汽輪機(jī)的工作原理(1)

1、教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo):了解蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中的流動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換過程；了解蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中的流動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換過程；了解級(jí)的了解級(jí)的結(jié)構(gòu)及作用和分類，掌握純沖動(dòng)度、沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)的概念，動(dòng)葉進(jìn)結(jié)構(gòu)及作用和分類，掌握純沖動(dòng)度、沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)的概念，動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形的繪制與計(jì)算，級(jí)的輪周功率和輪周效率，汽輪機(jī)級(jí)出口速度三角形的繪制與計(jì)算，級(jí)的輪周功率和輪周效率，汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失和級(jí)效率、級(jí)的內(nèi)功率計(jì)算。內(nèi)各項(xiàng)損失和級(jí)效率、級(jí)的內(nèi)功率計(jì)算。 知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：反動(dòng)度，沖動(dòng)級(jí)，反動(dòng)級(jí)蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)特性；蒸汽在反動(dòng)度，沖動(dòng)級(jí)，反動(dòng)級(jí)蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)特性；蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)特性；動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形；蒸汽

2、作用在動(dòng)葉上的力，動(dòng)葉中的流動(dòng)特性；動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形；蒸汽作用在動(dòng)葉上的力，輪周功率和輪周效率；汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失和級(jí)效率，級(jí)的內(nèi)功率，輪周功率和輪周效率；汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失和級(jí)效率，級(jí)的內(nèi)功率，級(jí)內(nèi)損失。級(jí)內(nèi)損失。重重 點(diǎn)：點(diǎn)：級(jí)的概念與分類，級(jí)的概念與分類，動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形；級(jí)的輪周功率、動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形；級(jí)的輪周功率、輪周效率及級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失。輪周效率及級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失。難難 點(diǎn)：點(diǎn)：動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形；級(jí)的輪周功率、輪周效率及級(jí)內(nèi)動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形；級(jí)的輪周功率、輪周效率及級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失的分析各項(xiàng)損失的分析。汽輪機(jī)外形汽輪機(jī)外形單缸、單排汽口汽輪機(jī)單缸、單排汽口汽輪機(jī)多

3、缸、多排汽口汽輪機(jī)多缸、多排汽口汽輪機(jī) 一一 、汽輪機(jī)的級(jí)、級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程汽輪機(jī)的級(jí)、級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 ：靜葉柵 動(dòng)葉柵 是汽輪機(jī)作功的最小單元。 能量轉(zhuǎn)換的主要部件是一組噴管和一圈動(dòng)葉，由它們組合而成的工作單元，稱為汽輪機(jī)的一個(gè)“級(jí)”。： 具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)時(shí)，首先具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)時(shí)，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動(dòng)能，然后進(jìn)入動(dòng)葉通道，在其中改變方向或速汽流的動(dòng)能，然后進(jìn)入動(dòng)葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時(shí)又膨脹加速，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速者既改變方向同時(shí)又膨脹加

4、速，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。 當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，由于受到動(dòng)葉通道形狀的限制當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，由于受到動(dòng)葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉片上，被稱為片上，被稱為沖動(dòng)力沖動(dòng)力。這時(shí)蒸汽在汽輪機(jī)的級(jí)所作的機(jī)械。這時(shí)蒸汽在汽輪機(jī)的級(jí)所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動(dòng)葉通道時(shí)其動(dòng)能的變化量。功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動(dòng)葉通道時(shí)其動(dòng)能的變化量。而這種級(jí)稱為沖動(dòng)級(jí)。而這種級(jí)稱為沖動(dòng)級(jí)。： 當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，一方面要改變方向，同時(shí)還要當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，一方面要

5、改變方向，同時(shí)還要膨脹加速，前者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力，后膨脹加速，前者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力，后 者會(huì)對(duì)葉片者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)反作用力，即產(chǎn)生一個(gè)反作用力，即反動(dòng)力反動(dòng)力。蒸汽通過這種級(jí)，兩種力。蒸汽通過這種級(jí)，兩種力同時(shí)作功。通常稱這種級(jí)為反動(dòng)級(jí)。同時(shí)作功。通常稱這種級(jí)為反動(dòng)級(jí)。 蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹時(shí)的理想焓降hb， 和在整個(gè)級(jí)的滯止理想焓降ht* 之比，即*tbmhhbnbbnbmhhhhhh*tmbhh*1tmnhhbh(一)沖動(dòng)級(jí)與反動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)復(fù)速級(jí)復(fù)速級(jí)反動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)1、純沖動(dòng)級(jí)（m=0） 特點(diǎn)：蒸汽在噴咀葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中不膨脹，只改變方 向。 P1=P2 h b=0

6、h*n=h*t 作功能力大，效率較低，C2較大。2、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)(0mP2 h b0 具有沖動(dòng)級(jí)作功能力大和反動(dòng)級(jí)效率高的特點(diǎn)。3、復(fù)速級(jí)（雙列沖動(dòng)級(jí)） 特點(diǎn)：蒸汽在噴咀中膨脹，在第一列動(dòng)葉柵中作一部分功，在固定的 導(dǎo)向葉柵中改變蒸汽流動(dòng)方向，在第二列動(dòng)葉柵內(nèi)繼續(xù)作功， 它的作功能力比單列沖動(dòng)級(jí)要大，但效率低，一般用于中、小 型機(jī)組上。沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)復(fù)速級(jí)復(fù)速級(jí) 特點(diǎn)：蒸汽一半在噴咀葉柵中膨脹，另一半在動(dòng)葉柵中膨脹。 P1P2 h b= h*n=0.5h*t 反動(dòng)級(jí)效率比沖動(dòng)級(jí)高，但作功能力較小。反動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)(二)壓力級(jí)與速度級(jí)壓力級(jí)壓力級(jí)以利用級(jí)組中合理分配的壓力降以利用級(jí)組中合理分配的壓

7、力降或焓降為主的級(jí)。（效率高，單列級(jí)）或焓降為主的級(jí)。（效率高，單列級(jí)）速度級(jí)速度級(jí)以利用蒸汽流速為主的級(jí)。（做以利用蒸汽流速為主的級(jí)。（做功能力大）功能力大） 雙列速度級(jí)雙列速度級(jí) 多列速度級(jí)多列速度級(jí)(三)調(diào)節(jié)級(jí)與非調(diào)節(jié)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)通流面積可以隨負(fù)荷變化的級(jí)。通流面積可以隨負(fù)荷變化的級(jí)。（第一級(jí)）（第一級(jí)）非調(diào)節(jié)級(jí)非調(diào)節(jié)級(jí)通流面積不隨負(fù)荷變化的級(jí)通流面積不隨負(fù)荷變化的級(jí)（第一級(jí)以后的各級(jí)）（第一級(jí)以后的各級(jí)） 復(fù)速級(jí)復(fù)速級(jí) 單列級(jí)單列級(jí) 四、研究級(jí)內(nèi)工作過程的基本方法四、研究級(jí)內(nèi)工作過程的基本方法 1.1.基本假設(shè)基本假設(shè) 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定的三元流動(dòng)的實(shí)際流

8、體。為了研究方便，特作如下假設(shè)假設(shè)： （1）蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是穩(wěn)定的：即在流動(dòng)過程中，通道中任意點(diǎn)的蒸汽參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變。 （2）蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是一元流動(dòng)：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)，其參數(shù)只沿流動(dòng)方向變化，而在與流動(dòng)方向相垂直的截面上不變化。 （3）蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng)：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)與外界沒有熱交換。 2 2、基本方程、基本方程 （1）連續(xù)性方程連續(xù)性方程 微分形式微分形式 （2 2）運(yùn)動(dòng)方程）運(yùn)動(dòng)方程 （3 3）能量方程）能量方程 （4 4）狀態(tài)方程）狀態(tài)方程AcG0dcdcAdAcdcRdxdpwchqch22211200RTpv .constpvk一

9、、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程一、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程 噴嘴的作用是讓蒸汽在其通道中流動(dòng)時(shí)得到膨脹加速，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。噴嘴是固定不動(dòng)的，蒸汽流過時(shí)，不對(duì)外作功，W = 0；同時(shí)與外界無熱交換，q = 0。則根據(jù)能量方程式 ，有 對(duì)于過熱蒸汽，可近似看做理想氣體，則上式可寫成： 2112002121ChCh)(1)(211100102021vpvpkkhhCC（一）噴嘴中的汽流速度（一）噴嘴中的汽流速度 1.1.噴嘴出口汽流的理想速度：噴嘴出口汽流的理想速度： 在進(jìn)行噴嘴流動(dòng)計(jì)算時(shí)，噴嘴前的參數(shù)是已知的條件。按等熵過程膨脹，根據(jù)能量方程，噴嘴出口汽流理想速度20t 10t 1chh2c或者201

10、1002121)(121CvpvpkkCtt 當(dāng)用下角0與1分別表示噴嘴進(jìn)出口處的狀態(tài)時(shí)，上式表明，蒸汽在噴嘴出口處的動(dòng)能是由噴嘴進(jìn)口和出口的蒸汽參數(shù)決定的，并和噴嘴進(jìn)口蒸汽的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)噴嘴進(jìn)口蒸汽動(dòng)能很小，并可忽略不計(jì)時(shí)，噴嘴出口的蒸汽流速僅是熱力學(xué)參數(shù)的函數(shù)。若噴嘴進(jìn)口蒸汽的動(dòng)能不能忽略不計(jì)，那么我們可以假定這一動(dòng)能是由于蒸蒸汽從某一假想狀態(tài)汽從某一假想狀態(tài)0 0* *等比熵膨脹到噴嘴進(jìn)口狀態(tài)等比熵膨脹到噴嘴進(jìn)口狀態(tài)0 0時(shí)所時(shí)所產(chǎn)生的產(chǎn)生的，在這一假想狀態(tài)下，蒸汽的初速為零。換言之，參數(shù)p0*、 v0*是以初速c0從p0、v0等比熵滯止到速度為零時(shí)的狀態(tài)，我們稱p0* 、 v0* 、

11、h0*等為滯止參滯止參數(shù)數(shù)。滯止參數(shù)在h-s圖上的表示如圖所示 。 上兩式可寫為：*20122nnthchc和)(1 121*01*0*01kktppvpkkc2.噴嘴出口汽流實(shí)際速度：噴嘴出口汽流實(shí)際速度： 實(shí)際流動(dòng)是有損失的，汽流實(shí)際速度小于汽流理想速度。通常用噴嘴速度系數(shù)來考查兩者之間的差別（通常取 = 0.97 )。這樣，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為2*1nnnhh11tcc蒸汽在噴嘴通道中流動(dòng)時(shí)，動(dòng)能的損失稱為 噴嘴損失，用 表 示 ： *22212121)1 ()1 (21(21nttnhccch）nh噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為噴嘴能量損失系數(shù)，用 表示n 影響速度系數(shù)的因素有：噴

12、嘴高度、葉型、汽道形狀、表面粗糙度、前后壓力等。 速度系數(shù)與葉高的關(guān)系曲線如下圖： 1 1、噴嘴、動(dòng)葉及汽流流動(dòng)特性噴嘴、動(dòng)葉及汽流流動(dòng)特性 動(dòng)葉以圓周速度動(dòng)葉以圓周速度u u旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)； 從噴嘴中以絕對(duì)速度從噴嘴中以絕對(duì)速度c c1 1流出的汽流相對(duì)于動(dòng)葉有一個(gè)相流出的汽流相對(duì)于動(dòng)葉有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相應(yīng)的相對(duì)速度對(duì)運(yùn)動(dòng)和相應(yīng)的相對(duì)速度w w1 1；流入本級(jí)動(dòng)葉；流入本級(jí)動(dòng)葉； 汽流以相對(duì)速度汽流以相對(duì)速度w w2 2離開動(dòng)葉，由于動(dòng)葉以圓周速度離開動(dòng)葉，由于動(dòng)葉以圓周速度u u旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，故其出口絕對(duì)速度為故其出口絕對(duì)速度為c c2 2；流入下級(jí)靜葉（噴嘴）；流入下級(jí)靜葉（噴嘴）； 由由c

13、c、w w、u u構(gòu)成速度三角形，如下圖。構(gòu)成速度三角形，如下圖。2 2、速度三角形的構(gòu)成速度三角形的構(gòu)成 動(dòng)葉入口速度三角形： c1 1 、w1 1、 u 動(dòng)葉出口速度三角形： c2 2、w2 2、 u符號(hào)說明符號(hào)說明: C1：噴嘴出口汽流的絕對(duì)速度：噴嘴出口汽流的絕對(duì)速度 w1：噴嘴出口汽流的相對(duì)速度：噴嘴出口汽流的相對(duì)速度 C2：動(dòng)葉出口汽流的絕對(duì)速度：動(dòng)葉出口汽流的絕對(duì)速度 w2：動(dòng)葉出口汽流的相對(duì)速度：動(dòng)葉出口汽流的相對(duì)速度 u：圓周速度。：圓周速度。12121117(2 4 )20 30沖動(dòng)級(jí)：一般情況下：一般情況下： 蒸汽在噴嘴中從壓力p0膨脹到出口壓力 p1，以速度c1流向動(dòng)葉

14、柵。當(dāng)蒸汽通過動(dòng)葉時(shí)，一般還要繼續(xù)膨脹，壓力由p1降到p2.如圖所示級(jí)的熱力過程，則此時(shí)級(jí)的滯止理想比焓降ht*為：sh0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhbbnthhh*近似認(rèn)為與hb相等*tbmhhhsh2p22h2thb1p1P1*1*h1h1*2h*bw12/2h0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhbs蒸汽在動(dòng)葉中的熱力過程蒸汽在級(jí)中的熱力過程22111111111111222222222222222cossinsinarcsinarccos2cossinsinarcsinarccoswcucucctgwcucwuw uwwtgcwu2221111222()22tt

15、mtbtwhhwhwhww 動(dòng)葉速度系數(shù)。動(dòng)葉損失： 22222112btbhwwhuzFzFuFb21P2P1c2c1abcdu蒸汽流過動(dòng)葉柵的汽流圖 作用在動(dòng)葉上的汽流力可歸結(jié)為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用在動(dòng)葉上的汽流力可歸結(jié)為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)機(jī)械功的切向力機(jī)械功的切向力( (又稱輪周力又稱輪周力) )和不產(chǎn)生機(jī)械和不產(chǎn)生機(jī)械功的軸向力。由動(dòng)量定律求得。利用速度三功的軸向力。由動(dòng)量定律求得。利用速度三角形關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。角形關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。 動(dòng)葉柵進(jìn)出口速度三角形11221122(coscos)( coscos)uFG wwG cc設(shè)設(shè)tt時(shí)間內(nèi)流過動(dòng)葉的蒸汽量為時(shí)間內(nèi)流過動(dòng)葉的蒸汽量為mm，切向和軸向的動(dòng)量，切向

16、和軸向的動(dòng)量變化為：變化為：絕對(duì)坐標(biāo)系：絕對(duì)坐標(biāo)系： 相對(duì)坐標(biāo)系：相對(duì)坐標(biāo)系：切向切向 切向切向軸向軸向 軸向軸向2211(coscos)m cc2211(sinsin)m cc2211(coscos)m ww2211(sinsin)m ww令令G=G=m/tm/t為單位時(shí)間內(nèi)通過動(dòng)葉通道的蒸汽質(zhì)量，由為單位時(shí)間內(nèi)通過動(dòng)葉通道的蒸汽質(zhì)量，由速度三角形可得到：速度三角形可得到：式中：全周進(jìn)汽：式中：全周進(jìn)汽：A Az z=d=dm ml lb b 部分進(jìn)汽：部分進(jìn)汽：A Az z=d=dm ml lb be e蒸汽對(duì)動(dòng)葉總作用力F Fb b112212112212(sinsin)()(sinsi

17、n)()zzzFG wwA ppG ccA pp22buzFFF 概念概念：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所作單位時(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所作出的機(jī)械功稱為輪周功率。出的機(jī)械功稱為輪周功率。 注意點(diǎn)：注意點(diǎn)：1kg蒸汽產(chǎn)生的輪周功蒸汽產(chǎn)生的輪周功Wu等于等于級(jí)的輪周有效比焓降級(jí)的輪周有效比焓降hu。 計(jì)算式計(jì)算式11221122200(coscos)(coscos)/uuunbcPWu wwu cckJkgGhhhhhkJkg 11221122(coscos)( coscos)uuPF uGu wwGu cckW 輪周功的意義：由噴嘴帶輪周功的意義：由噴嘴帶進(jìn)動(dòng)葉的蒸汽動(dòng)能與動(dòng)葉進(jìn)動(dòng)葉的蒸汽動(dòng)能與動(dòng)

18、葉獲得的蒸汽動(dòng)能之和，減獲得的蒸汽動(dòng)能之和，減去蒸汽離開動(dòng)葉所帶走的去蒸汽離開動(dòng)葉所帶走的動(dòng)能。動(dòng)能。2122cuuWh2112c2122c221212()wwuuWhl 利用速度三角形得利用速度三角形得 2222122112uWccww 級(jí)的做功能力，即輪周功的大小與動(dòng)級(jí)的做功能力，即輪周功的大小與動(dòng)葉進(jìn)出口汽流角葉進(jìn)出口汽流角1和和2有關(guān)，一般而有關(guān)，一般而言有言有 沖動(dòng)級(jí)：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較大，所以沖動(dòng)級(jí)：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較大，所以1和和2較小，做功能力較小，做功能力較大較大；反動(dòng)級(jí)：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較沖動(dòng)級(jí)小，所反動(dòng)級(jí)：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較沖動(dòng)級(jí)小，所以以1和和2較大，做功能力較大，做功能力較小較??；1

19、 1、國產(chǎn)汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法是什么？根據(jù)國產(chǎn)汽輪機(jī)型號(hào)的、國產(chǎn)汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法是什么？根據(jù)國產(chǎn)汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法，說明下列汽輪機(jī)的型號(hào)提供了汽輪機(jī)設(shè)備的哪些表示方法，說明下列汽輪機(jī)的型號(hào)提供了汽輪機(jī)設(shè)備的哪些基本特征？基本特征？（1）CC25-8.82/0.98/0.118-1（2）CB25-8.83/1.47/0.49（3）N300-16.7/537/5372 2、根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，如何劃分汽輪機(jī)級(jí)的、根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，如何劃分汽輪機(jī)級(jí)的類型？各種類型級(jí)的特點(diǎn)是什么？類型？各種類型級(jí)的特點(diǎn)是什么？3、已知汽輪機(jī)某級(jí)的理想焓降為84.3 kJ/kg，初始

20、動(dòng)能1.8 kJ/kg，反動(dòng)度0.04，噴嘴速度系數(shù) = 0.96，動(dòng)葉速度系數(shù) = 0.96，圓周速度為171.8 m/s，噴嘴出口角1 = 15，動(dòng)葉出口角2 =13，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：（1）噴嘴出口相對(duì)速度？ （2）動(dòng)葉出口相對(duì)速度？（3）繪出動(dòng)葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形。（4）輪周功率？一、級(jí)的輪周效率 定義：蒸汽在輪周上所做之功與整個(gè)級(jí)所消耗的蒸汽理想能量（級(jí)的理想能量）之比，即01EPuu222221*2212000chchcEttE0級(jí)的理想能量，它包括熱能和動(dòng)能兩部分，其表達(dá)式為*2200*220012122nnntmnatthhchhhcchh蒸汽在級(jí)內(nèi)的焓

21、降計(jì)算公式212222*221*chhhwhhhhcbbbbtmb2222100chhhchbntu級(jí)的有效焓降等于級(jí)的做功能力。輪周效率和速度比的定義210210221222112212000111coscos222cbncbnuatuuuEhhhEccccuchcWEh根據(jù)能量平衡，級(jí)的有效焓降為 單位蒸汽量流過某級(jí)所產(chǎn)生的輪周功與蒸汽在該級(jí)中理想可用能之比，稱為該級(jí)的輪周效率。速度比x1=u/c1反映了余速損失的大小假想速度比xa=u/ca,其中假想速度*2tahc輪周效率與噴嘴能量損失、動(dòng)葉能量損失和余速損失有關(guān)。能量損失與速度系數(shù)有關(guān)。葉柵確定以后，速度系數(shù)也就確定。余速損失最小，輪

22、周效率最大，如下圖。1c2c90211w2w1c2c90211w2w1c2c90211w2wu輪周效率與速度比之間的關(guān)系(一)純沖動(dòng)級(jí)的最佳速度比 2cos12cos0,cos180cos1cos2coscos22222011111211121112221121*221*221200010opamaopuuutnttttmxxxxxconstconstconstconstconstxxwwuhchhhchchcE1c2c90211w2w1c2c90211w2w1c2c90211w2w由圖可知：當(dāng)由圖可知：當(dāng) 290 時(shí)，時(shí)，c2最小，輪周效率最高，此時(shí)最小，輪周效率最高，此時(shí)的速度比即為最佳速

23、度比。由（的速度比即為最佳速度比。由（b）圖可知：）圖可知： 2cos111cuximop 最佳速度比的物理意義為：使動(dòng)葉出口的絕對(duì)速度最佳速度比的物理意義為：使動(dòng)葉出口的絕對(duì)速度c2的的方向角方向角 290 ，即軸向排汽，從而使，即軸向排汽，從而使c2值最小，輪周值最小，輪周效率最高時(shí)的速度比。效率最高時(shí)的速度比。 速度比速度比x1與輪周效率與輪周效率 的的關(guān)系可繪制成如右圖所關(guān)系可繪制成如右圖所示的曲線。它是一條拋示的曲線。它是一條拋物線。物線。 余速利用： 余速利用對(duì)輪周效率的影響：見右圖。a 提高了級(jí)的輪周效率。b 中間級(jí)效率曲線在最大值附近變化平穩(wěn)。c 使最佳速度比增大。理想速度比x

24、a：aacux Xa與x1的關(guān)系為：maxx11最佳理想速度比： 2cos11opopaxx(二)反動(dòng)級(jí)的最佳速度比1221*21*21, 5 . 0wcwcm葉型相同所以：11122122222121222221cos21111xxwwccwwccttu則由 可得：01xu11cos)(opx11cos21xxma將 u 與x1、xa的關(guān)系最佳速度比在不同的余速利用系數(shù)下隨反動(dòng)度的變化規(guī)律(三)速度級(jí)（復(fù)速級(jí)）的最佳速度比為便于分析，對(duì)速度級(jí)做如下假設(shè)：211221,00gbbgbb（1）蒸汽只在噴嘴中膨脹（2）在級(jí)中沒有能量損失（3）各個(gè)進(jìn)出口角度相等經(jīng)過同樣的分析可以得到：11cos41

25、)(opx4cos)(1opax最佳假想速度比為復(fù)速級(jí)和單列沖動(dòng)級(jí)的輪周效率與速度比的關(guān)系 (一一)葉柵損失葉柵損失 1.葉型損失葉型損失 （1）附面層中的摩擦損失）附面層中的摩擦損失 （2）附面層分離時(shí)的渦流損失）附面層分離時(shí)的渦流損失 （3）尾跡損失）尾跡損失 2.沖波損失沖波損失 3.葉端損失葉端損失 （1）端部附面層中的摩擦損失）端部附面層中的摩擦損失 （2）二次流損失）二次流損失 級(jí)內(nèi)損失主要有葉柵損失、余速損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失、濕汽損失等 （二）余速損失（二）余速損失 （三）扇形損失（三）扇形損失2chh2)(7 . 0bbdl0Eh （四）葉輪摩擦

26、損失（四）葉輪摩擦損失 fh vdukpf1)100(231Gphff0Ehffmnnatfeldxkpp1sin13 ( (五五) ) 部分進(jìn)汽損失部分進(jìn)汽損失 如果將噴嘴布置在隔板（或蒸如果將噴嘴布置在隔板（或蒸汽室）的整個(gè)圓周上，使蒸汽汽室）的整個(gè)圓周上，使蒸汽沿整個(gè)圓周進(jìn)汽，這種進(jìn)汽方沿整個(gè)圓周進(jìn)汽，這種進(jìn)汽方式稱為全周進(jìn)汽。式稱為全周進(jìn)汽。 為了增高噴嘴的高度，則將噴為了增高噴嘴的高度，則將噴嘴布置在部分圓周上，使蒸汽嘴布置在部分圓周上，使蒸汽沿部分圓弧進(jìn)汽，這種進(jìn)汽方沿部分圓弧進(jìn)汽，這種進(jìn)汽方式稱為部分進(jìn)汽。式稱為部分進(jìn)汽。 ehmnndtZe30)5 . 01 (1acewxEe

27、eeBhannssxEdSech01swehhh( (六六) )漏汽損失漏汽損失 hptnpptppppZvhAvcAG1*112upphGGhttttbbttttttvhldevcAG2*22)(utthGGh04 . 172. 1Elhbrt (七七)濕汽損失濕汽損失 (1)濕蒸汽在噴嘴中濕蒸汽在噴嘴中膨脹加速時(shí)，一部分蒸膨脹加速時(shí)，一部分蒸汽凝結(jié)成水滴，使作功汽凝結(jié)成水滴，使作功的蒸汽量減少。的蒸汽量減少。 (2)由于水滴本身不由于水滴本身不膨脹加速，所以懸浮在膨脹加速，所以懸浮在蒸汽中的水滴是依靠蒸蒸汽中的水滴是依靠蒸汽帶動(dòng)的，因此主汽流汽帶動(dòng)的，因此主汽流要消耗一部分動(dòng)能。要消耗一部

28、分動(dòng)能。 xh （3）水滴進(jìn)入動(dòng)葉時(shí)正好沖擊在動(dòng)葉進(jìn)口）水滴進(jìn)入動(dòng)葉時(shí)正好沖擊在動(dòng)葉進(jìn)口邊背弧上，阻止了葉輪的旋轉(zhuǎn)，從而消耗了邊背弧上，阻止了葉輪的旋轉(zhuǎn)，從而消耗了一部分輪周功去克服這個(gè)阻力，造成損失一部分輪周功去克服這個(gè)阻力，造成損失 (4)濕蒸汽在噴嘴中膨脹時(shí)，由于汽態(tài)變化濕蒸汽在噴嘴中膨脹時(shí)，由于汽態(tài)變化非?？?，蒸汽的一部分還來不及凝結(jié)成水，非?？?，蒸汽的一部分還來不及凝結(jié)成水，汽化潛熱沒有釋放出來，形成了過飽和蒸汽汽化潛熱沒有釋放出來，形成了過飽和蒸汽或稱過冷蒸汽，致使蒸汽的理想焓降減小，或稱過冷蒸汽，致使蒸汽的理想焓降減小，形成過冷損失。形成過冷損失。imxhxh)1 ( 為了提高濕蒸汽級(jí)的為了提高濕蒸汽級(jí)的效率和防止動(dòng)葉被水效率和防止動(dòng)葉被水滴侵蝕損壞，常采用滴侵蝕損壞，常采用下列兩種方法：一是下列兩種方法：一是采用去濕裝置，減少采用去濕裝置，減少濕蒸汽中的水分；二濕蒸汽中的水分；二是提高動(dòng)葉的抗侵蝕是提高動(dòng)葉的抗侵蝕能力。能力。1.1.靜葉損失靜葉損失hhn n2.2.動(dòng)葉損失動(dòng)葉損失hhb b3.3.余速損失余速損失hhc2c2