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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：袁**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：河南

IP屬地：河南 上傳時(shí)間：2025-01-11 格式：DOC 頁(yè)數(shù)：15 大?。?32.46KB 積分：11.52 舉報(bào) 版權(quán)申訴

軸流式燃?xì)馔钙降墓ぷ髟?-噴嘴環(huán)葉柵2-1-噴嘴環(huán)葉柵2-動(dòng)葉柵圖5-6燃?xì)馔钙降幕?jí)平面葉柵當(dāng)高溫高壓的燃?xì)庥扇紵伊鞒龊?，將以平均初速c0流入燃?xì)馔钙降膰娮飙h(huán)。那時(shí)，燃?xì)鈺?huì)從進(jìn)口壓力p0膨脹到壓力p1。由于燃?xì)獾呐蛎浺约皣娮飙h(huán)葉柵中漸縮流道的控制，氣流的速度將由c0加速到c1。與此同時(shí)，燃?xì)獾臏囟葘⒂稍鹊腡0值隨之降低到T1。流出噴嘴環(huán)時(shí)氣流的絕對(duì)速度為c1，它與出口平面夾成α1的角度。α1通稱為噴嘴氣流的出氣角，一般取為14°~20°。由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，這股高溫燃?xì)鈱⒁韵鄬?duì)速度w1進(jìn)入置于噴嘴環(huán)之后的動(dòng)葉柵，它與動(dòng)葉柵進(jìn)口平面的夾角為β1。當(dāng)c1的方向和大小已定時(shí)，β1角的大小就取決于動(dòng)葉柵的圓周速度u的大小。圖5-7燃?xì)馔钙郊?jí)中燃?xì)鉅顟B(tài)參數(shù)的變化在大多數(shù)情況下，動(dòng)葉柵的流道通流面積也是做成漸縮型的，這樣可以使燃?xì)饬髟趧?dòng)葉柵中也有所加速，以求改善其流動(dòng)特性。這種透平稱為反動(dòng)式透平。因而，在這種動(dòng)葉柵中不僅相對(duì)速度有增加(∣w2∣>∣w1∣)，而且氣流在其中還發(fā)生折轉(zhuǎn)，即方向也有所改變，那時(shí)，燃?xì)饬鲗⒁韵鄬?duì)速度w2，并與動(dòng)葉柵的出口平面夾成β2的出氣角流出動(dòng)葉柵。在此過(guò)程中，燃?xì)庖蛟趧?dòng)葉柵中的繼續(xù)膨脹，將使壓力由p1下降到p2，與此同時(shí)，溫度會(huì)降至T2圖5-7燃?xì)馔钙郊?jí)中燃?xì)鉅顟B(tài)參數(shù)的變化在動(dòng)葉工作葉輪的出口處，氣流的絕對(duì)速度為c2。這個(gè)離開葉輪的絕對(duì)速度c2將帶走相應(yīng)的動(dòng)能，對(duì)于單級(jí)燃?xì)馔钙絹?lái)說(shuō)，它就是一種能量的損失(稱為余速損失)。因此，希望它盡可能地減小，即力求c2的方向大致接近于90°。通常，絕對(duì)速度c2要比進(jìn)口速度c1小得多，即：流過(guò)動(dòng)葉柵時(shí)氣流的動(dòng)能是減小的。但是由于氣流在反動(dòng)式透平的葉柵中是加速的，因而在動(dòng)葉柵中相對(duì)速度卻是增大的，即∣w2∣>∣w1∣。這些變化關(guān)系如圖5-7所示。但是在有些透平級(jí)的動(dòng)葉柵中，氣流的相對(duì)速度大小是恒定不變的，這種透平稱為沖動(dòng)式透平。圖5-8上給出了沖動(dòng)式和反動(dòng)式燃?xì)馔钙交?jí)的速度三角形，它們是分析基元級(jí)工作過(guò)程的基礎(chǔ)。a)沖動(dòng)式b)反動(dòng)式圖5-8燃?xì)馔钙交?jí)的速度三角形基元級(jí)中燃?xì)饬魇┘佑趧?dòng)葉柵的作用力和機(jī)械功在明確了高溫高壓燃?xì)庠诹鹘?jīng)動(dòng)葉柵時(shí)，速度三角形的變化關(guān)系后，就有條件來(lái)研究：燃?xì)饬鬟^(guò)動(dòng)葉柵時(shí)施加給動(dòng)葉柵的作用力和機(jī)械功的問(wèn)題了。根據(jù)圖5-8和動(dòng)量定理可以得知：當(dāng)燃?xì)饬鬟^(guò)動(dòng)葉柵，作用在動(dòng)葉柵(也就是工作葉輪)上的切向作用力(5-4)從圖5-8中可以看出：由于c1u與c2u的方向彼此相反，在計(jì)算時(shí)通?？梢园焉鲜接么鷶?shù)關(guān)系式來(lái)表示，即鑒于故(5-5)式中mg---每秒鐘流過(guò)基元級(jí)動(dòng)葉柵的燃?xì)赓|(zhì)量。當(dāng)然，燃?xì)饬鬟^(guò)動(dòng)葉柵時(shí)作用力與動(dòng)葉柵上的切向作用力也可以根據(jù)相對(duì)速度的變化關(guān)系來(lái)推導(dǎo)，即(5-6)顯然，動(dòng)葉柵在Pu力的作用下，每秒鐘內(nèi)沿圓周方向移動(dòng)了距離u，因此，燃?xì)饬魇┘咏o動(dòng)葉柵的機(jī)械功為mgu(c1u+c2u)=mgu(w1u+w2u)。相對(duì)于流經(jīng)動(dòng)葉柵的每㎏/s燃?xì)鈦?lái)說(shuō)，燃?xì)鈱?duì)動(dòng)葉柵施加的機(jī)械功為(5-7)基元級(jí)中燃?xì)饽芰康霓D(zhuǎn)換關(guān)系既然高溫高壓的燃?xì)庠诹鬟^(guò)透平的動(dòng)葉柵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)切向的作用力Pu，并推動(dòng)工作葉輪旋轉(zhuǎn)作功，那么，這股能量是從哪兒來(lái)的呢？顯然，它必定是由高溫高壓的燃?xì)馓峁┑?，也就是說(shuō)，當(dāng)燃?xì)饬鬟^(guò)透平級(jí)時(shí)，必然會(huì)使自身的能量水平有所下降，它將轉(zhuǎn)化成為透平通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的工作葉輪而對(duì)外界所作的機(jī)械功。下面，讓我們來(lái)研究透平級(jí)中燃?xì)饽芰康霓D(zhuǎn)換關(guān)系，它能幫助我們進(jìn)一步理解透平的工作原理。從圖5-8所示的速度三角形中可知即(5-8)而根據(jù)圖5-8可知因而即(5-9)當(dāng)工作葉柵的回轉(zhuǎn)面為正圓柱面時(shí)，u1=u2=u，因而，把式(5-8)和(5-9)帶入式(5-7)后，可得(5-10)顯然，當(dāng)u1≠u2時(shí)(5-11)從關(guān)系式(5-10)中可以非常清楚地看出：當(dāng)1㎏/s燃?xì)饬鬟^(guò)工作葉輪上的動(dòng)葉柵時(shí)，對(duì)外界所作的膨脹功lt，應(yīng)等于燃?xì)獾慕^對(duì)速度動(dòng)能與相對(duì)速度動(dòng)能變化量的總和。對(duì)于在動(dòng)葉柵中氣流的相對(duì)速度大小并不發(fā)生變化的沖動(dòng)式透平來(lái)說(shuō)，其膨脹功lt就等于燃?xì)饬鹘?jīng)動(dòng)葉柵時(shí)，絕對(duì)速度能的減少量。從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)把噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵組合在一起作為一個(gè)對(duì)外作功的整體(即：一個(gè)透平級(jí))來(lái)研究時(shí)，1㎏/s燃?xì)獾呐蛎浌?5-12)實(shí)際上，燃?xì)庠谕钙郊?jí)中的作功過(guò)程是與燃?xì)忭樞虻亓鬟^(guò)噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵時(shí)所發(fā)生的狀態(tài)參數(shù)的變化密切相關(guān)的。由于當(dāng)燃?xì)饬鬟^(guò)噴嘴環(huán)時(shí)，并不與外界發(fā)生熱能與功量的交換，因而燃?xì)饬鬟^(guò)噴嘴環(huán)時(shí)即故(5-13)從熱力學(xué)中得知：在有摩擦等現(xiàn)象的不可逆流動(dòng)中，由于燃?xì)庠趪娮飙h(huán)中與外界均無(wú)熱能的交換，所以因而式(5-13)可改寫為(5-14)式中l(wèi)m2——燃?xì)饬鬟^(guò)噴嘴環(huán)時(shí)，由于摩擦等不可逆現(xiàn)象的存在所必須損耗的能量；——在噴嘴環(huán)前后燃?xì)獾钠骄芏?。由此可見，高溫高壓的燃?xì)庠诹鬟^(guò)噴嘴環(huán)時(shí)，由于燃?xì)鈮毫Φ慕档?即p1<p0)所發(fā)生的膨脹過(guò)程，將使燃?xì)獾慕^對(duì)速度由c0增高到c1，那時(shí)，氣流動(dòng)能的增加則完全是由于燃?xì)獗旧硭哂心芰?焓h或壓力勢(shì)能p/ρ)的下降轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的。當(dāng)燃?xì)膺M(jìn)而流過(guò)動(dòng)葉柵時(shí)，由于同樣可以忽略與外界發(fā)生的熱能交換，因而在工作葉輪的前后，相對(duì)于1㎏/s燃?xì)鈦?lái)說(shuō)，能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可以表示為(5-15)同理，在忽略對(duì)外界的熱能交換時(shí)，由于因而，上式可改寫為(5-16)當(dāng)比較式(5-11)與式(5-16)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)(5-17)式中l(wèi)m3——燃?xì)饬鬟^(guò)動(dòng)葉柵時(shí)，由于不可逆現(xiàn)象的存在所必須耗損的能量；——在動(dòng)葉柵前后燃?xì)獾钠骄芏?。關(guān)系式(5-17)告訴我們：在動(dòng)葉柵流道內(nèi)燃?xì)鈮毫Φ睦^續(xù)下降(當(dāng)然，同時(shí)會(huì)引起溫度和焓值的降低)，可以促使相對(duì)速度w2的增高，其結(jié)構(gòu)是在工作葉輪上將會(huì)有一部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為膨脹功。然而，在沖動(dòng)式透平級(jí)中，由于動(dòng)葉柵前后相對(duì)速度w1和w2的大小差不多是不變的，因而p1≈p2這就是說(shuō)，燃?xì)庠跊_動(dòng)式透平的動(dòng)葉柵中，并沒(méi)有繼續(xù)發(fā)生膨脹過(guò)程。那時(shí)，工作葉輪所接受的燃?xì)鈱?duì)它所作的機(jī)械功，只是氣流絕對(duì)速度動(dòng)能減小的結(jié)果。通過(guò)以上分析，我們能夠比較清楚地看到高溫高壓的燃?xì)庵詴?huì)在透平中作功的過(guò)程和原因是：(1)首先，在噴嘴環(huán)中使燃?xì)獍l(fā)生膨脹過(guò)程，以增高氣流的流動(dòng)速度c1，這樣，就能把燃?xì)獗旧硭哂械哪芰縣0*，部分地轉(zhuǎn)化成為氣流的動(dòng)能。在這個(gè)過(guò)程中燃?xì)獾膲毫0、溫度T0和熱焓h0都被降低了，但其比體積v0則增大，而速度c0卻增高了。由于當(dāng)時(shí)燃?xì)馀c外界尚無(wú)熱能和功量的交換，因而燃?xì)獾臏轨手礹0*和滯止溫度T0*是維持恒定不變的，可是滯止壓力p0*則由于不可逆現(xiàn)象的存在，將略有降低。(2)隨后，將高速的燃?xì)鈬娤蜓b有動(dòng)葉柵的工作葉輪。利用燃?xì)庠诹鬟^(guò)動(dòng)葉柵流道時(shí)所發(fā)生的動(dòng)量的變化關(guān)系，可以在動(dòng)葉柵中產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)作用的切向推力Pu，借以推動(dòng)工作葉輪轉(zhuǎn)換，并對(duì)外作功。(3)在工作葉輪中燃?xì)獾淖鞴^(guò)程有兩種方案可循。在沖動(dòng)式透平級(jí)中，氣流流過(guò)動(dòng)葉柵時(shí)一般不再繼續(xù)膨脹了，因而在動(dòng)葉柵的前后，燃?xì)獾膲毫1、溫度T1和相對(duì)速度w1的大小幾乎不再發(fā)生變化(嚴(yán)格地講，由于不可逆現(xiàn)象的存在，壓力p1會(huì)略有減小)；但是絕對(duì)速度和滯止焓值必然都有相當(dāng)程度的降低。當(dāng)時(shí)，燃?xì)饨^對(duì)速度動(dòng)能的減少量將全部轉(zhuǎn)化為燃?xì)鈱?duì)外界所作的膨脹軸功。但是，在反動(dòng)式透平級(jí)中，氣流流過(guò)動(dòng)葉柵時(shí)還會(huì)繼續(xù)膨脹。因而在動(dòng)葉柵的前后，燃?xì)獾膲毫1、溫度T1和焓值h1都將進(jìn)一步下降，而其比體積v1和相對(duì)速度w1卻有所增大。當(dāng)然，膨脹終了時(shí)燃?xì)獾慕^對(duì)速度和滯止焓值也都會(huì)有相當(dāng)程度的降低。在這種情況下，燃?xì)饬鹘?jīng)工作葉輪時(shí)所發(fā)生的絕對(duì)速度動(dòng)能與相對(duì)速度動(dòng)能變化量的總和，將全部轉(zhuǎn)化為燃?xì)鈱?duì)外界所作的膨脹軸功。綜上所述，高溫高壓的燃?xì)饩褪前凑丈鲜龉ぷ鬟^(guò)程，從透平的第一級(jí)噴嘴環(huán)開始，順序地逐級(jí)膨脹到最后一級(jí)動(dòng)葉柵的出口。其最終結(jié)果將是使燃?xì)獾臓顟B(tài)參數(shù)發(fā)生了變化；與此同時(shí)，把燃?xì)獗旧硭哂械哪芰?可以用滯止焓值h0*來(lái)表示)部分地轉(zhuǎn)化成為對(duì)外界所作的膨脹軸功lt。在圖5-9中給出了在沖動(dòng)式和反動(dòng)式透平中，燃?xì)鉄崃?shù)的變化趨勢(shì)，以及透平級(jí)中燃?xì)獾呐蛎涍^(guò)程在焓熵圖(即h-s圖)上的表示方法。a)沖動(dòng)式b)反動(dòng)式圖5-9在沖動(dòng)式和反動(dòng)式透平級(jí)中熱力參數(shù)的變化趨勢(shì)，以及在透平級(jí)中燃?xì)馀蛎涍^(guò)程的焓熵圖在反動(dòng)式透平中，人們習(xí)慣于用一個(gè)反動(dòng)度Ωt的概念，來(lái)表示燃?xì)庠趧?dòng)葉柵流道中繼續(xù)膨脹的程度。它的定義是(參見圖5-9b)(5-18)顯然，在沖動(dòng)式透平級(jí)中Ωt=0，在反動(dòng)式透平級(jí)中0<Ωt<1。通常，為了減小氣流在透平噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵流道中的流阻損失，在反動(dòng)式透平級(jí)中Ωt一般取為0.5左右。Ωt通稱為熱力學(xué)反動(dòng)度。反動(dòng)度的另一種表達(dá)形式是(5-19)它稱為基元級(jí)的運(yùn)動(dòng)反動(dòng)度。由式(5-10)和式(5-15)可知，對(duì)于正圓柱的回轉(zhuǎn)面來(lái)說(shuō)，由式(5-17)已知因而(5-20)可以證明，當(dāng)Ωk=0.5時(shí)，假如c1a=c2a，流進(jìn)和流出動(dòng)葉柵的氣流速度三角形是左右對(duì)稱的，如圖5-10所示。那時(shí)(5-21)圖5-10Ωk=0.5的速度三角形顯然，當(dāng)Ωk=0.5時(shí)，Ωt≠0.5，但與0.5很接近。Ωk=0的純沖動(dòng)級(jí)和Ω圖5-10Ωk=0.5的速度三角形當(dāng)然，隨著反動(dòng)度Ωt的加大，相對(duì)速度w2就要比w1大得更多，因而，動(dòng)葉的進(jìn)氣角β1與出氣角β2之間的差值就會(huì)相應(yīng)地增大?；?jí)的特性參數(shù)通?？梢杂昧髁恳蜃应?、載荷系數(shù)Ψt、速度比χa(或χ1)以及等熵效率ηt來(lái)描寫透平基元級(jí)的特性。流量因子φ我們定義流量因子為進(jìn)入動(dòng)葉柵的氣流軸向分速c1a與圓周速度u的比值，即(5-23)流量因子是基元級(jí)的重要特性參數(shù)。當(dāng)流量因子變化時(shí)，基元級(jí)的通流能力和葉片的形狀都會(huì)有相應(yīng)的變化。在圓周速度一定時(shí)，選擇大的流量因子標(biāo)志著設(shè)計(jì)者想通過(guò)增大氣流軸向分速度的辦法來(lái)減小葉片的高度。因而，高的φ值是大流量、高速透平的一個(gè)特征。反之，在概定的圓周速度條件下，如果φ值選得較小，設(shè)計(jì)者就可以把小流量透平的葉片制造得盡可能地高些，以求減少葉片流道的損失。載荷系數(shù)Ψt我們定義基元級(jí)的比功lt與圓周速度u2的比值為載荷系數(shù)(5-23)顯然，Ψt值正表示透平級(jí)的作功能力。Ψt值大，則表示在給定的圓周速度條件下，流經(jīng)透平級(jí)的每㎏/s氣體所作的膨脹軸功多。速度比我們稱燃?xì)鈴倪M(jìn)口的滯止?fàn)顟B(tài)(參見圖5-9)0*，等熵膨脹到出口的靜壓p2時(shí)所能達(dá)到的理論速度為燃?xì)馔ㄟ^(guò)基元級(jí)的假象速度cad，即(5-24)定義速度比為(5-25)有時(shí)，人們是這樣定義速度比的，即(5-26)在以后我們將看到速度比或?qū)?jí)的效率有密切的關(guān)系。等熵膨脹效率ηt目前，常用等熵膨脹效率ηt來(lái)描寫透平基元級(jí)的膨脹效率，即(5-27)從圖5-9中可以看出：ηt中的等熵焓降h0*-h2*是根據(jù)燃?xì)獾目倝簆0*和膨脹終了時(shí)的靜壓得出的，因而又稱為等熵膨脹的靜效率，它常被用于單級(jí)透平或者多級(jí)透平的最末一級(jí)的計(jì)算中，那時(shí)，認(rèn)為透平級(jí)排氣的余速c2未能被利用。但對(duì)于余速得到利用的中間級(jí)，或是在作燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)計(jì)算時(shí)，則常用等熵膨脹滯止效率ηt*來(lái)描寫基元級(jí)的膨脹效率，即(5-28)顯然，當(dāng)級(jí)的余速c2被利用時(shí)，在計(jì)算級(jí)的等熵焓降時(shí)就必須扣除余速動(dòng)能c22/2，那時(shí)ηt*中的等熵焓降h0*-h2s*是根據(jù)燃?xì)獾目倝簆0*和膨脹終了時(shí)的總壓p2*得出的。當(dāng)然，ηt*>ηt。透平級(jí)中的能量損失像壓氣機(jī)級(jí)那樣，透平級(jí)中會(huì)發(fā)生型阻損失、端部損失、徑向間隙的漏氣損失等那些會(huì)影響透平級(jí)中燃?xì)獾臓顟B(tài)參數(shù)的內(nèi)部損失，此外，還有由于氣流離開透平動(dòng)葉柵時(shí)，因具有一定的絕對(duì)速度c2，而帶走的余速損失。從圖5-9中可以看出：由于型阻損失和端部損失的作用，燃?xì)庠趪娮飙h(huán)和動(dòng)葉柵中就不能按等熵過(guò)程進(jìn)行膨脹，這將導(dǎo)致氣流在噴嘴環(huán)中發(fā)生Δhn的能量損失，同時(shí)使氣流在動(dòng)葉柵中發(fā)生Δhb的能量損失。其結(jié)果將使氣流流出噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵的流速c1和w2有一定程度的減小。倘若燃?xì)庠趪娮飙h(huán)中是按理想的等熵過(guò)程進(jìn)行膨脹，那么，在噴嘴環(huán)的出口氣流的理想絕對(duì)速度c1s應(yīng)等于(5-29)當(dāng)有摩擦和脫離等型阻損失和端部損失時(shí)，在噴嘴環(huán)出口處燃?xì)獾膶?shí)際絕對(duì)速度c1將降為(5-30)在透平的設(shè)計(jì)中，人們把實(shí)際速度c1與理想速度c1s的比值稱為速度系數(shù)，并以符號(hào)φ記之，即(5-31)由此可見(5-32)當(dāng)我們把噴嘴環(huán)中的能量損失Δhn，用噴嘴環(huán)中的理想等熵焓降h1，s的百分?jǐn)?shù)ζ1來(lái)表示時(shí)，則(5-33)式中ζ1稱為噴嘴環(huán)的能量損失系數(shù)。ζ1值越小，或是速度系數(shù)φ值越高時(shí)，那么噴嘴環(huán)中的能量損失就越小，其工作性能必然越加良好。不難證明，噴嘴環(huán)中能量損失Δhn的另一種表達(dá)形式ξ1=Δhn/hs*，可以表示為：(5-34)顯然，當(dāng)ψ和Ωt一定時(shí)，噴嘴環(huán)的能量損失ξ1就是一個(gè)常數(shù)。倘若φ=0.95~0.98，則沖動(dòng)級(jí)(即Ωt=0)的ξ1=10%~4%；Ωt=0.5的反動(dòng)級(jí)之ξ1=5%~2%。同理，可以推導(dǎo)出氣流在流經(jīng)動(dòng)葉柵時(shí)，能量損失系數(shù)ζ2與相對(duì)的速度系數(shù)Ψ值之間的關(guān)系。其中定義(5-35)(5-36)(5-37)w2s是在動(dòng)葉柵中當(dāng)氣流按等熵膨脹過(guò)程加速時(shí)，葉柵出口處的理想相對(duì)速度值(5-38)同樣不難證明：動(dòng)葉柵中能量損失Δhb的另一種表達(dá)形式ξ2，(5-39)顯然，當(dāng)φ、Ψ、Ωt、、α1一定時(shí)，動(dòng)葉柵的能量損失ξ2與速度比u/c1有密切的關(guān)系。倘若φ=Ψ=0.95~0.98，取u/c1=cosα1/2(以后將證明這是最佳選擇)α1=20°，那么，對(duì)于Ωt=0的級(jí)來(lái)說(shuō)，ξ2=3%~13%；當(dāng)Ωt=0.5時(shí)，去u/c1=cosα1則ξ2=5%~2%。試驗(yàn)表明：影響噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵中能量損失系數(shù)ζ1(或φ)和ζ2(Ψ)的因素是很多的。其中型阻損失和端部損失與氣流進(jìn)入葉片時(shí)的沖角有密切關(guān)系。在正沖角范圍內(nèi)，隨著沖角的增大，端部損失，特別是型阻損失增加得很迅速，致使葉柵的總能量損失增大得很厲害。在負(fù)沖角范圍內(nèi)，隨著負(fù)沖角的加大，型阻損失雖然同樣是增大的，但是端部損失卻有所減小，因而葉柵的總能量損失卻反而會(huì)有所下降。對(duì)于型線已定的葉柵來(lái)說(shuō)，通過(guò)合理地選擇葉柵的安裝角γp和相對(duì)柵距，可以使能量損失系數(shù)ζ1(或ζ2)趨于最小值。一般來(lái)說(shuō)，沖動(dòng)式葉柵的最佳相對(duì)柵距的范圍為0.60~0.70；反動(dòng)式葉柵者大約為0.70~0.80。ζ2值還與氣流出口的馬赫Ma2=w2/a2有關(guān)。一般情況下對(duì)于設(shè)計(jì)良好的葉型來(lái)說(shuō)，Ma2=0.7~0.8時(shí)，能量損失系數(shù)ζ2為最小。當(dāng)Ma2達(dá)到0.85左右時(shí)，由于在葉片背弧的出口段上，會(huì)開始出現(xiàn)局部的超音速區(qū)，以致產(chǎn)生激波損失，同時(shí)還會(huì)使尾跡渦流的損失加大，其總的效果是使ζ2值急劇增大。Re數(shù)對(duì)ζ2也有一定影響，加大Re數(shù)可以使ζ2下降。但是當(dāng)Re數(shù)增大到特定的臨界值Re1后，ζ2就不再受Re數(shù)的影響了。對(duì)于沖動(dòng)式葉柵來(lái)說(shuō)，Re1=3×105左右；在反動(dòng)式葉柵中，Re1=2×105左右。顯然，透平級(jí)的余速損失Δhc，2=c22/2，它的另一種表達(dá)形式是(5-40)(5-41)顯然，當(dāng)φ、Ψ、Ωt、、α1和β2值選定后，余速損失系數(shù)ξc也速度比u/c1有密切關(guān)系。對(duì)Ωt=0的沖動(dòng)級(jí)來(lái)說(shuō)，若取φ=Ψ=0.95~0.98，α1=β2=20°u/c1=cosα1/2，則ζc=3.7%~4.4%。對(duì)于Ωt=0.5的反動(dòng)級(jí)來(lái)說(shuō)，則應(yīng)取u/c1=cosα1(以后將證明這是最選擇)，那時(shí)，ξc=5.3%~5.6%。我們定義：僅考慮了透平級(jí)內(nèi)Δhn、Δhb和Δhc，2三項(xiàng)能量損失的膨脹效率為透平級(jí)的輪周效率ηu，即(5-42)把式(5-34)、式(5-39)和式(5-41)帶入上式，經(jīng)整理后可得(5-43)由式(5-43)可知：減小噴嘴環(huán)和動(dòng)葉柵中的型阻損失和端部損失等效應(yīng)(即：使φ和Ψ值增大)或者減小α1和β2角，在任何情況下都可以使透平級(jí)的輪周效率增高。但是u/c1和Ωt這兩個(gè)因素則不然，對(duì)應(yīng)于不同的反動(dòng)度Ωt，為了確保ηu值為最大，必將有各自相應(yīng)的最佳速比值(u/c1)opt。從理論上可以證明：(1)對(duì)于Ωt=0的純沖動(dòng)式透平級(jí)來(lái)說(shuō)，當(dāng)φ、Ψ、β2、α1選定后，使ηu達(dá)到最大值所對(duì)應(yīng)的最佳速比值(5-44)(2)對(duì)于Ωt=0.5的反動(dòng)式透平級(jí)來(lái)說(shuō)，當(dāng)φ、Ψ、α1、β2選定后，通常α1很小時(shí)，上式可以近似地簡(jiǎn)化為圖5-11Ωt=0和Ω圖5-11Ωt=0和Ωt=0.5兩種透平級(jí)的輪周效率曲線(3)對(duì)于任意反動(dòng)度的透平級(jí)來(lái)說(shuō)(5-46)圖5-11和圖5-12上給出了Ωt=0和Ωt=0.5時(shí)，透平級(jí)的輪周效率ηu隨速比值u/c1的變化關(guān)系。從圖5-12可以更清楚地看出：①噴嘴環(huán)中的能量損失ξ1只與φ和Ωt有關(guān)，而與速度比u/c1無(wú)關(guān)，因而在圖5-12上ξ1值可以用一條水平線來(lái)表示；②動(dòng)葉柵中的能量損失ξ2與u/c1有關(guān)系的，當(dāng)Ωt與α1選定不變時(shí)，隨著u/c1的增大，動(dòng)葉柵進(jìn)口的w1和氣流的折轉(zhuǎn)角[180°-(β1+β2)]都相應(yīng)地有所減小，其結(jié)果將會(huì)使φ值增高。因而，隨著u/c1的增加，ξ2是下降的；③級(jí)中最大的能量損失項(xiàng)是余速損失ξc。隨著u/c1偏離(u/c1)opt值，余速損失的增大是極其明顯的。ξc最小值所對(duì)應(yīng)的u/c1值，也正是使級(jí)的輪