2v緒 論Introduction.32、按熱力特性分、按熱力特性分凝汽式汽輪機凝汽式汽輪機背壓式汽輪機背壓式汽輪機抽汽式汽輪機抽汽式汽輪機抽汽背壓式汽輪機抽汽背壓式汽輪機多壓式汽輪機多壓式汽輪機.4低壓汽輪機低壓汽輪機 新蒸汽壓力新蒸汽壓力P0小于小于1.5MPa，新汽溫度，新汽溫度t0一一般小于般小于400,容量范圍容量范圍0.33MW中壓汽輪機中壓汽輪機 P0為為2.04.0MPa, t0=450 , 3MW12MW高壓汽輪機高壓汽輪機 P0為為6.010.0MPa, t0=540, 25MW100MW超高壓汽輪機超高壓汽輪機 P0為為12.014.0MPa, t0=540 , 1

2、25300MW亞臨界汽輪機亞臨界汽輪機 P0為為16.018.0MPa,典型參數(shù)典型參數(shù)16.7MPa/538/538。300600MW 超臨界汽輪機超臨界汽輪機 新蒸汽壓力大于新蒸汽壓力大于22.2MPa ， P0 350MW典型參數(shù)為典型參數(shù)為24.2MPa/538/566和和24.2/566/5665. 5.按進汽參數(shù)分：按進汽參數(shù)分：水的臨界參數(shù)：水的臨界參數(shù)：22.115MPa， 374.15.57. 7. 超超臨界汽輪機超超臨界汽輪機超臨界是物理概念（超臨界是物理概念（22.13MPa22.13MPa，374.15)374.15)超超臨界是（超超臨界是（9090年代提出）工程產(chǎn)品商

3、業(yè)性的概念，超超臨界參年代提出）工程產(chǎn)品商業(yè)性的概念，超超臨界參數(shù)實際上是超臨界參數(shù)向更高壓力和更高溫度提高。數(shù)實際上是超臨界參數(shù)向更高壓力和更高溫度提高。對超臨界機組定義：對超臨界機組定義：日本：壓力日本：壓力 24.2MPa24.2MPa，溫度，溫度 593593, ,丹麥：壓力丹麥：壓力 27.5MPa, 27.5MPa, 我國電力百科全書認為壓力我國電力百科全書認為壓力 27MPa.27MPa.20032003年年“863”“863”“超超臨界燃煤發(fā)電技術超超臨界燃煤發(fā)電技術”課題設定為：壓力課題設定為：壓力 25MPa25MPa，溫度，溫度 580 580 。目前我國運行：江蘇玉環(huán)目

4、前我國運行：江蘇玉環(huán)4 41000MW1000MW，26.25MPa/ 600/60026.25MPa/ 600/600；外高橋外高橋IIIIII期期2 21000MW,27MPa/ 600/6001000MW,27MPa/ 600/600.67. 7. 超超臨界汽輪機超超臨界汽輪機超臨界是物理概念（超臨界是物理概念（22.13MPa22.13MPa，374.15)374.15)超超臨界是（超超臨界是（9090年代提出）工程產(chǎn)品商業(yè)性的概念，超超臨界參年代提出）工程產(chǎn)品商業(yè)性的概念，超超臨界參數(shù)實際上是超臨界參數(shù)向更高壓力和更高溫度提高。數(shù)實際上是超臨界參數(shù)向更高壓力和更高溫度提高。對超臨界機

5、組定義：對超臨界機組定義：日本：壓力日本：壓力 24.2MPa24.2MPa，溫度，溫度 593593, ,丹麥：壓力丹麥：壓力 27.5MPa, 27.5MPa, 我國電力百科全書認為壓力我國電力百科全書認為壓力 27MPa.27MPa.20032003年年“863”“863”“超超臨界燃煤發(fā)電技術超超臨界燃煤發(fā)電技術”課題設定為：壓力課題設定為：壓力 25MPa25MPa，溫度，溫度 580 580 。目前我國運行：江蘇玉環(huán)目前我國運行：江蘇玉環(huán)4 41000MW1000MW，26.25MPa/ 600/60026.25MPa/ 600/600；外高橋外高橋IIIIII期期2 21000M

6、W,27MPa/ 600/6001000MW,27MPa/ 600/600.7N300-16.7/537/537-N300-16.7/537/537-亞臨界一次中間再熱、凝汽式汽輪機，額定功率亞臨界一次中間再熱、凝汽式汽輪機，額定功率300MW300MW，主蒸，主蒸汽額定參數(shù)汽額定參數(shù)16.7MPa/53716.7MPa/537，再熱，再熱537537。CB25-8.83/1.47/0.49CB25-8.83/1.47/0.49抽汽背壓式汽輪機，額定功率抽汽背壓式汽輪機，額定功率25MW25MW，初壓，初壓8.83MPa8.83MPa，抽汽壓力抽汽壓力1.47MPa1.47MPa，背壓，背壓0

7、.49MPa0.49MPa。.8.9基本工作單元：基本工作單元：汽輪機的級汽輪機的級一、汽輪機級的概念及工作原理一、汽輪機級的概念及工作原理第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機級的分類汽輪機級的分類將蒸汽的熱能將蒸汽的熱能轉化成機械功轉化成機械功1.1.汽輪機作用：汽輪機作用：通流部分通流部分-汽輪機本體汽輪機本體做功汽流通道做功汽流通道稱為汽輪機的通流部稱為汽輪機的通流部分，它包括主汽門，導管，調節(jié)汽門，進汽室，各級噴嘴和分，它包括主汽門，導管，調節(jié)汽門，進汽室，各級噴嘴和動葉及汽輪機的排汽管。動葉及汽輪機的排汽管。-由由一列噴嘴葉柵一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的和其后緊鄰的一列動葉柵一列動葉柵構成的基構成的基本

8、做功單元。本做功單元。.10v蒸汽的熱能蒸汽的熱能動能動能機械能機械能電能電能v（鍋爐）（鍋爐） （噴嘴）（動葉）（噴嘴）（動葉） （發(fā)電機）（發(fā)電機）v噴嘴是靜止的部分：作用是將蒸汽的熱能轉變成蒸噴嘴是靜止的部分：作用是將蒸汽的熱能轉變成蒸汽的動能。汽的動能。v動葉柵是運動部分：作用是將蒸汽的動能轉變成軸動葉柵是運動部分：作用是將蒸汽的動能轉變成軸旋轉的機械能。旋轉的機械能。具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹,蒸汽的壓蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉化為動能，力、溫度不斷降低，速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉化為動能

9、，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進入裝在葉輪上的通道中，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進入裝在葉輪上的通道中，汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋轉，即蒸汽在汽輪機中將汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋轉，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉化為了機械功。熱能轉化為了機械功。蒸汽在汽輪機的工作過程蒸汽在汽輪機的工作過程 .11蒸汽熱力學能蒸汽熱力學能噴嘴噴嘴(nozzle)(nozzle)降壓增速降壓增速汽流的動能汽流的動能動葉動葉(blade)(blade)轉子的旋轉機械能轉子的旋轉機械能級的工作過程級的工作過程汽流改變方向汽流改變方向( (沖動原理沖動原理) )汽流降壓增速汽流降壓增速( (反動原理反動原理

10、) )機械能主要利用蒸汽通過動葉柵時，發(fā)生動量變化對機械能主要利用蒸汽通過動葉柵時，發(fā)生動量變化對該葉柵產(chǎn)生沖力，使動葉柵轉動而獲得。該葉柵產(chǎn)生沖力，使動葉柵轉動而獲得。機械能的數(shù)量取決于：機械能的數(shù)量取決于：1 1）質量流量）質量流量kg/h；2 2）速度變）速度變化量?；?。.12基本概念基本概念v級滯止理想焓降：級滯止理想焓降：0點是級前點是級前的蒸汽狀態(tài)點，的蒸汽狀態(tài)點，0*點是汽流被等點是汽流被等熵滯止到初速等于零的狀態(tài)，熵滯止到初速等于零的狀態(tài)，p1、p2分別為噴嘴出口壓力和動葉出分別為噴嘴出口壓力和動葉出口壓力，蒸汽在級內(nèi)從滯止狀態(tài)口壓力，蒸汽在級內(nèi)從滯止狀態(tài)0*等熵膨脹到等熵膨

11、脹到p2時的焓降稱為級時的焓降稱為級的滯止理想焓降的滯止理想焓降v級理想焓降：級理想焓降：蒸汽在級內(nèi)從蒸汽在級內(nèi)從0點等熵膨脹到點等熵膨脹到p2時的焓降時的焓降 稱稱為級的理想焓降。為級的理想焓降。th二、反動度和級的類型二、反動度和級的類型.13二、反動度和級的類型二、反動度和級的類型 級的平直徑處（即級的平直徑處（即1/21/2葉高處）的葉高處）的反動度用反動度用m m表示表示 蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹時的理想蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹時的理想焓降焓降 h hb b， 和在整個級的滯止理想和在整個級的滯止理想焓降焓降 h ht t* * 之比，即之比，即*tbmhhbnbbnbmhhhhhh*tmb

12、hh*1tmnhh反動度：反動度：表示蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標。表示蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標。.14.15級的類型及特點級的類型及特點汽輪機的級可分為沖動級和反動級兩大類汽輪機的級可分為沖動級和反動級兩大類沖動級沖動級沖動級又分：沖動級又分：純沖動級、帶反動度的沖動級速度純沖動級、帶反動度的沖動級速度級級 v純沖動級：純沖動級：反動度為零的級稱為純沖動級反動度為零的級稱為純沖動級 m0的級， hb0, h*n= h*t,v工作特點：工作特點：是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉通道中不膨脹通道中不膨脹1)結構特點：結構特點：動葉葉型近似對稱彎曲，作功能動

13、葉葉型近似對稱彎曲，作功能力大，但效率比帶反動度的沖動級低。力大，但效率比帶反動度的沖動級低。.16v 現(xiàn)代沖動式汽輪機中廣泛采用具有一定現(xiàn)代沖動式汽輪機中廣泛采用具有一定反動度的沖動級，簡稱為沖動級反動度的沖動級，簡稱為沖動級 m m0 .050 .050.200.20的級，的級， hbhb0, 0, 但但hbhbhnhn，做功能力和效率介于純，做功能力和效率介于純沖動級和反動級之間。沖動級和反動級之間。v 工作特點工作特點: :蒸汽的膨脹主要噴嘴中進行，蒸汽的膨脹主要噴嘴中進行，在動葉通道中僅有小部分膨脹，產(chǎn)生的在動葉通道中僅有小部分膨脹，產(chǎn)生的反動力較小，主要利用沖動力作功反動力較小，主

14、要利用沖動力作功v 結構特點：結構特點：作功能力比反動級的大，效作功能力比反動級的大，效率又比純沖動級高。率又比純沖動級高。帶反動度的沖動級帶反動度的沖動級.17v定義：定義：蒸汽在級中的理想焓降平均分配蒸汽在級中的理想焓降平均分配在噴嘴和動葉通道中的級稱為反動級在噴嘴和動葉通道中的級稱為反動級v工作特點：工作特點：蒸汽在噴嘴和動葉通道中的蒸汽在噴嘴和動葉通道中的膨脹程度相等，作功的力沖動力和反動膨脹程度相等，作功的力沖動力和反動力各占一半力各占一半v結構特點：結構特點：動葉葉型與噴嘴葉型完全相動葉葉型與噴嘴葉型完全相同。反動級的效率高于沖動級，但整級同。反動級的效率高于沖動級，但整級的理想焓

15、降較小。的理想焓降較小。反動級反動級.18噴嘴中的膨脹熱力過程線噴嘴中的膨脹熱力過程線v P0,P1分別是噴嘴進出口壓力分別是噴嘴進出口壓力。v 理想熱力過程從理想熱力過程從01t。v 實際熱力過程是實際熱力過程是01。v 0*點是點是0的滯止參數(shù)點。的滯止參數(shù)點。第二節(jié)第二節(jié) 蒸汽在噴嘴中的流動過程蒸汽在噴嘴中的流動過程一、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程一、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程.19能量轉換：能量轉換：熱力勢能熱力勢能汽流動能汽流動能計算分析方法：計算分析方法：先算理想過程，然后用系數(shù)修正到實際過程先算理想過程，然后用系數(shù)修正到實際過程 噴嘴能量方程：噴嘴能量方程：理想過程理想過程第二節(jié)第二節(jié) 蒸

16、汽在噴嘴中的流動蒸汽在噴嘴中的流動*201*02010122)(2)(2nnttthchhhchhc21102002121ttchhch2202110cchhhttn.20npvconst0112tncch11tcc實際過程實際過程蒸汽為粘性流體，流過葉柵通道時產(chǎn)生摩擦，造成動能損失，蒸汽為粘性流體，流過葉柵通道時產(chǎn)生摩擦，造成動能損失，使蒸汽出口速度由使蒸汽出口速度由c c1t1t減小為減小為c c1 1, ,即即噴嘴速度系數(shù)噴嘴速度系數(shù)工程中，通常采用對等熵絕熱流動作修正的方法來處理實際工程中，通常采用對等熵絕熱流動作修正的方法來處理實際流動，即用實際汽流速度與理想速度的比值表示摩擦損失的

17、影響，流動，即用實際汽流速度與理想速度的比值表示摩擦損失的影響，其比值稱為速度系數(shù)。其比值稱為速度系數(shù)。噴嘴速度系數(shù)噴嘴速度系數(shù)蒸汽在葉柵通道中為絕熱多變過程蒸汽在葉柵通道中為絕熱多變過程 噴嘴效率噴嘴效率噴嘴損失噴嘴損失21102002121chhch2n.2111ntnttA cG二、蒸汽流過噴嘴的流量二、蒸汽流過噴嘴的流量通過噴嘴的質量流量決定于流道的出口面積、出口通過噴嘴的質量流量決定于流道的出口面積、出口流速和對于出口點的蒸汽比容。流速和對于出口點的蒸汽比容。焓降流量計算與焓降流速的焓降流量計算與焓降流速的方法相似，方法相似， 先計算通過流道的理想流量，然后由流量系數(shù)修正至實際流量。

18、先計算通過流道的理想流量，然后由流量系數(shù)修正至實際流量。nA 對出口面積為對出口面積為 的噴嘴，其流過的理想質量流量為的噴嘴，其流過的理想質量流量為定義：定義：流量系數(shù)流量系數(shù) 實際流量實際流量11vcAGnnt111111vvvvccGGutttntnn.22無論過熱蒸汽還是濕蒸汽都可用下式計算：無論過熱蒸汽還是濕蒸汽都可用下式計算：.23彭臺門系數(shù)彭臺門系數(shù)( (亦稱流量比系數(shù)亦稱流量比系數(shù)) ) 定義：定義：噴嘴的實際流量與噴嘴臨界流量之比噴嘴的實際流量與噴嘴臨界流量之比意義：意義： 在流道結構和初參數(shù)確定的情況下，不同背壓所對應的流在流道結構和初參數(shù)確定的情況下，不同背壓所對應的流道通

19、流量可用相對于最大流量道通流量可用相對于最大流量( (臨界流量臨界流量) )的無量綱參數(shù)的無量綱參數(shù)彭彭臺門系數(shù)臺門系數(shù)來表示。來表示。 1 1時為亞臨界流動，時為亞臨界流動， =1=1時為臨時為臨( (超超) )界流動界流動.24maxtGG計算表明：彭臺門系數(shù)的曲線段近似于橢圓曲線。故為計算方計算表明：彭臺門系數(shù)的曲線段近似于橢圓曲線。故為計算方便，常用橢圓公式來近似。即便，常用橢圓公式來近似。即噴嘴流量計算程序：噴嘴流量計算程序： maxtG流量計算時，先流量計算時，先由初參數(shù)求得最大流量由初參數(shù)求得最大流量，然后，然后由前后壓比由前后壓比 在計算、比較初參數(shù)相同、背壓不等兩種工況流量時

20、，可先在計算、比較初參數(shù)相同、背壓不等兩種工況流量時，可先求出對應初參數(shù)下的最大流量，再分別計算各自的求出對應初參數(shù)下的最大流量，再分別計算各自的，求出兩個，求出兩個不同背壓工況的流量。不同背壓工況的流量。求得求得系數(shù)系數(shù)由由.25在汽輪機級中，為了保證噴嘴出口對汽流的良好在汽輪機級中，為了保證噴嘴出口對汽流的良好導向作用，必須在出口截面之外有一段斜切部分導向作用，必須在出口截面之外有一段斜切部分，這種噴嘴稱為斜切噴嘴，如圖所示。，這種噴嘴稱為斜切噴嘴，如圖所示。三、蒸汽在噴嘴斜切部分內(nèi)的膨脹三、蒸汽在噴嘴斜切部分內(nèi)的膨脹.26保證汽流順利地進入動葉做功，并獲超音速汽流。保證汽流順利地進入動葉

21、做功，并獲超音速汽流。（）（）當噴咀出口斷面上的壓力比大于或等于臨界壓力當噴咀出口斷面上的壓力比大于或等于臨界壓力比時比時，即，即時，蒸汽僅在漸縮部分膨脹，時，蒸汽僅在漸縮部分膨脹，. . 斜切部分的作用斜切部分的作用. . 斜切部分的膨脹特點斜切部分的膨脹特點crcrnpp 1,在斜切部分不膨脹，斜切部分僅起導流作用，此時在斜切部分不膨脹，斜切部分僅起導流作用，此時crcrGGcc,1。（）（）當噴咀出口斷面上的壓力小于臨界壓力比時當噴咀出口斷面上的壓力小于臨界壓力比時，即，即crcrnpp 1,時，蒸汽不僅在漸縮部分膨脹，在斜切時，蒸汽不僅在漸縮部分膨脹，在斜切也膨脹。蒸汽在漸縮部分達臨界

22、，在斜切部分繼續(xù)膨脹，也膨脹。蒸汽在漸縮部分達臨界，在斜切部分繼續(xù)膨脹，出口獲超音速汽流，且出口汽流方向發(fā)生偏轉，出口獲超音速汽流，且出口汽流方向發(fā)生偏轉，此時此時crcrGGcc,1.27當初參數(shù)一定時，逐漸降當初參數(shù)一定時，逐漸降低背壓，出口汽流速度和低背壓，出口汽流速度和流量增大。在背壓降至臨流量增大。在背壓降至臨界壓力時，其后流量不再界壓力時，其后流量不再增大，但出口汽流角偏轉增大，但出口汽流角偏轉而增大；在背壓降至極限而增大；在背壓降至極限膨脹壓力時，出口汽流速膨脹壓力時，出口汽流速度和出口汽流角不再增大。度和出口汽流角不再增大。在流量和出口汽流角計算在流量和出口汽流角計算時，特別要

23、注意判別是否時，特別要注意判別是否達到臨界。達到臨界。.28要計算蒸汽的作用力和所做的功，必須要知道動葉要計算蒸汽的作用力和所做的功，必須要知道動葉進出口汽流速度的大小和方向。進出口汽流速度的大小和方向。1. 1. 動葉進口速度三角形動葉進口速度三角形任務任務：已知或間接已知：已知或間接已知（一）動葉進出口速度三角形（一）動葉進出口速度三角形。，求和，1111,wuc對現(xiàn)代汽輪機的級對現(xiàn)代汽輪機的級。（有的書講)141117111圓周速度圓周速度60mdnu式中式中n n轉速，轉速，r/minr/min；d dm m級的平均直徑。級的平均直徑。第三節(jié)第三節(jié) 蒸汽在動葉中的流動蒸汽在動葉中的流動

24、uwc.29.30由余弦定理得由余弦定理得 112211cos2ucucw111111111sinsinsinsinwcwc. . 動葉出口速度三角形動葉出口速度三角形任務任務：已知或間接已知：已知或間接已知。，求和，2222,cuw.31對沖動級對沖動級。)103(12對反動級對反動級12由余弦定理得由余弦定理得 222222cos2uwuwc222122222sinsinsinsincwwc為了便于分析問題，常將動葉進出口速度三為了便于分析問題，常將動葉進出口速度三角形畫在同一個頂點上。角形畫在同一個頂點上。.32蒸汽在動葉中的膨脹過程如圖所示。蒸汽在動葉中的膨脹過程如圖所示。 蒸汽在動葉

25、柵中的熱力過程蒸汽在動葉柵中的熱力過程 在理想情況下，蒸汽從在理想情況下，蒸汽從動葉進口狀態(tài)動葉進口狀態(tài)( (即噴嘴出口即噴嘴出口狀態(tài)狀態(tài)) )p p1 1、h h1 1，等熵膨脹至動，等熵膨脹至動葉出口壓力葉出口壓力p p2 2。由于在流動。由于在流動過程中存在能量損失，因此，過程中存在能量損失，因此，蒸汽在動葉通道中實際的膨蒸汽在動葉通道中實際的膨脹過程是按熵增曲線進行的。脹過程是按熵增曲線進行的。與噴嘴相似，此時動葉柵出與噴嘴相似，此時動葉柵出口汽流的理想相對速度為口汽流的理想相對速度為 （二）蒸汽在動葉中的膨脹（二）蒸汽在動葉中的膨脹1. 1. 動葉出口汽流理想速度動葉出口汽流理想速度

26、.33動葉流量與噴嘴流量的關系：動葉流量與噴嘴流量的關系：動葉動葉根部不吸不漏，且忽略動葉頂部漏汽根部不吸不漏，且忽略動葉頂部漏汽，動葉流量等于動葉流量等于噴嘴流量噴嘴流量2211btbtntntcGAwAGv沖動級：沖動級：2112,ttwcvv2112,ttwcvv反動級：反動級：bAnA略大于略大于蓋度蓋度.34總的推導思路：先根據(jù)動量定理求出動葉對蒸總的推導思路：先根據(jù)動量定理求出動葉對蒸汽的作用力，再根據(jù)作用力與反作用力原理求出蒸汽的作用力，再根據(jù)作用力與反作用力原理求出蒸汽對動葉的作用力。汽對動葉的作用力。列動量方程時，要注意方向問題。列動量方程時，要注意方向問題。（三）蒸汽作用在

27、動葉上的力（三）蒸汽作用在動葉上的力。 上式中上式中G=G=kg/skg/s時，稱為級的做功能力，即時，稱為級的做功能力，即1. 1. 輪周功率輪周功率)coscos(coscos(22112211wwGuccGuuFPuu）)coscos()coscos(W22112211wwuccuu四、輪周功率和輪周效率四、輪周功率和輪周效率單位時間內(nèi)圓周力單位時間內(nèi)圓周力 在動葉片上所做的功，它等于圓周力在動葉片上所做的功，它等于圓周力與動葉圓周速度與動葉圓周速度u u的乘積，稱為輪周功率，其表達式為：的乘積，稱為輪周功率，其表達式為：2*cbntuuhhhhWhuFuF輪周功的意義：輪周功的意義：由

28、噴嘴帶進動葉的蒸汽動能與動葉獲得的蒸由噴嘴帶進動葉的蒸汽動能與動葉獲得的蒸汽動能之和，減去蒸汽離開動葉所帶走的動能。汽動能之和，減去蒸汽離開動葉所帶走的動能。2 2、輪周效率、輪周效率1kg1kg蒸汽所作出的輪周功蒸汽所作出的輪周功WuWu與蒸汽在該級所消與蒸汽在該級所消耗的理想能量耗的理想能量E E0 0之比稱為級的輪周效率之比稱為級的輪周效率. .余速利用系數(shù)余速利用系數(shù) -本級余速被下級所利用的份額。本級余速被下級所利用的份額。E E0 0的計算式中：的計算式中：輪周效率輪周效率u u 余速利用系數(shù)余速利用系數(shù)0 0 表示本級利用上一級余速動能的份額表示本級利用上一級余速動能的份額1 1

29、 表示本級余速動能被下一級利用的份額表示本級余速動能被下一級利用的份額多級汽輪機中，本級多級汽輪機中，本級余速動能可被下一余速動能可被下一級部分或全部利級部分或全部利用用,表示其利用表示其利用程度程度本級噴嘴進口的初動能本級噴嘴進口的初動能hc0= 0(hc2)abv, (hc2)abv上一級的余速動上一級的余速動能能; 222221*2212000chchcEtt.37同理本級的余速損失中同理本級的余速損失中1 1hchc2 2部分是下一級噴嘴的進口部分是下一級噴嘴的進口初速動能，這部分能量將算到下一級，因此，如果不扣去初速動能，這部分能量將算到下一級，因此，如果不扣去1 1hchc2 2，

30、那么，那么1 1hchc2 2將既算在本級理想能量將既算在本級理想能量E E0 0內(nèi)，又算內(nèi)，又算在下級的在下級的E E0 0內(nèi)，這就重復了。內(nèi)，這就重復了。 一般地，調節(jié)級和排汽級的一般地，調節(jié)級和排汽級的為零為零, , 抽汽級為抽汽級為0.00.00.50.5，中間級為中間級為1.01.0余速利用系數(shù)余速利用系數(shù)的大小將影響到下一級的滯止狀態(tài)點。的大小將影響到下一級的滯止狀態(tài)點。輪周效率輪周效率u u計算公式的不同形式計算公式的不同形式 定義式定義式0uuwE.38 速度式：速度式：1122221 22 (coscos)uau cccc02atch式中：式中：c ca a為級的假想理想速度

31、，即假定級的滯止理想為級的假想理想速度，即假定級的滯止理想焓降全部在噴嘴中等比熵膨脹所獲得的理想速度。焓降全部在噴嘴中等比熵膨脹所獲得的理想速度。 能量平衡方式能量平衡方式 能損分析式：用來分析各種輪周損失所占比例較能損分析式：用來分析各種輪周損失所占比例較為方便為方便200tnbcuhhhhE22201101(1)cnbcunbcEhhhhE 輪周效率取決于三項損失系數(shù)輪周效率取決于三項損失系數(shù)n n、b b和和c2c2， 在噴嘴和動葉葉型選定后，在噴嘴和動葉葉型選定后，和和就就基本上確定了，影響輪周效率基本上確定了，影響輪周效率u u的主要因素的主要因素是余速損失系數(shù)是余速損失系數(shù)c2c2

32、，因此，應減少動葉出口，因此，應減少動葉出口的絕對速度的絕對速度c c2 2，同時提高余速利用系數(shù)。，同時提高余速利用系數(shù)。.40第四節(jié)第四節(jié) 速度比和輪周效率的關系速度比和輪周效率的關系.41一、最佳速度比一、最佳速度比假想速比假想速比-即輪周速度與級假想速度之比即輪周速度與級假想速度之比, ,級假想速度級假想速度-假想假想 在噴嘴中等熵膨脹時得到的出口在噴嘴中等熵膨脹時得到的出口速度速度最佳速比最佳速比-對應最高輪周效率的速比對應最高輪周效率的速比. .aauxc以假想動能的形式表示整以假想動能的形式表示整級滯止理想比焓降級滯止理想比焓降最佳假想速比最佳假想速比-對應最高輪周效率的假想速比

33、對應最高輪周效率的假想速比. .1opx0apx級的速比級的速比11uxc*2tahcttahchc2220*2*th.421.1.純沖動級最佳速比純沖動級最佳速比11cos()2opx2.2.反動級最佳速比反動級最佳速比11( )cosopx4.4.復速級復速級.43v可知，在輪周速度一定時，速比越大，級的焓降就可知，在輪周速度一定時，速比越大，級的焓降就越小。由此表明：越小。由此表明：在大致相等輪周速度下，反動級在大致相等輪周速度下，反動級的焓降小于沖動級。這樣，反動式機組的整機級數(shù)的焓降小于沖動級。這樣，反動式機組的整機級數(shù)明顯多于沖動式機組。明顯多于沖動式機組。v在相同的圓周速度在相同

34、的圓周速度u u，噴嘴速度系數(shù)和噴嘴出口汽，噴嘴速度系數(shù)和噴嘴出口汽流角的條件下，各自的最佳速比下：流角的條件下，各自的最佳速比下：.441.輪周損失包括哪些輪周損失包括哪些2.速度比和最佳速比速度比和最佳速比3.假想速比假想速比4.汽輪機的級汽輪機的級5.級的輪周效率級的輪周效率6.滯止參數(shù)滯止參數(shù)7.臨界壓比臨界壓比.45v 在進行汽輪機的級的熱力計算時，流入汽輪在進行汽輪機的級的熱力計算時，流入汽輪機的蒸汽流量機的蒸汽流量G、級前的蒸汽參數(shù)、級前的蒸汽參數(shù)P0和和t0以及級后以及級后的蒸汽壓力的蒸汽壓力P2,通常都是已知的或選定的。通常都是已知的或選定的。v 在選定了汽輪機的轉速在選定了

35、汽輪機的轉速n、氣流的初速度、氣流的初速度C0、級的平均直徑級的平均直徑dm和級的反動度后，就可以確定噴和級的反動度后，就可以確定噴嘴后的壓力嘴后的壓力p1.根據(jù)這些已知和選定的條件，就能根據(jù)這些已知和選定的條件，就能進行噴嘴葉柵和動葉柵主要尺寸的計算。進行噴嘴葉柵和動葉柵主要尺寸的計算。第五節(jié)第五節(jié) 級的流通部分尺寸的確定級的流通部分尺寸的確定一、葉柵的幾何參數(shù)和汽流參數(shù)一、葉柵的幾何參數(shù)和汽流參數(shù) 概念：由相同葉片構成的概念：由相同葉片構成的汽汽流通道的組合體。流通道的組合體。 葉柵型式葉柵型式 分類分類按反動度大按反動度大小來劃分小來劃分環(huán)形葉柵，汽輪機級中都是環(huán)形葉柵，汽輪機級中都是這

36、種葉柵這種葉柵直列葉柵直列葉柵展開在一個平面內(nèi)的葉柵叫平面葉柵展開在一個平面內(nèi)的葉柵叫平面葉柵亞音速葉柵：亞音速葉柵： MaMa0.80.8跨音速葉柵：跨音速葉柵： 0.8Ma1.20.8Ma1.2超音速葉柵：超音速葉柵： MaMa1.21.2根據(jù)葉柵中葉片排列形式來劃分根據(jù)葉柵中葉片排列形式來劃分沖動式葉柵：包括沖動式動葉柵和導沖動式葉柵：包括沖動式動葉柵和導向葉柵；向葉柵；反動式葉柵：包括噴嘴葉柵和反動度較大的反動式葉柵：包括噴嘴葉柵和反動度較大的動葉柵。動葉柵。按噴嘴出口、動葉按噴嘴出口、動葉進口的馬赫數(shù)來劃分進口的馬赫數(shù)來劃分.47在確定噴嘴尺寸時，首先應根據(jù)噴嘴的前后壓力比在確定噴嘴

37、尺寸時，首先應根據(jù)噴嘴的前后壓力比n n= =p p1 1/ /p p0 00 0的大小是否超臨界來確定噴嘴的型式。的大小是否超臨界來確定噴嘴的型式。 當當n n大于或等于大于或等于ncnc時，無一例外地采用漸縮噴嘴。時，無一例外地采用漸縮噴嘴。 當當n n小于小于ncnc較多時，例如較多時，例如n n0.30.3時，這時不得不時，這時不得不采用縮放噴嘴；采用縮放噴嘴； 而當而當0.30.3 PPrr（n ncrcr）時，隨著背壓）時，隨著背壓P P的減小，的減小，如圖如圖3 31 1所示，流量所示，流量G G沿沿CBCB線逐漸增加，可按下式線逐漸增加，可按下式計算（計算（1-251-25）式

38、）：）式）： （一）噴嘴初壓（一）噴嘴初壓P P0 0* *不變而背壓不變而背壓P P1 1變化時變化時G1G0n1G1cnG0c1p01v0p0v01.97（2）當PPr（ncr）時，流量達到臨界值并保持不變，如圖（3-1）中BA線即*0*0648. 0pAGGncr.98 （）兩種工況下，通過噴嘴的流量均為（）兩種工況下，通過噴嘴的流量均為臨界流量臨界流量 *0*0648. 0pAGncr*01*011648. 0pAGncr式中，下標式中，下標“1”為工況變動后的參數(shù)（以下為工況變動后的參數(shù)（以下均同）。均同）。（二）噴嘴初壓（二）噴嘴初壓P P0 0* *和背壓和背壓P P1 1同時變

39、化同時變化.99010001*0*0*01*011TTppppGGcrcr結論：流量變化只與噴嘴前的參數(shù)有關，與噴嘴結論：流量變化只與噴嘴前的參數(shù)有關，與噴嘴后的參數(shù)無關。后的參數(shù)無關。若把蒸汽當成理想氣體，利用其狀態(tài)方程若把蒸汽當成理想氣體，利用其狀態(tài)方程P/=RT，則上式可寫成，則上式可寫成.100（）兩種工況下，通過噴嘴的流量均小于臨（）兩種工況下，通過噴嘴的流量均小于臨界流量界流量*0*0648. 0pAGGncr*01*01111648. 0pAGGncr若忽略溫度的變化，則有若忽略溫度的變化，則有0011ppGGcrcr結論：流量變化與噴嘴前的滯止壓力成正比。結論：流量變化與噴嘴前

40、的滯止壓力成正比。.101 在大多數(shù)情況下，工況變動不太大時，可近似認為噴噴嘴前蒸汽溫度不變。于是上式可簡化為 *0*0111ppGG.102（）某一工況下為臨界流量，另一工況下?。ǎ┠骋还r下為臨界流量，另一工況下小于臨界流量，或變化相反于臨界流量，或變化相反0011*01*0*0*0111ppTTppGG例如，變工況前為臨界，變工況后為亞臨界時，例如，變工況前為臨界，變工況后為亞臨界時，則則111，所以所以.103二、縮放噴嘴的變工況特性u噴嘴初壓不變，背壓變化噴嘴初壓不變，背壓變化u噴嘴初終參數(shù)都變化噴嘴初終參數(shù)都變化圖圖34 縮放噴嘴的變工況縮放噴嘴的變工況 aGtGt cr1na1a

41、2G1G0a1ap01p0T0T01第一節(jié)第一節(jié) 噴嘴的變工況特性噴嘴的變工況特性（1）縮放噴嘴的變工況性能較差，只要偏離設計工）縮放噴嘴的變工況性能較差，只要偏離設計工況，效率就下降；漸縮噴嘴只有在壓比小于臨界壓比況，效率就下降；漸縮噴嘴只有在壓比小于臨界壓比試，效率才下降。試，效率才下降。（2）漸縮噴嘴變工況前后均為臨界時，噴嘴流量與）漸縮噴嘴變工況前后均為臨界時，噴嘴流量與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力成正比，與噴嘴前（滯止）噴嘴前蒸汽（滯止）壓力成正比，與噴嘴前（滯止）熱力學溫度的平方根成反比。熱力學溫度的平方根成反比。（3 3）漸縮噴嘴變工況前后均為亞臨界時，噴嘴流量）漸縮噴嘴變工況前后均為亞臨界時，噴嘴流量與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力與該工況下彭臺門系數(shù)與噴嘴前蒸汽（滯止）壓力與該工況下彭臺門系數(shù)的乘積成正比，與噴嘴前（滯止）熱力學溫度的平的乘積成正比，與噴嘴前（滯止）熱力學溫度的