汽輪機的工作原理講解課件

汽輪機級的工作原理1.概念：級是汽輪機中最基本的做功單元2.組成：級由靜葉柵（噴管）和動葉柵組成第一節(jié)概述汽輪機級的工作原理1.概念：級是汽輪機中最基本的做功單元第一1汽輪機的工作原理講解課件2圖1-1單級汽輪機結(jié)構(gòu)圖（立體圖，結(jié)構(gòu)圖）

一、沖動作用原理和反動作用原理

圖1-1單級汽輪機結(jié)構(gòu)圖（立體圖，結(jié)構(gòu)圖）一、沖動作用原理3動葉柵：動葉按一定的距離和角度安裝在葉輪上形成動葉柵，并構(gòu)成許多相同的蒸汽通道。轉(zhuǎn)子：動葉柵裝在葉輪上，與葉輪以及轉(zhuǎn)軸組成汽輪機的轉(zhuǎn)動部分，稱為轉(zhuǎn)子靜葉柵：靜葉按一定的距離和一定的角度排列形成靜葉柵。噴管：靜葉柵固定不動，構(gòu)成的蒸汽通道稱為噴管。動葉柵：動葉按一定的距離和角度安裝在葉輪上形成動葉柵，并構(gòu)成4汽輪機的工作原理講解課件5動畫演示：汽流沖動演示C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\汽流沖動演示\汽流沖動演示.flv動畫演示：汽流沖動演示C:\DocumentsandSe61.級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程：

具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機的級時，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動能，然后進入動葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時又膨脹加速，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能。

1.級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程：72.沖動作用原理蒸汽在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變成動能，高速氣流流經(jīng)葉片時，產(chǎn)生對葉片的沖動力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功。在汽輪機中從噴管中流出的高速汽流沖擊在汽輪機的動葉上，受到動葉的阻礙，而改變了其速度的大小和方向，同時汽流給動葉施加了一個沖動力。蒸汽質(zhì)量越大，速度變化越大，則沖動力就越大。2.沖動作用原理蒸汽在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)8圖1-2沖動力Fi反動力Fr圖1-2沖動力Fi反動力Fr9蒸汽流經(jīng)動葉片時發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，汽流對動葉片產(chǎn)生一個由于加速而產(chǎn)生的反動力，使轉(zhuǎn)子在蒸汽沖動力和反動力的共同作用下旋轉(zhuǎn)做功。由于汽流膨脹加速產(chǎn)生的作用力稱為反動力。隨著反動力的產(chǎn)生，蒸汽在動葉柵中完成了兩次能量轉(zhuǎn)換。熱能——動能——機械能3.反動作用原理蒸汽流經(jīng)動葉片時發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，汽流對動葉片產(chǎn)104.動葉受到的合力一般情況下，蒸汽在動葉通道中流動時，一方面給動葉柵一個沖動力Fi的作用，另一方面，在蒸汽動葉柵中繼續(xù)膨脹，給動葉柵一個反動力Fr的作用，這兩個力的方向都不與輪周方向一致。兩個力的合力F作用在動葉柵上，其在輪周方向上的分力Fu使動葉柵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機械功。4.動葉受到的合力一般情況下，蒸汽在動葉通道中流動時，一方面11反動力沖動力輪周力Fz反動力沖動力輪周力Fz12二、汽輪機級的反動度1、汽輪機級的反動度Δht*—級的滯止理想焓降，Δhn*—蒸汽在噴管中的滯止理想焓降，Δhb—蒸汽在動葉中的理想焓降。ΔhC0二、汽輪機級的反動度1、汽輪機級的反動度Δht*—級的滯止理13反動度：蒸汽在動葉柵中膨脹時的理想焓降和蒸汽在整個級中的理想滯止焓降之比。

ΔhbΔhb

反動度m=----------------=--------Δhn*+ΔhbΔht*Δhb=m

Δht*Δhn*=(1-m

)Δht*反動度：蒸汽在動葉柵中膨脹時的理想焓降和蒸汽在整個級中的理想14m越大，Δhb越大，蒸汽在動葉內(nèi)的膨脹越大，蒸汽對動葉柵的反動力越大。平均反動度m：動葉平均直徑截面處的理想焓降所確定的反動度。m越大，Δhb越大，蒸汽在動葉內(nèi)的膨脹越大，蒸汽對動葉柵15三、汽輪機級的類型及特點1.沖動級和反動級沖動級又分為純沖動級，帶反動度的沖動級2.壓力級和速度級3.調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級三、汽輪機級的類型及特點1.沖動級和反動級161.沖動級和反動級按蒸汽在動葉通道內(nèi)的膨脹程度不同，即反動度大小不同分為沖動級和反動級。（1）沖動級：沖動級又分為純沖動級，帶反動度的沖動級。當(dāng)汽流通過動葉通道時，由于受到動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，離心力作用于葉片上，被稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機的級所作的機械功等于蒸汽微團流進、流出動葉通道時其動能的變化量。而這種級稱為沖動級。1.沖動級和反動級按蒸汽在動葉通道內(nèi)的膨脹程度不同，即反動度171）純沖動級通常把反動度m等于零的級稱為純沖動級。1）純沖動級18純沖動級的特點：對于純沖動級來說，W1=W2，P1=P2,Δht*=Δhn*、Δhb=0、m=0；動葉葉型幾乎對稱彎曲；蒸汽在動葉柵中不膨脹只改變流動方向；動葉進出口壓力p相等，相對速度w也相等；純沖動級做功能力大，但效率低。

純沖動級的特點：192）帶反動度的沖動級為了提高級的效率，通常，沖動級也帶有一定的反動度（m=0.050.20)，這種級稱為帶反動度的沖動級。蒸汽的膨脹大部分在噴管中進行，只有一小部分在動葉中進行（Δhb=5%~20%Δht*），蒸汽作用在動葉柵上的力主要是沖動力，一小部分是反動力。2）帶反動度的沖動級20帶反動度的沖動級的特點：w1＜w2，P1＞P2,Δhn＞Δhb，Δht≠Δhn、Δhb≠0、m

=0.050.20；動葉葉型由入口到出口略有收縮；蒸汽在動葉柵中即膨脹又改變流動方向；它的作功能力比反動級大比純沖動級小、效率比純沖動級高。帶反動度的沖動級的特點：21（2）反動級：

通常把反動度m=0.5的級稱為反動級。對于反動級來說，蒸汽在噴管和動葉通道的膨脹程度相同。當(dāng)汽流通過動葉通道時，一方面要改變方向，同時還要膨脹加速，前者會對葉片產(chǎn)生一個沖動力，后者會對葉片產(chǎn)生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，兩種力同時作功。（2）反動級：22FiFrP0C0P1C1W1P2C2W2P1

C1

W1P2

C2W2動葉動葉噴管FiFrP0P1P2P1C1W1P2C2W223反動級的特點：w1＜w2，P1＞P2,Δhn≈Δhb≈0.5Δht（因為初速度C20/2一般較小）、m

=0.5；動葉葉型和噴管葉型相同；蒸汽在動葉中的膨脹占整個級的膨脹的一半；作功的力中沖動力和反動力各占一半；反動級的效率比沖動級高（最高），但作功能力最小,僅為純沖動級的1/4。反動級的特點：24汽輪機的工作原理講解課件252.壓力級和速度級

按蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程不同，還把汽輪機的級分為壓力級和速度級兩種。(1)壓力級：蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程在級內(nèi)只進行一次的級，稱為壓力級。這種級在葉輪上只裝一列動葉柵，故又稱單列級。壓力級可以是沖動級，也可以是反動級。(2)速度級：蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程在級內(nèi)進行一次以上的級，稱為速度級，速度級可以是雙列的和多列的。速度級是沖動式的，但為了提高級的效率，都帶有一定的反動度。2.壓力級和速度級按蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的26復(fù)速級：采用最多的是同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級，又稱復(fù)速級。由一組靜葉柵和安裝在同一葉輪上的兩列動葉柵及一組介于第一、二列動葉柵之間、固定在汽缸上的導(dǎo)向葉柵所組成。第一列動葉柵通道流出汽流，其流速還相當(dāng)大，為了利用這一部分動能，在第一列動葉柵之后裝上一列導(dǎo)向葉柵以改變汽流的方向，使之順利進入第二列動葉柵通道繼續(xù)作功。復(fù)速級也采用一定的反動度。復(fù)速級：采用最多的是同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級27復(fù)速級的特點：復(fù)速級的效率最低，但作功能力最大。復(fù)速級的應(yīng)用：通常在一級內(nèi)要求承擔(dān)很大的焓降時才采用復(fù)速級。常用于單級汽輪機和中、小型多級汽輪機的第一級。復(fù)速級的特點：復(fù)速級的效率最低，但作功能力最大。28噴管導(dǎo)葉一列動葉二列動葉定定動動噴管導(dǎo)葉一列二列定定動動29復(fù)速級、純沖動級、帶反動度的沖動級、反動級做功能力和效率比較。做功能力：復(fù)速級>純沖動級>帶反動度的沖動級>反動級效率：復(fù)速級<純沖動級<帶反動度的沖動級<反動級沖動式汽輪機一般級數(shù)較少，反動式汽輪機級數(shù)較多，但反動式汽輪機運行更為穩(wěn)定，效率也較高。復(fù)速級、純沖動級、帶反動度的沖動級、反動級做功能力和效率比較303.調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級

按通流面積是否隨負荷大小而變，又可將汽輪機的級分為調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級。(1)調(diào)節(jié)級：通流面積能隨負荷改變而改變的級稱為調(diào)節(jié)級。如噴管調(diào)節(jié)汽輪機的第一級，這種級在運行時，可通過改變其通流面積來控制其進汽量，從而達到調(diào)節(jié)汽輪機負荷的目的。一般中小型汽輪機用復(fù)速級作為調(diào)節(jié)級，而大型汽輪機常用單列沖動級作為調(diào)節(jié)級。3.調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級按通流面積是否隨負荷大小而變，又31(2)非調(diào)節(jié)級：通流面積不隨負荷改變而改變的級稱為非調(diào)節(jié)級。調(diào)節(jié)級與非調(diào)節(jié)級的另一個不同是，調(diào)節(jié)級總是做成部分進汽，而非調(diào)節(jié)級可以是全周進汽，也可以是部分進汽。(2)非調(diào)節(jié)級：通流面積不隨負荷改變而改變的級稱為非調(diào)節(jié)級。32汽輪機的工作原理講解課件33汽輪機的工作原理講解課件34汽輪機級的工作原理1.概念：級是汽輪機中最基本的做功單元2.組成：級由靜葉柵（噴管）和動葉柵組成第一節(jié)概述汽輪機級的工作原理1.概念：級是汽輪機中最基本的做功單元第一35汽輪機的工作原理講解課件36圖1-1單級汽輪機結(jié)構(gòu)圖（立體圖，結(jié)構(gòu)圖）

一、沖動作用原理和反動作用原理

圖1-1單級汽輪機結(jié)構(gòu)圖（立體圖，結(jié)構(gòu)圖）一、沖動作用原理37動葉柵：動葉按一定的距離和角度安裝在葉輪上形成動葉柵，并構(gòu)成許多相同的蒸汽通道。轉(zhuǎn)子：動葉柵裝在葉輪上，與葉輪以及轉(zhuǎn)軸組成汽輪機的轉(zhuǎn)動部分，稱為轉(zhuǎn)子靜葉柵：靜葉按一定的距離和一定的角度排列形成靜葉柵。噴管：靜葉柵固定不動，構(gòu)成的蒸汽通道稱為噴管。動葉柵：動葉按一定的距離和角度安裝在葉輪上形成動葉柵，并構(gòu)成38汽輪機的工作原理講解課件39動畫演示：汽流沖動演示C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\汽流沖動演示\汽流沖動演示.flv動畫演示：汽流沖動演示C:\DocumentsandSe401.級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程：

具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機的級時，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動能，然后進入動葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時又膨脹加速，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能。

1.級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程：412.沖動作用原理蒸汽在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變成動能，高速氣流流經(jīng)葉片時，產(chǎn)生對葉片的沖動力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)做功。在汽輪機中從噴管中流出的高速汽流沖擊在汽輪機的動葉上，受到動葉的阻礙，而改變了其速度的大小和方向，同時汽流給動葉施加了一個沖動力。蒸汽質(zhì)量越大，速度變化越大，則沖動力就越大。2.沖動作用原理蒸汽在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)42圖1-2沖動力Fi反動力Fr圖1-2沖動力Fi反動力Fr43蒸汽流經(jīng)動葉片時發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，汽流對動葉片產(chǎn)生一個由于加速而產(chǎn)生的反動力，使轉(zhuǎn)子在蒸汽沖動力和反動力的共同作用下旋轉(zhuǎn)做功。由于汽流膨脹加速產(chǎn)生的作用力稱為反動力。隨著反動力的產(chǎn)生，蒸汽在動葉柵中完成了兩次能量轉(zhuǎn)換。熱能——動能——機械能3.反動作用原理蒸汽流經(jīng)動葉片時發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，汽流對動葉片產(chǎn)444.動葉受到的合力一般情況下，蒸汽在動葉通道中流動時，一方面給動葉柵一個沖動力Fi的作用，另一方面，在蒸汽動葉柵中繼續(xù)膨脹，給動葉柵一個反動力Fr的作用，這兩個力的方向都不與輪周方向一致。兩個力的合力F作用在動葉柵上，其在輪周方向上的分力Fu使動葉柵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機械功。4.動葉受到的合力一般情況下，蒸汽在動葉通道中流動時，一方面45反動力沖動力輪周力Fz反動力沖動力輪周力Fz46二、汽輪機級的反動度1、汽輪機級的反動度Δht*—級的滯止理想焓降，Δhn*—蒸汽在噴管中的滯止理想焓降，Δhb—蒸汽在動葉中的理想焓降。ΔhC0二、汽輪機級的反動度1、汽輪機級的反動度Δht*—級的滯止理47反動度：蒸汽在動葉柵中膨脹時的理想焓降和蒸汽在整個級中的理想滯止焓降之比。

ΔhbΔhb

反動度m=----------------=--------Δhn*+ΔhbΔht*Δhb=m

Δht*Δhn*=(1-m

)Δht*反動度：蒸汽在動葉柵中膨脹時的理想焓降和蒸汽在整個級中的理想48m越大，Δhb越大，蒸汽在動葉內(nèi)的膨脹越大，蒸汽對動葉柵的反動力越大。平均反動度m：動葉平均直徑截面處的理想焓降所確定的反動度。m越大，Δhb越大，蒸汽在動葉內(nèi)的膨脹越大，蒸汽對動葉柵49三、汽輪機級的類型及特點1.沖動級和反動級沖動級又分為純沖動級，帶反動度的沖動級2.壓力級和速度級3.調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級三、汽輪機級的類型及特點1.沖動級和反動級501.沖動級和反動級按蒸汽在動葉通道內(nèi)的膨脹程度不同，即反動度大小不同分為沖動級和反動級。（1）沖動級：沖動級又分為純沖動級，帶反動度的沖動級。當(dāng)汽流通過動葉通道時，由于受到動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，離心力作用于葉片上，被稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機的級所作的機械功等于蒸汽微團流進、流出動葉通道時其動能的變化量。而這種級稱為沖動級。1.沖動級和反動級按蒸汽在動葉通道內(nèi)的膨脹程度不同，即反動度511）純沖動級通常把反動度m等于零的級稱為純沖動級。1）純沖動級52純沖動級的特點：對于純沖動級來說，W1=W2，P1=P2,Δht*=Δhn*、Δhb=0、m=0；動葉葉型幾乎對稱彎曲；蒸汽在動葉柵中不膨脹只改變流動方向；動葉進出口壓力p相等，相對速度w也相等；純沖動級做功能力大，但效率低。

純沖動級的特點：532）帶反動度的沖動級為了提高級的效率，通常，沖動級也帶有一定的反動度（m=0.050.20)，這種級稱為帶反動度的沖動級。蒸汽的膨脹大部分在噴管中進行，只有一小部分在動葉中進行（Δhb=5%~20%Δht*），蒸汽作用在動葉柵上的力主要是沖動力，一小部分是反動力。2）帶反動度的沖動級54帶反動度的沖動級的特點：w1＜w2，P1＞P2,Δhn＞Δhb，Δht≠Δhn、Δhb≠0、m

=0.050.20；動葉葉型由入口到出口略有收縮；蒸汽在動葉柵中即膨脹又改變流動方向；它的作功能力比反動級大比純沖動級小、效率比純沖動級高。帶反動度的沖動級的特點：55（2）反動級：

通常把反動度m=0.5的級稱為反動級。對于反動級來說，蒸汽在噴管和動葉通道的膨脹程度相同。當(dāng)汽流通過動葉通道時，一方面要改變方向，同時還要膨脹加速，前者會對葉片產(chǎn)生一個沖動力，后者會對葉片產(chǎn)生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，兩種力同時作功。（2）反動級：56FiFrP0C0P1C1W1P2C2W2P1

C1

W1P2

C2W2動葉動葉噴管FiFrP0P1P2P1C1W1P2C2W257反動級的特點：w1＜w2，P1＞P2,Δhn≈Δhb≈0.5Δht（因為初速度C20/2一般較小）、m

=0.5；動葉葉型和噴管葉型相同；蒸汽在動葉中的膨脹占整個級的膨脹的一半；作功的力中沖動力和反動力各占一半；反動級的效率比沖動級高（最高），但作功能力最小,僅為純沖動級的1/4。反動級的特點：58汽輪機的工作原理講解課件592.壓力級和速度級

按蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程不同，還把汽輪機的級分為壓力級和速度級兩種。(1)壓力級：蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程在級內(nèi)只進行一次的級，稱為壓力級。這種級在葉輪上只裝一列動葉柵，故又稱單列級。壓力級可以是沖動級，也可以是反動級。(2)速度級：蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的過程在級內(nèi)進行一次以上的級，稱為速度級，速度級可以是雙列的和多列的。速度級是沖動式的，但為了提高級的效率，都帶有一定的反動度。2.壓力級和速度級按蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的機械能的60復(fù)速級：采用最多的是同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級，又稱復(fù)速級。由一組靜葉柵和安