汽輪機(jī)原理(注冊(cè)公用設(shè)備工程師)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、 汽輪機(jī)原理汽輪機(jī)原理S t e a m t u r b i n e t h e o r y 同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院安恩科安恩科3汽輪機(jī)考試大綱3.1了解汽輪機(jī)的工作過(guò)程，熟悉各種級(jí)內(nèi)損失，掌握級(jí)的內(nèi)功率和內(nèi)效率的計(jì)算。3.2了解多級(jí)汽輪機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，掌握汽輪機(jī)及其裝置的評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，熟悉汽輪機(jī)的分類及選用。3.3.了解汽輪機(jī)的變工況特性及初終參數(shù)變化對(duì)汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響，熟悉供熱汽輪機(jī)的工況圖。3.4熟悉凝汽系統(tǒng)和設(shè)備的工作過(guò)程，掌握凝汽器的傳熱與真空計(jì)算方法。3.5熟悉汽輪機(jī)軸封、油、循環(huán)冷卻水等輔助系統(tǒng)的組成和功能。 汽輪機(jī)汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)

2、，也用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等； 1884年英國(guó)的Charles Parsons制成了世界上第一臺(tái)實(shí)用的反動(dòng)式汽輪機(jī)； 目前運(yùn)行最大汽輪機(jī)容量為1300MW； 電力彈性系數(shù)：電力彈性系數(shù)：是指一段時(shí)間內(nèi)電力消費(fèi)增長(zhǎng)速度與國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)速度的比值，電力彈性系數(shù)大于1,說(shuō)明能源生產(chǎn)是超前發(fā)展的。美國(guó)的電力彈性系數(shù)為，俄羅斯為1.28，日本為1.12，中國(guó)為1.73。一、汽輪機(jī)級(jí)工作過(guò)程（考試大綱3.1，復(fù)習(xí)資料PP79-85） 沖動(dòng)力：當(dāng)汽流在動(dòng)葉汽道內(nèi)不膨脹加速，而只隨汽道形狀改變其流動(dòng)方向時(shí)，汽流改變流動(dòng)方向?qū)ζ浪a(chǎn)生的離心力，叫做沖動(dòng)力。 沖動(dòng)級(jí)：依靠沖動(dòng)力推動(dòng)的級(jí)，

3、叫做沖動(dòng)級(jí)。c0uc1噴嘴動(dòng)葉沖動(dòng)級(jí)汽道中蒸汽流動(dòng)情況 反動(dòng)力：汽流在動(dòng)葉中膨脹加速流出汽道時(shí)，對(duì)動(dòng)葉柵將施加一個(gè)與汽流流出方向相反的反作用力，這個(gè)反作用力叫做反動(dòng)力。 反動(dòng)級(jí)：主要依靠反動(dòng)力做功的級(jí)，叫做反動(dòng)級(jí)。w1w2uFrFi蒸汽膨脹對(duì)動(dòng)葉的作用力 級(jí)熱力過(guò)程如左圖所示。下標(biāo)0表示噴嘴進(jìn)口狀態(tài)，1表示噴嘴出口狀態(tài)，2表示動(dòng)葉出口狀態(tài)，n表示噴嘴，b表示動(dòng)葉，上標(biāo)*表示滯止?fàn)顟B(tài)。 反動(dòng)度：蒸汽在動(dòng)葉汽道內(nèi)膨脹時(shí)的理想焓降與整個(gè)級(jí)的滯止理想焓降之比。sh0*021P0*P0P1P2hn*ht*hbhb*tbmhh 純沖動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度等于零。 帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度為0.050.20。 復(fù)速級(jí)

4、：由噴嘴葉柵、第一列動(dòng)葉柵、導(dǎo)向葉柵和第二列動(dòng)葉柵組成，蒸汽在動(dòng)葉柵中不膨脹，僅沖動(dòng)力做功。p1p2p0c0c1c2p0c1c2c0p1p2p0p1p2c0c1c2c2純沖動(dòng)級(jí)帶反動(dòng)度沖動(dòng)級(jí)復(fù)速級(jí)沖動(dòng)級(jí)中蒸汽壓力和速度變化示意圖 反動(dòng)級(jí)：反動(dòng)度等于0.5的級(jí)。p0p1p2c0c1c2反動(dòng)級(jí)中蒸汽壓力和速度變化示意圖 速度級(jí)：以利用蒸汽流速為主的級(jí)。 壓力級(jí)：以利用級(jí)組中合理分配的壓力降或焓降為主的級(jí)。 調(diào)節(jié)級(jí)：噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的第一級(jí)。 級(jí)是汽輪機(jī)中最基本的工作單位。 級(jí)由靜葉柵（噴嘴葉柵）和動(dòng)葉柵組成。葉形是葉片的橫截面形狀。環(huán)形葉柵是葉形相同的葉片以相同的間隙和角度排列在同一回轉(zhuǎn)面上。平面葉

5、柵是環(huán)形葉柵與平均直徑的圓柱/圓錐面的交面展開在平面上。噴嘴葉柵（靜葉柵）是蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為一定方向的動(dòng)能的環(huán)形葉柵，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中它靜止不動(dòng)。動(dòng)葉柵是蒸汽的動(dòng)能和熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的環(huán)形葉柵，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中它繞軸作圓周運(yùn)動(dòng)?；靖拍畹冉孛嫒~片：葉型沿葉高不變，否則稱為變截面葉片。超音速葉柵：M1.2的葉柵，這時(shí)汽道斷面由進(jìn)口到出口，先收縮而后擴(kuò)張，呈縮放形。葉柵的中弧線：葉型線內(nèi)切圓圓心的連線。前緣點(diǎn)/后緣點(diǎn)：葉型中弧線與葉型表面的前、后交點(diǎn)。相對(duì)節(jié)距：節(jié)距與弦長(zhǎng)比。相對(duì)高度：葉高與弦長(zhǎng)比。徑高比：直徑與葉高比。葉型進(jìn)口角：葉型中弧線在前緣點(diǎn)的切線與葉柵前額線之間的夾角。葉型出口角：葉型中

6、弧線在后緣點(diǎn)的切線與葉柵后額線之間的夾角。葉柵安裝角：葉柵額線與弦線之間的夾角。沖角：葉型進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差，葉型進(jìn)口角大于汽流角時(shí)，沖角為正，反之為負(fù)。葉柵損失：平面葉柵中的汽流流動(dòng)損失，它包括葉型損失和端部損失。噴嘴能量損失和動(dòng)葉能量損失即為葉型損失。葉型損失： （1）葉型邊界層的磨擦損失摩擦損失與表面粗糙度和壓力分布有關(guān)。加速汽流和減小氣流流經(jīng)的表面積可以使摩擦損失減小。 （2）邊界層脫離引起的渦流損失汽流擴(kuò)壓段的動(dòng)能一部分要轉(zhuǎn)換為壓力能，又要克服摩擦力，當(dāng)動(dòng)能在附面層中沿弧段下降到零時(shí)，只能被后面的汽流推擠出原來(lái)的位置，產(chǎn)生倒流使汽流脫離壁面，形成漩渦，造成漩渦損失。 （3）尾跡損

7、失葉柵出口邊總有厚度，在凸凹兩個(gè)葉型面上附面層的相互作用下，葉片出口邊會(huì)形成漩渦區(qū)，成為尾跡，尾跡的汽流速度比主流速度低得多，使整個(gè)汽流的動(dòng)能遭受損失，稱為尾跡損失。尾跡損失與出口邊厚度成正比，與葉柵喉部端面寬度成反比。 （4）流道中有超音速時(shí)可能存在激波損失汽流經(jīng)過(guò)沖波后，壓力會(huì)突然升高，流速顯著下降。端部損失： （1）端面邊界層中的磨擦損失 （2）端面的二次流損失邊界層中流速小，離心力不足以克服凹弧到背弧的壓力差，于是汽流在上下端面的附面層中產(chǎn)生了自凹弧到背弧的橫向流動(dòng)，即二次流，二次流使附面層厚度增大，在背弧與上下端面的交界處形成兩個(gè)方向相反的漩渦區(qū)，造成二次流損失。影響端部損失的主要因

8、素是相對(duì)高度。汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失：（1）葉高損失：ulhlah系數(shù)a，對(duì)單列級(jí)a=1.2，對(duì)雙列級(jí)a=2葉柵高度l，對(duì)單列級(jí)為噴嘴高度，對(duì)雙列級(jí)為各列葉柵的平均高度（mm）若l12mm，其頂部與根部的漩渦將會(huì)合并充滿整個(gè)汽道中，使葉高損失劇增，這是應(yīng)采用部分進(jìn)汽。只有l(wèi)15mm，才可有效的減小葉高損失。（2）扇形損失：環(huán)形葉柵的節(jié)距和進(jìn)汽角沿葉高會(huì)偏離平均直徑處的設(shè)計(jì)最佳值，在等截面直葉片級(jí)的軸向間隙中，還會(huì)產(chǎn)生徑向流動(dòng)損失，這些損失總稱扇形損失。027 . 0Edlhbb式中l(wèi)b動(dòng)葉高度db 動(dòng)葉平均直徑（3）葉輪摩擦損失葉輪與隔板、汽缸壁之間的蒸汽，由于粘性，蒸汽微團(tuán)之間及其與葉輪之間的摩擦帶

9、動(dòng)汽室內(nèi)蒸汽運(yùn)動(dòng)需要消耗一部分輪周功；同時(shí)由于葉輪與隔板間隙中的蒸汽旋轉(zhuǎn)速度不同，產(chǎn)生的離心力不同，因而在葉輪兩側(cè)的子午面內(nèi)形成了漩渦區(qū)，這除了增大摩擦阻力外，它本身要消耗一部分輪周功。vdukPDPhfff110036002311式中 k1=1.01.3，u圓周速度(m/s)，d級(jí)的平均直徑（m），v 汽室中蒸汽的平均比容(m3/kg)，D1 級(jí)的進(jìn)汽量（kg/s）。（4）部分進(jìn)汽損失部分進(jìn)汽損失由鼓風(fēng)損失和斥汽損失組成。a、鼓風(fēng)損失動(dòng)葉進(jìn)入無(wú)噴嘴區(qū)段時(shí)，動(dòng)葉兩側(cè)與停滯蒸汽的摩擦、葉輪將非工作蒸汽從一側(cè)鼓到另一側(cè)所消耗的功。vudlekPDPhwww11001360035 . 121式中 k

10、2=0.4，u圓周速度(m/s)，d級(jí)的平均直徑（m），v 汽室中蒸汽的平均比容(m3/kg)，D1 級(jí)的進(jìn)汽量（kg/s），e 部分進(jìn)汽度。b、斥汽損失動(dòng)葉進(jìn)入噴嘴區(qū)段，高速汽流排斥停滯蒸汽、噴嘴組沿圓周速度方向兩側(cè)發(fā)生漏氣和吸汽，這些損失統(tǒng)稱斥汽損失。*2211. 0tuanshmxAlBh式中 B2，l2 動(dòng)葉片的寬度和高度（m），An靜葉片的出口面積(m2)，m 靜葉片的組數(shù)。部分進(jìn)汽損失系數(shù)*0tsswwswehhEh（5）漏汽損失h一部分蒸汽Gp通過(guò)隔板汽封漏入葉輪與隔板的汽室中，蒸汽在每個(gè)汽封齒中的流動(dòng)情況類似于蒸汽在漸縮噴嘴中的流動(dòng)；一部分蒸汽Gt不通過(guò)動(dòng)葉汽道而漏到級(jí)后，根據(jù)

11、蒸汽混合的熱量平衡方程：2022GhhGhGhGGGtptp 級(jí)后蒸汽平均焓為：02221hGGhGGhGGGGhtptp 漏氣損失為：202222hhGGhhGGhhhtp （6）濕汽損失hx高速蒸汽帶動(dòng)低速水滴要消耗一部分動(dòng)能。濕蒸汽在噴嘴中快速膨脹，使蒸汽的一部分來(lái)不及凝結(jié)，形成過(guò)冷蒸汽，使級(jí)的理想焓降減小。水滴與蒸汽方向不同，撞擊噴嘴和動(dòng)葉造成損失。上述這些統(tǒng)稱濕氣損失。用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：umxxumxxEhhxh110mx級(jí)前后的平均蒸汽干度。級(jí)的有效焓降、相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率分別為：3600/12102102*2200111iiirixeflcbnxeflcbntxeflcbntihD

12、PEhhhhhhhhhhhEhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhch二、多級(jí)汽輪機(jī)（考試大綱3.2，復(fù)習(xí)資料PP85-95）中壓機(jī)組總焓降約為1260kJ/kg，超高壓機(jī)組的總焓降為16802100kJ/kg，這樣大的焓降僅靠單級(jí)無(wú)法來(lái)完成，因此，采用多級(jí)汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：1、多級(jí)汽輪機(jī)每級(jí)的焓降較小，有可能使速度比設(shè)計(jì)在最佳速度比附近，同時(shí)c1小、u也小，即直徑小，葉高或部分進(jìn)汽度相應(yīng)大，這些都是效率增大；2、各級(jí)余速動(dòng)能可以部分的被利用；3、多級(jí)汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；4、多級(jí)汽輪機(jī)前面級(jí)的損失部分的被后面各級(jí)所利用。水蒸汽等壓線上某一點(diǎn)的斜率等于該點(diǎn)的絕對(duì)

13、溫度，所以過(guò)熱區(qū)等壓線隨絕對(duì)溫度的增大而呈擴(kuò)散狀。等壓線之間的垂直距離，即焓降隨著熵的增加而增加。重?zé)岈F(xiàn)象：多級(jí)汽輪機(jī)的損失能提高它下一級(jí)的蒸汽溫度，使下一級(jí)的等熵焓降在相同的壓差下比前級(jí)無(wú)損失時(shí)的等熵焓降略有增加，這種現(xiàn)象成為重?zé)岈F(xiàn)象。1p2p3p4p5phsHtht1ht2ht3ht4ht，2ht，3ht，4hi，1hi，2hi，3hi，4Hi前級(jí)無(wú)損失和有損失時(shí)的理想焓降分別為：1432114321tttttniittttttHhhhhhhhhhH重?zé)嵯禂?shù)為：tttniitHQHHh1汽輪機(jī)的有效焓降4,3 ,2,1 ,iiiiihhhhH則整機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率為：tiTriHH各級(jí)平均的相

14、對(duì)內(nèi)效率：tiniitiaveriHHhH11可以看出，重?zé)岈F(xiàn)象使汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率高于各級(jí)平均的相對(duì)內(nèi)效率。但并不是說(shuō)越大，汽輪機(jī)的效率就越高。重?zé)釗p失越大是由于損失增大所致，重?zé)嶂荒芑厥湛倱p失的一部分，并不能補(bǔ)償損失的全部，所以，重?zé)嵯禂?shù)越大，整機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率就越低。重?zé)崃繛閾p失轉(zhuǎn)化而來(lái)，它等于各級(jí)熵增與絕對(duì)溫度的乘積，即：nssTTnnssnTTssTTQntnntnntnn112212000000汽輪機(jī)中蒸汽等熵膨脹終點(diǎn)的溫度和熵。0,sTtnns汽輪機(jī)中排汽狀態(tài)點(diǎn)的熵。tntnHssTT200級(jí)數(shù)為無(wú)窮大時(shí)的重?zé)嵯禂?shù)：nn11汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的節(jié)流損失：進(jìn)汽速度4060m/s，進(jìn)汽機(jī)

15、構(gòu)節(jié)流引起的壓力損失p0=0.030.05p0。中低壓缸用連通管連接，由于摩擦引起的壓力損失為連通管壓力的23%。進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的節(jié)流損失與管道長(zhǎng)度、閥門型線、蒸汽室形狀和蒸汽速度有關(guān)。排氣管中的壓力損失：汽輪機(jī)末級(jí)后的靜壓力高于凝汽器內(nèi)的靜壓力，該壓力降稱為排氣管損失。排汽管損失取決于排汽管中的汽流速度、排氣管的結(jié)構(gòu)形式和型線。由下式計(jì)算：cexcccpcppp2100排汽速度凝汽機(jī)組取100120m/s，背壓機(jī)組取4060m/s。exc阻力系數(shù)，0.050.1當(dāng)進(jìn)入排汽管的汽流速度較低，即M0.3時(shí)，就必須考慮其壓縮性，但仍然有：1exexexex機(jī)械損失：汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)克服徑向軸承、推力軸承

16、的摩擦力及帶動(dòng)調(diào)速器、主油泵等所消耗的一部分功率。汽輪機(jī)機(jī)械效率為：iaxiaxaxPPPP1在一定轉(zhuǎn)速下，汽輪機(jī)的機(jī)械損失近似為一常數(shù)，因此，汽輪機(jī)的機(jī)械效率隨著內(nèi)功率的增大而增大。汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率：汽輪機(jī)的有效焓降與理想焓降之比，簡(jiǎn)稱內(nèi)效率。tiriHH36000iiHDP無(wú)回?zé)釙r(shí)的內(nèi)功率：有回?zé)釙r(shí)的內(nèi)功率：niiiiHDP13600蒸汽理想焓降內(nèi)功率Pi（有效焓降）電功率Pel軸功率Paxriaxg汽輪機(jī)的軸端功率：axiaxPP發(fā)電機(jī)出線端功率：gaxelPP相對(duì)電效率：gaxrielr,循環(huán)的理想熱效率（無(wú)回?zé)?，回?zé)幔篺wtctthhHhhH00,汽耗率：機(jī)組每生產(chǎn)1kWh電能所

17、消耗的蒸汽量elPDd0熱耗率：機(jī)組每生產(chǎn)1 kWh電能所需的熱量crrrrfwhhDDhhdq,00絕對(duì)電效率：elrtela,.汽輪機(jī)的分類：1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)抽凝式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)抽汽背壓式汽輪機(jī)多壓式汽輪機(jī)3、按主蒸汽壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.121.5中壓汽輪機(jī)24高壓汽輪機(jī)610超高壓汽輪機(jī)1214亞臨界壓力汽輪機(jī)1621超臨界壓力汽輪機(jī)2527超超臨界壓力汽輪機(jī)2832汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法：汽輪機(jī)型號(hào)的組成為：水的臨界參數(shù)：22.1MPa，374C XX - XX - XX變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)

18、MPa/C/C額定功率MW型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī),主蒸汽壓力為16.7MPa，主蒸汽溫度為538C,再熱蒸汽溫度538C。汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表：代號(hào)型式代號(hào)型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動(dòng)式CC兩次調(diào)整抽汽式HN核電汽輪機(jī)三、汽輪機(jī)變工況特性（考試大綱3.3，復(fù)習(xí)資料PP95-100）偏離設(shè)計(jì)工況的運(yùn)行工況叫做汽輪機(jī)的變動(dòng)工況。研究變動(dòng)工況的目的在于分析汽輪機(jī)在不同工況下的效率，各項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及主要零部件的受力情況，以保證汽輪機(jī)在這些工況下的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。級(jí)前后壓力與流量的關(guān)系：（1）設(shè)計(jì)工況和變動(dòng)工況均為臨界工況級(jí)

19、在臨界工況下工作，其噴嘴或動(dòng)葉中有臨界狀態(tài)存在a、噴嘴在臨界狀態(tài)*01*01*0*0*0*011xTxTppGGcrcr認(rèn)為溫度不變，同時(shí)不考慮干度變化 b、動(dòng)葉在臨界狀態(tài)kkcrcrppRTkkwppGG1*11*11*1*111112*0*011ppGGcrcr動(dòng)葉前實(shí)際壓力與滯止壓力之比*111ppkkkkkkbbcrcrTTppAwAwGG1121111211*11*1*1*111111111若近似認(rèn)為*11*1TT *1*111ppGGcrcr同時(shí)又因?yàn)?11*1*11pppp當(dāng)動(dòng)葉在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，其流量不僅與動(dòng)葉前的滯止壓力成正比，而且與動(dòng)葉前的實(shí)際壓力成正比。111*1*11

20、1ppppGGcrcr所以即這時(shí)若用噴嘴的氣動(dòng)參數(shù)表示臨界流量比，可得：1nn即111*0*01pppp當(dāng)級(jí)在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，不論臨界狀態(tài)是發(fā)生在噴嘴中還是動(dòng)葉中，其流量均與級(jí)前滯止壓力或?qū)嶋H壓力成正比，而與級(jí)后壓力無(wú)關(guān)。111*0*011ppppGGcrcr故有用噴嘴的進(jìn)口流量比，同理可得：001*0*011ppppGGcrcr（2）設(shè)計(jì)工況及變動(dòng)工況均為亞臨界狀態(tài)mcrcrcrcrTTppppppppGG11110102202220221012212011當(dāng)級(jí)在亞臨界狀態(tài)下工作時(shí)，通過(guò)級(jí)的流量與級(jí)前、后的壓力均有關(guān)01022202212011TTppppGG假設(shè)級(jí)的反動(dòng)度變化為零，同時(shí)級(jí)

21、前后壓力的平方差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓力差的平方時(shí)，有：（3）設(shè)計(jì)工況和變動(dòng)工況一個(gè)為亞臨界狀態(tài)，另一個(gè)為臨界狀態(tài)首先確定級(jí)的臨界流量工況，然后按兩種工況為臨界或亞臨界分別進(jìn)行計(jì)算。再由流量比直接寫出與級(jí)的前后壓力的關(guān)系。級(jí)組前、后壓力與流量的關(guān)系：級(jí)組：若干個(gè)流量相等的相鄰級(jí)的組合。級(jí)組可以看作一個(gè)當(dāng)量噴嘴 。級(jí)組臨界壓力：級(jí)組中某一級(jí)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)的級(jí)組出口壓力。假設(shè)級(jí)組的最大初壓為p0m，相應(yīng)的最大臨界流量為G0m 。mpp010mpp022級(jí)組前壓力的相對(duì)值級(jí)組后壓力的相對(duì)值mmGG01ppcrgcrg流量的相對(duì)值機(jī)組的臨界壓力比試驗(yàn)證明：工況變動(dòng)時(shí)，級(jí)組前后的壓力與流量的關(guān)系可用斯托多拉流量錐表

22、示，即0、2、m組成流量錐。級(jí)數(shù)越多，級(jí)組的臨界壓力比就越小。初參數(shù)不同的同一級(jí)組具有相同的臨界壓力比。不同級(jí)數(shù)的級(jí)組具有不同的臨界壓力比 。 22122212211122121122212121211111001111ppppppppppppppppGGGGGGGGcrgcrgcrgcrgcrgcrgcrgcrgmmmm這就是級(jí)組處于亞臨界工況時(shí)的流量比。根據(jù)橢圓曲線的解析解：12000220crgcrgm01022212212111TTppppGG亞臨界變工況的流量比與級(jí)組前后壓力平方差的開方成正比。如果變工況級(jí)組中的末級(jí)均到達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)，假設(shè)級(jí)組由三級(jí)組成,如圖P0P1P2P3P4P5P

23、6G4144411TTppGG對(duì)第二級(jí)有：22144121224222412211ppppTTppppGG無(wú)窮級(jí)數(shù)時(shí)的弗留格爾公式0012211ppppGG類似方法可以證明：若級(jí)組處于臨界狀態(tài)，則通過(guò)級(jí)組的流量與該級(jí)組中所有各級(jí)級(jí)前壓力成正比。對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，除過(guò)最后二、三級(jí)前的級(jí)組，級(jí)數(shù)多、級(jí)的壓力比很小，弗留格爾公式可簡(jiǎn)化為：1111ppGG其流量均與級(jí)前壓力成正比。最后幾級(jí)在亞臨界工況下需用精確公式計(jì)算。級(jí)組壓力與流量公式的應(yīng)用條件： 1、通過(guò)同一級(jí)組中各級(jí)的流量相等或級(jí)組中只有正常運(yùn) 行的回?zé)岢槠c(diǎn)； 2、級(jí)組中各級(jí)的通流截面保持不變； 3、通過(guò)各級(jí)的汽流是一股均質(zhì)流； 4、弗留格爾

24、公式只適用于無(wú)窮級(jí)數(shù)的情況，有限級(jí)數(shù)時(shí)的精確計(jì)算要考慮相應(yīng)的臨界壓力比。nlelDPdD11d汽輪發(fā)電機(jī)功率與汽耗量之間的關(guān)系稱為汽輪機(jī)的汽耗特性，這種關(guān)系的曲線稱為汽輪機(jī)的工況圖。1、節(jié)流調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)的工況圖：nlD汽耗微增率空載汽耗量節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的工況圖近似為直線，但不通過(guò)原點(diǎn)。nlelDPdD11deelP噴嘴調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)的工況圖：過(guò)負(fù)荷段的汽耗微增率經(jīng)濟(jì)功率噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的汽耗量曲線呈波折形狀，試驗(yàn)證明可近似看作折線。功率小于經(jīng)濟(jì)功率時(shí)：功率大于經(jīng)濟(jì)功率時(shí)：eelelnleelPPdDPdD11nlelDPdD11deelP3、旁通調(diào)節(jié)凝汽式汽輪機(jī)的工況圖過(guò)負(fù)荷段的汽耗微增率

25、經(jīng)濟(jì)功率功率小于經(jīng)濟(jì)功率時(shí)，旁通閥未開，各曲線規(guī)律與節(jié)流調(diào)節(jié)相同：功率大于經(jīng)濟(jì)功率時(shí)，旁通閥投入工作，由于旁通閥的節(jié)流損失，使機(jī)組的效率下降，汽耗率顯著增加：eelelnleelPPdDPdD113600ritiHDP000000360036003600ppHDppHDppDHPrittririti1、初溫、背壓不變，初壓變化時(shí)對(duì)功率的影響蒸汽初終參數(shù)波動(dòng)對(duì)功率和經(jīng)濟(jì)性的影響： 初壓變化，調(diào)節(jié)閥開度不變，則流量變化。 對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)或調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴中達(dá)到臨界狀態(tài)，并認(rèn)為相對(duì)內(nèi)效率不變0010200001020000136003600ppppHpPPorpppppDppHDPtiiririti00

26、00ppDpDri00102000ppppppHkkt初壓變化時(shí)保持流量不變，則調(diào)節(jié)門開度發(fā)生變化。這時(shí)功率的變化只是理想焓降的變化所引起。 在一定的背壓下，功率的變化值與初壓的改變量成正比，背壓越大，初壓改變對(duì)功率的影響越大，初壓越大，初壓改變對(duì)功率的影響越小。001020200102003600pppppDPorppppHpPPriiitii初壓變化時(shí)保持功率不變，則流量的改變量為00000020021136003600ppppHHDDorppHPppHHPDririttritriittrii 對(duì)于噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)，可忽略節(jié)流損失，即認(rèn)為相對(duì)內(nèi)效率不變。 對(duì)于節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)，功率一定時(shí)，初壓

27、的升高時(shí)，由于理想焓降增加與節(jié)流效率降低二者互相補(bǔ)償，因此，流量基本保持不變001ppHHDDttfwritritihhHQHDP036003600初溫變化時(shí)，功率改變量為2、初壓、背壓不變，初溫變化時(shí)對(duì)功率的影響初溫變化時(shí)，不僅對(duì)功率有影響，對(duì)工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的吸熱量也有影響000000000000200001113600ttthhhtHHPPortthhHtthhhHttHhhQPririfwttiirifwtfwrittfwrii0000000102001020%503011503011111thhcTPPSimplytcthTHppRkkTHppRTkkHrifwpiiriptkktkki

28、初溫變化時(shí)保持功率不變，則流量的改變量為eltpelPKKP001新汽參數(shù)變化時(shí)，功率改變量為00000020021136003600ttttHHDDorttHPttHHPDririttritriittrii求臨界壓力bbcrcrcrcrcrcrbbtAGkwppkwAGw22222223、初壓、初溫不變，背壓變化時(shí)對(duì)功率的影響背壓變化，功率變化主要表現(xiàn)在最后一級(jí)，假設(shè)末級(jí)設(shè)計(jì)工況為臨界狀態(tài)222222222cos12122uwwwwwwhcrcrcrcrckkcrcrcrtpppkkH1222211（1）背壓由臨界壓力升高（假設(shè)流量不變）理想焓降為：mcritixhHGP2末級(jí)出口余速損失變

29、化由速度三角形得：222222222cos12122uwwwppwhcrcrncrcrcncrcrcrppww1222222根據(jù)連續(xù)性方程：熱力過(guò)程為多變過(guò)程：2222wwAGcrcrb末級(jí)出口余速損失變化可寫為：汽輪機(jī)功率改變量為：1cos1121111222*222212222ncrcrncrcrricrmippwuppppwxGP根據(jù)能量守恒：mcrixwwGuP22222coscos（2）背壓由臨界壓力降低（蒸汽流量不變）蒸汽在動(dòng)葉末級(jí)斜切部分膨脹，末級(jí)進(jìn)口速度三角形和其他各級(jí)功率不變，末級(jí)功率增量取決于末級(jí)動(dòng)葉出口相對(duì)速度的變化：kkcrcrtcrppkwHww12222222211

30、222212222sinsinwwppcrkcr功率變化為：汽流偏轉(zhuǎn)角為：mcrcrcrixppppGuwP*2222*221222cossin12111通用曲線：?jiǎn)挝徽羝髁抗β实母淖兞颗c背壓流量比的關(guān)系曲線。GpfppfGPcri222末級(jí)功率增量只與末級(jí)出口壓力動(dòng)葉臨界壓力比有關(guān)：為了衡量汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，將正常運(yùn)行條件下的機(jī)組熱耗換算到額定參數(shù)下的熱耗值。ntnntqqqqqqq14、熱耗和功率修正曲線對(duì)于功率，同理有功率綜合修正系數(shù)：neleltelnelelneltelPPPPPPP1cfwrrpntntnpntnpnnqqqqqqqqqqqqqq 00熱耗綜合修正系數(shù)為：cfw

31、rrpneleltneleltnelelpneleltnelelpnelelnelelPPPPPPPPPPPPPP00對(duì)于一次中間再熱機(jī)組：hrrfhrrfssssshhthQ00gaxricHHgaxricHelHelTTTqsTTDPsDTQPQq（1）熱耗修正值的計(jì)算ririricccHHHriricHcHcHHcririccHHTTTTTTTTTTTTTTqqqTTqTTqq111%100假設(shè)機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率不變，熱耗改變量為：僅排汽壓力發(fā)生改變時(shí)：elelPPqqgaxricHelsTTDP（2）功率修正值的計(jì)算DDDsssssTTTTTTDDPPriricHcHHelel11%

32、100四、汽輪機(jī)凝氣設(shè)備（考試大綱3.4，復(fù)習(xí)資料PP100-105）1. 凝汽器的工作過(guò)程：將排汽送到密閉的容器（即凝汽器）內(nèi)，并用水或空氣作為冷卻工質(zhì)，將排汽凝結(jié)為水。由于蒸汽凝結(jié)成水時(shí)，體積驟然縮小（如仔0.005MPa的壓力下，干蒸汽比水的體積約大28000倍），所以凝汽器內(nèi)會(huì)形成高度真空。同時(shí)不斷地將漏入凝汽器的空氣抽出，以免漏入凝汽器的不凝結(jié)的空氣逐漸累計(jì)，使凝汽器內(nèi)壓力升高 。 1swtttt 2. 凝汽器內(nèi)的凝結(jié)過(guò)程計(jì)算：蒸汽溫度沿著冷卻面積并不改變，只是到了空氣冷卻區(qū)，由于蒸汽已大量凝結(jié)，蒸汽中的空氣相對(duì)含量增加，使蒸汽分壓力顯著低于凝汽器壓力，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度才會(huì)有明顯的下降。而冷卻水吸熱過(guò)程中，溫度升高變化曲線在進(jìn)水側(cè)一端較陡，在出口側(cè)一端變化比較平緩。這時(shí)由于進(jìn)水側(cè)一端的蒸