汽輪機級內能量轉換過程

1、 第一章 汽輪機級的工作原理 結構上： 級的概念： 作用上： 能量觀點上： 第一節(jié) 蒸汽在級內的流動一、基本假設和基本方程： （一）基本假設： 1 、穩(wěn)定流動 2、一元流動 3、絕熱流動 （二）基本方程： 1、狀態(tài)及過程方程： 2、連續(xù)性方程： 3、能量守恒方程：二、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程： （一）蒸汽的滯止狀態(tài)： 21*001 121tcktkp vp v22100 01 1212tccktkp vpv01001 11kttkhhp vpvph c T1kRpKc （二）噴嘴出口汽流速度： 等比熵過程出口理想速度1tc （三）噴嘴速度系數(shù)及動能損失： 噴嘴速度系數(shù) 的影響因素： 噴嘴中的能量

2、損失及能量損失系數(shù)：11tcc（四）噴嘴中的臨界條件和噴嘴臨界壓力比：kRTpkddpadkpdppddpak得常數(shù)由等熵方程0根據能量守恒的結論得: 112121222*022*0*02000*02200kakacpkkcpkkhchch *0*02*02*0212121211pkkakckackkcaccrcrcr有時，有當1*0*0*0*0*0*0*0121212kkcrcrkcrcrkcrcrcrcrcrkpppppkppkpkkc根據等熵流動有：得又由過熱蒸汽 K=1.3 飽和蒸汽 K=1.135 546. 0cr577. 0cr （五）通過噴嘴的蒸汽流量： 理想流量： 實際流量：

3、流量系數(shù) 由實驗曲線查?。簄tGnGn (六)蒸汽在噴嘴斜切部分的膨脹： 當汽流在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹時，流速要大于當?shù)匾羲?，而且汽流方向也會發(fā)生偏轉，角度不再沿著原出汽角1。11111 111111111121sin11sin1kckckknncckv ckkv ccvcv、及 、 分別為噴嘴喉部（臨界條件處）及出口處的蒸汽速度和比容汽流方向偏轉角度角度計算：三、蒸汽在動葉中的流動： （一）反動度 ： 沖動級與反動級的區(qū)別： 沖動級： =0.050.3 反動級： =0.40.6mmmm （二）蒸汽在動葉中的熱力過程： 由于結構上的相似，導致蒸汽在動葉中的熱力過程與噴嘴中的熱力過程也相似。區(qū)別

4、在于噴嘴是靜止的，而動葉是轉動的，如果以相對速度討論，則動葉內就適用噴嘴的全部結論了。 （三）動葉的通流能力：四、蒸汽在級內流動的基本公式：212111221*221*2*2*1whhwhwhhhctmbtmttmntmt第二節(jié) 級的輪周效率和最佳速度比 第二節(jié) 級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形和輪周效率： （一 ）速度三角形 在描述蒸汽流經動葉的 過程中，使用速度三角形。 1、動葉進口速度三角形： 2、動葉出口速度三角形： （二）輪周功率： 單位質量蒸汽流經一級所作 輪周功Wu包括三部分：根據級的能量平衡計算輪周功：212212122122cwwc12蒸汽動能熱能轉換而增加的動能蒸汽帶

5、走的能量21022utnbcwchhhh 二、輪周效率及其與速度比的關系 （一）輪周效率： 本級輪周功 ： 本級理想可用能量 ：輪周效率的物理意義：（二）輪周效率與速度比的關系： 1、純沖動級的輪周效率與速度比的關系： uw0E1122212211112coscoscos2cos1cosutu cccxx輪周效率與速度比關系的物理意義 ： 純沖動級輪周效率余速利用對最佳速度比的影響：21122112222111cos2cos1cos12cos11121coscosaauaaaaaaopxxccxxxxxKK K 2、反動級的輪周效率和速度比的關系 3、帶反動度的沖動級：沖動級與反動級的速度三角

6、的區(qū)別： 3、影響輪周效率的其它因素： （1）噴嘴出汽角 ： （2）動葉出口角 ： （3）動葉進口角 ：三、速度級及其輪周功率、輪周效率： （一）速度級的作用及特點： （二）輪周功率、效率和最佳速比：1121 （三）速度級的熱力過程：第四節(jié) 葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特性尺寸參數(shù)：尺寸參數(shù)：平均直徑、葉片高度、葉柵節(jié)距、葉柵寬度、葉型玄長、出口邊厚度、進口邊寬度；與汽道形狀和汽流方向有關的角度：與汽道形狀和汽流方向有關的角度：進、出口汽流角度，葉柵安裝角、葉型進汽角、葉型出口角、汽流沖角二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇（一）、葉柵類型的選擇（二）、汽流出口角1和2的選擇（三）、葉片個數(shù)和高度的選

7、擇（四）、葉片寬度的選擇三、反動度的選擇四、噴嘴柵尺寸的確定： (一)噴嘴型式的確定: 根據噴嘴前后壓力比 大小: (二)噴嘴柵尺寸與流量關系方程式: 當汽流作亞音速流動時:1*0pnp,nncnnc當時 采用漸縮噴嘴當小于較多時 采用縮放噴嘴n nmz tedn1n1lsinl sinnnnmAnz Azte dn1lsinnmAe d11111111111sinsinsin,sinntnntnn n nntntn n nntn nntnnntG vA cAz t lG vc z t lc e d lG vle d c 當汽流作音速或超音速流動時: *00.648*0sin1pGAncnvA

8、nclncedm*000.648ncrGAnp n1lsinn crcrmAe d11111sinsincr crttcc222sin22bGvA wttb bG vtblbe d wtbb 五、動葉柵尺寸的確定： （一）動葉柵出口連續(xù)性方程：（二）蓋度：bntrbntrbbllllB tgB 圓柱形圍帶:圓錐形圍帶:為動葉的寬度為圍帶傾角對于短葉柵，不應大于對于長葉柵，不應大于六、其他結構因素的確定：（一）級的動、靜葉柵的面積比：1122bncAfA 211111122cos 12111maammmmf 對于直葉片級20% 40%,1.7 1.41mf 對于扭葉片級5% 20%,1.85 1

9、.65mf （二）級內間隙：對于復速級3% 8%m :1: 1.6 1.45 : 2.6 2.35 : 4 3.2nbgbbffff第五節(jié) 葉柵氣動特性及葉柵損失一、葉柵氣動特性：二、葉柵損失：（一）、葉型損失：1、附面層中的磨檫損失：2、附面層分離引起的渦流損失：3、出口邊的尾跡損失：4、沖波損失：（二）、端部損失：1、端部附面層磨檫損失：2、二次流損失：三、影響葉柵損失的因素：（一）、影響葉型損失的因素：1、相對節(jié)距的影響：2、安裝角的影響：3、汽流角和沖角的影響：4、馬赫數(shù)的影響：5、雷諾數(shù)的影響：6、葉型幾何參數(shù)的影響：（二）、影響端部損失的因素：1、相對葉高的影響： 2、葉型型式的影

10、響：3、汽流進口角的影響：4、相對節(jié)距的影響：5、馬赫數(shù)的影響：6、蓋度的影響：四、環(huán)形葉柵的特性：（一）、汽流特性：（二）、損失特性： 2000.7bblhEEd 2210.70.7bbld式中為能量損失系數(shù)， 五、減少葉柵損失的方法：（一）、采用后加載葉型：（二）、采用彎扭葉片：（三）、采用子午面型線噴嘴：（四）、降低葉片表面的粗糙度：（五）、減少端部二次流的方法：第七節(jié) 級的二維和三維熱力設計一、汽輪機級熱力設計面臨的問題：1、沿葉高圓周速度不同 引起的損失：111tmr2）速度比：1）2、沿葉高節(jié)距不同引起的損失：3、軸向間隙中徑向流動引起的損失： 1）柵距不同： 2）離心力場的存在：

11、扭葉片級研究的主要問題：扭葉片級研究的主要問題： 如何根據中徑基元級的參數(shù)來確定沿葉高其他基元級的各項參數(shù)，以及不同直徑上各基元級之間的關系基元級：在級的某一直徑上截取一個微元葉高dr的級根據直葉片理論，只要合理選擇m、xa、2、2、及、，在已知p0、t0、p2的情況下，就可計算中徑基元級的速度三角二、級的蒸汽流動方程式：22cossin1lllllulcpccrrRcl蒸汽微元體完全徑向平衡方程式：基元級示意圖基元級示意圖分速及分速之間的關系示意圖分速及分速之間的關系示意圖微元體受力示意圖微元體受力示意圖微元體所受徑向力有：微元體所受徑向力有：1 1、徑向靜壓差：、徑向靜壓差：2 2、C C

12、u u產生的離心力：產生的離心力：3 3、 C Cl l產生的離心力的徑向分量：產生的離心力的徑向分量：4 4、 子午向加速度產生的慣性力的徑向分量：子午向加速度產生的慣性力的徑向分量：prdrd dzr2ucmr2coslllcmRsinlldcmd22cossin0llllulpcdccmmmrdrd dzrRdrlllldcdcdcdlcddlddlmrdrd dz22cossin1lllllulcpccrrRcl單位質量流體徑向靜壓差為：三、簡單徑向平衡法：（一）、理想等環(huán)量流型：1、流型特點：21purdcdr1111dpc dc 110uurdcdcr對上式積分，得1uc r 常數(shù)

13、 2uc r 常數(shù)流型特點：2、參數(shù)沿徑向的變化規(guī)律：11tantanrrrr 1121tantan1rrrrurrrrurc（1）噴嘴出汽角變化規(guī)律的：（2）動葉進汽角變化規(guī)律的： 211rrrr 2221111cossinrrrrrr 22222222tantanzurzruuurrcccrcccr2221tantanrrrrrurrrurrrr（3）動葉出汽角變化 規(guī)律的：（4）動葉出口方向角 變化規(guī)律的：（5）反動度變化規(guī)律的：汽流速度與壓力變汽流速度與壓力變 化關系示意圖化關系示意圖各項參數(shù)變各項參數(shù)變 化規(guī)律化規(guī)律3、等環(huán)量級的特點：（二）、等1角流型：2112110crucddc

14、rc211cosrc12cos1uc12cos1zc常數(shù)常數(shù)常數(shù) 22cos11rrrr （三）、等密流流型：1 1zc常數(shù)，即1 10zrc22zc常數(shù)，即220zrc四、完全徑向平衡法：（一）、問題的提出：（二）、完全徑向平衡的 設計方案：1、流線計算：2、徑向平衡計算：3、逐次逼近計算：4、級后參數(shù)計算：222()itirijirrrr rjm(tan)(tan)(tan)(tan)ijirlijlirlitliritirrrrr（三）、可控渦流型：1、子午流線型對反動度的影響：2、可控渦流型的特點：五、葉柵的全三維設計：第五節(jié) 級內各項損失和級效率一、級內損失： （一）噴嘴損失 （二）葉高損失： （三）撞擊損失：2nbchhh、動葉損失、余速損失： （四）扇形損失： （五）葉輪摩檫損失： （六）部分進汽損失： 1、鼓風損失： 2、斥汽損失： （七）濕汽損失： 1、濕汽損