渦輪機(jī)精品課件

1、關(guān)于渦輪機(jī)第一張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)渦輪機(jī) 透平機(jī)汽輪機(jī)透平膨脹機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)水輪機(jī)火電廠的原動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作機(jī)火電廠的原動(dòng)機(jī) 船舶、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收 制冷低溫領(lǐng)域水電廠的原動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)構(gòu)成圖示第二張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第一節(jié) 概述火電廠（汽輪機(jī)）1、能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 燃料化學(xué)能 蒸汽熱能 機(jī)械能 電能 2、三大主機(jī) 鍋輪爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?汽輪機(jī)：將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能 發(fā)電機(jī)：將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 第三張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)3、汽輪機(jī)的分類(lèi)

2、按汽輪機(jī)功能（熱力特性）分類(lèi)（即汽輪機(jī)型式） 凝汽式、供熱式按蒸汽參數(shù)分類(lèi) 中壓汽輪機(jī)：1.96 3.92 Mpa； 高壓汽輪機(jī)：5.88 9.81 Mpa； 超高壓汽輪機(jī)：為11.77 13.93 Mpa； 臨界壓力汽輪機(jī)：15.69 17.65 Mpa； 超臨界壓力汽輪機(jī)：大于22.15 Mpa； 超超臨界壓力汽輪機(jī)：大于32 Mpa第四張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)一、汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 1、級(jí)的組成 靜葉柵 動(dòng)葉柵 2、級(jí)的工作原理 第五張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第六張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能

3、源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)3、級(jí)的通流部分熱力過(guò)程曲線(xiàn)0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn*hbhb4、級(jí)的反動(dòng)度第七張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)5、蒸汽對(duì)動(dòng)葉片產(chǎn)生的作用力 沖動(dòng)力、反動(dòng)力 沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)6、沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí) 純沖動(dòng)級(jí) m=0 沖動(dòng)級(jí) 帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) m =0.050.20 復(fù)速級(jí)反動(dòng)級(jí) m=0.5 第八張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第二節(jié) 級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程及效率假設(shè) 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是穩(wěn)定的 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是一元流動(dòng) 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng) 主要內(nèi)容 蒸汽在靜葉柵通道中的膨脹過(guò)

4、程 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 級(jí)的輪周效率和速度比 級(jí)內(nèi)其他損失和級(jí)效率第九張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)一、蒸汽在靜葉柵通道中的膨脹過(guò)程 過(guò)程特點(diǎn) 噴嘴固定不動(dòng) 蒸汽不對(duì)外作功 與外界無(wú)熱交換 能量方程式 h1 0*02shp1p0*p0 hn*hn hC0 h0* h1t 1h0 第十張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)1、噴嘴出口汽流速度計(jì)算 噴嘴出口的汽流理想速度噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 0*02p1p0*p0 h1 hn*hn hC0 h0* h1t 1h0噴嘴損失 第十一張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

5、6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、噴嘴中汽流的臨界狀態(tài) 臨界狀態(tài)：汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)的流動(dòng)狀態(tài) 能量方程式 理想氣體 音速公式第十二張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)臨界速度 臨界壓力 臨界壓力比:臨界壓力與初壓之比 第十三張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)3、噴嘴截面積的變化規(guī)律 噴嘴截面積與汽流速度c和馬赫數(shù)Ma有關(guān)：汽流能夠在噴嘴中加速的條件： （1）Ma 1：漸擴(kuò)噴嘴 （3）Ma =1：縮放噴嘴第十四張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī) 4、噴嘴流量計(jì)算 噴嘴理想流量kg/s噴嘴流量曲線(xiàn)噴嘴

6、前后壓力比第十五張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)噴嘴實(shí)際流量噴嘴流量系數(shù):qmthqmcrn= cr n=1ACB臨界流量第十六張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)5、蒸汽在噴嘴斜切部分的流動(dòng)A BD EC FABCDE1 1 p0p1(1)p1=p1b, p1pcr 斜切部分：導(dǎo)向 (2)p1pcr 斜切部分：膨脹加速，汽流發(fā)生偏轉(zhuǎn) 第十七張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)二、蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換過(guò)程1 、動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形進(jìn)口相對(duì)速度：進(jìn)汽角：1 *2 *2 1 c2 u u c1

7、w1 w2 2 2 第十八張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)出口絕對(duì)速度：出口方向角：1 *2 *2 1 c2 u u c1 w1 w2 2 2 第十九張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)理想速度 p21*12shp1*p1 hb*hb h1* h2t 2 h1 3、動(dòng)葉出口相對(duì)實(shí)際速度 動(dòng)葉速度系數(shù)： 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，0.75-0.9第二十張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)4、動(dòng)葉損失動(dòng)葉柵的能量損失系數(shù)余速利用系數(shù) ( = 01)5、余速損失第二十一張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于20

8、22年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)6、輪周功和輪周功率輪周功: 蒸汽通過(guò)級(jí)在動(dòng)葉片上所作的有效機(jī)械功,wu 輪周功率:單位時(shí)間內(nèi)作出的輪周功,Pu 1kg蒸汽的輪周功：第二十二張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)7、級(jí)的熱力過(guò)程曲線(xiàn) 級(jí)的輪周有效焓降0*01sh2p2p1p0*p0 ht hbhbhc2hnhu第二十三張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)三、級(jí)的輪周效率和速度比1、級(jí)的輪周效率級(jí)的理想能量E0級(jí)的理想速度ca定義輪周功Wu 或 第二十四張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)提高u的關(guān)鍵: 減

9、少余速損失，即減小c2 1 c2 u c1 w1=w2 2 u c2 1 u c1 w1=w2 2 u c2 1 u c1 w1=w2 2 u 第二十五張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、級(jí)的速度比 定義 或 不同級(jí)的最佳速度比: 純沖動(dòng)級(jí) 復(fù)速級(jí) 反動(dòng)級(jí) 最佳速度比: 使c2達(dá)到軸向排汽的速度比,第二十六張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)四、級(jí)內(nèi)其它損失和效率1、級(jí)內(nèi)損失 （1）葉高損失（端部損失） 定義 噴嘴和動(dòng)葉中與葉高有關(guān)的損失產(chǎn)生原因 由汽道上下端面附面層內(nèi)的摩擦損失和端部的二次流渦流所引起。（2）扇形損失 產(chǎn)生原因：

10、 設(shè)計(jì)時(shí)以平均直徑處參數(shù)為依據(jù)，而 各種參數(shù)沿葉高是變化的。第二十七張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)（3）葉輪摩擦損失 產(chǎn)生原因： 摩擦； 葉輪兩側(cè)汽室中的渦流運(yùn)動(dòng)。 （4）部分進(jìn)汽損失 鼓風(fēng)損失：無(wú)噴嘴弧段（摩擦引起） 斥汽損失：有噴嘴弧段（高速汽流排斥并加速停滯蒸汽引起） 減少部分進(jìn)汽度第二十八張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)（5）漏汽損失 隔板漏汽損失： 隔板間隙 葉頂漏汽損失： 葉頂間隙 產(chǎn)生原因： 壓力差和間隙存在。（6）濕汽損失部分蒸汽凝結(jié)成水滴，減少作功蒸汽量 水滴不作功，被高速汽流夾帶前進(jìn)，消耗輪周功 水滴前進(jìn)

11、速度低于蒸汽速度，擊打動(dòng)葉及噴嘴背弧去濕措施 齒形軸封第二十九張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率實(shí)際熱力過(guò)程曲線(xiàn) 相對(duì)內(nèi)效率內(nèi)功率第三十張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn hbhbhbh hc2 hnhi級(jí)的有效焓降第三十一張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、根據(jù)級(jí)的熱力過(guò)程曲線(xiàn)圖（下圖），回答以下問(wèn)題：圖中的0，1，2點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)中的哪個(gè)部位？與理想流動(dòng)過(guò)程相比，實(shí)際流動(dòng)過(guò)程0-3存在哪些損失？為什么3點(diǎn)焓值比2點(diǎn)的高？若0點(diǎn)的焓值h0=313

12、2kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s，蒸汽等熵過(guò)程膨脹時(shí)噴嘴出口焓值h1t=3071.7 kJ/kg，噴嘴速度系數(shù)=0.95，動(dòng)葉出口汽流絕對(duì)速度c2=124m/s，求滯止點(diǎn)的焓值，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度，噴嘴損失和余速損失。0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn h1thbhbh hc2 hnhi級(jí)的有效焓降3h0第三十二張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、0點(diǎn)為汽輪機(jī)中的噴嘴入口；1點(diǎn)為噴嘴出口（動(dòng)葉進(jìn)口）；2點(diǎn)為動(dòng)葉出口。存在噴嘴損失，動(dòng)葉損失，余速損失，葉高損失，扇形損失，葉輪摩擦損失，部分進(jìn)汽損失，漏汽損失和濕氣損失。由于級(jí)內(nèi)存在各種損失，損失又轉(zhuǎn)化為熱能，反過(guò)

13、來(lái)加熱蒸汽本身，從而使動(dòng)葉出口焓值升高。第三十三張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月滯止點(diǎn)焓值：噴嘴出口氣流的實(shí)際速度：=336.5 m/s 噴嘴損失：=6.12 kJ/kg =7.69 kJ/kg 余速損失：第三十四張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)五、長(zhǎng)葉片級(jí)等截面直葉片： 一元流動(dòng)模型長(zhǎng)葉片（型線(xiàn)沿葉高變化的變截面葉片） 徑向平衡法 全三維設(shè)計(jì)彎扭葉片 長(zhǎng)葉片不能按等截面直葉片進(jìn)行設(shè)計(jì) 圓周速度相差很大造成的損失 節(jié)距沿葉高變化很大造成的損失 徑向流動(dòng)造成損失第三十五張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)長(zhǎng)葉片1（末級(jí)葉片

14、實(shí)例）第三十六張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第三節(jié) 多級(jí)汽輪機(jī)一、多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)內(nèi)效率高 每一級(jí)都能在最佳速度比附近工作 單機(jī)功率大 可做成多排汽口，實(shí)現(xiàn)提高新蒸汽的參數(shù)，增加機(jī)組總進(jìn)汽量。第三十七張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)現(xiàn)代多級(jí)汽輪機(jī)二、多級(jí)汽輪機(jī)的工作過(guò)程第三十八張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)三、多級(jí)汽輪機(jī)的損失1、前后端軸封的漏汽損失 前后端軸封的采用： 減少漏汽損失齒形軸封結(jié)構(gòu)齒形軸封工作原理 減少漏汽量的措施： 減少齒隙面積A 減少汽流速度C 增大比容第三十九張，PPT

15、共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、汽輪機(jī)進(jìn)、排汽機(jī)構(gòu)的壓力損失進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中的節(jié)流損失 進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中節(jié)流所引起的壓損 排汽機(jī)構(gòu)中的壓力損失 第四十張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)3、機(jī)械損失定義： 克服支持軸承、推力軸承的摩擦，帶動(dòng)主油泵和調(diào)速系統(tǒng)工作，消耗的功率 機(jī)械效率： 機(jī)械損失第四十一張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)四、汽輪機(jī)裝置的效率和功率1、汽輪機(jī)的內(nèi)效率2、汽輪機(jī)內(nèi)功率無(wú)回?zé)幔河谢責(zé)幔?、汽輪機(jī)的軸端功率第四十二張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第五節(jié) 燃?xì)廨啓C(jī)

16、一、燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)述 構(gòu)成： 進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu) 輔助系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)生器第四十三張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)1、航空燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力輸出方式：尾噴管輸出方式 （1）渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) （2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) （3）渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)第四十四張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)2、地面燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力輸出方式： 渦輪軸功率輸出方式 分類(lèi)： 單軸、雙軸 用途： 發(fā)電、船舶、機(jī)車(chē)、汽車(chē)、坦克; 石油、天然氣加壓站的動(dòng)力機(jī)械 直升飛機(jī)第四十五張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)3、燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)與

17、內(nèi)燃機(jī)相比： 優(yōu)點(diǎn)： 單機(jī)功率較大 重量輕、體積?。?啟動(dòng)快； 排氣污染??； 缺點(diǎn)： 油耗高 制造成本高 與汽輪機(jī)相比： 優(yōu)點(diǎn)： 裝置簡(jiǎn)單、緊楱、重量輕、體積小； 啟動(dòng)快，帶負(fù)荷快； 不需大量冷卻水 缺點(diǎn)： 單機(jī)功率較小 效率較低 運(yùn)行壽命短。第四十六張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)二、簡(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)裝置和熱力循環(huán)等壓循環(huán) 布雷頓循環(huán)12 3 4 234理想：1-2-3-4-1實(shí)際：1-2-3-4-1第四十七張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)整個(gè)理想循環(huán)單位質(zhì)量工質(zhì)所作的功 等熵膨脹功與等熵壓縮功之差 簡(jiǎn)單燃?xì)鈾C(jī)循環(huán)熱效率 =p2

18、 /p1 增壓比 K等熵指數(shù) 1）s隨著增壓比增加而提高。 2）效率與加熱比=T3/T2無(wú)關(guān)。第四十八張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)三、提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率和比功 提高渦輪進(jìn)口的溫度； 增加增壓比； 設(shè)計(jì)高效率的通流部件 ； 航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：減小噴氣速度與飛行速度之差； 采用余熱利用； 空氣冷卻減少壓縮功的方法來(lái)提高熱效率。復(fù)雜循環(huán)裝置的燃?xì)廨啓C(jī)： 回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī) 、中冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī) 再熱循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)庹魵饴?lián)合循環(huán)第四十九張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)第六節(jié) 水輪機(jī)特點(diǎn)：工質(zhì) 用途： 水電站動(dòng)力設(shè)備 拖動(dòng)其他的工作機(jī) 水輪機(jī)和泵組織成傳動(dòng)裝置（無(wú)級(jí)變速裝置） 單位重量水流能量：位能、壓能、動(dòng)能第五十張，PPT共五十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能源與動(dòng)力裝置基礎(chǔ)渦輪機(jī)一、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型反擊式： 主要利用壓能、動(dòng)能； 有壓流動(dòng)；密閉； 轉(zhuǎn)輪處于水流包圍之中 沖擊式: 只利用水流動(dòng)能； 工作過(guò)程在大氣中進(jìn)行 反擊式分類(lèi)： 軸流式、斜流式、混流式、貫流式 第五十