汽輪機-級第一部分

1、l基本概念l蒸汽在噴嘴葉柵內的流動和能量轉換l蒸汽在動葉柵內的流動和能量轉換l級的分類和輪周效率l級內損失、效率和功率一 汽輪機的級、級內能量轉換過程 ：靜葉柵動葉柵是汽輪機作功的最小單元。 能量轉換的主要部件是一組噴管和一圈動葉，由它們組合而成的工作單元，稱為汽輪機的一個“級”。1-靜葉柵（噴嘴）2-動葉柵3-隔板4-葉輪5-主軸柵：編豎木也00截面：噴嘴進口截面；11截面：噴嘴與動葉之間截面(噴 嘴出口、動葉進口)；22截面：動葉出口截面；各截面上的參數分別以下標 0、1、2表示。如： 噴嘴進口壓力； 噴嘴出口溫度， 動葉進口溫度。0p1t 動葉平均直徑處的圓周速度 C1 噴嘴出口速度（動

2、葉進口絕對速度 ） 動葉進口的相對速度 動葉出口的相對速度 動葉出口絕對速度 60bd nu112211cos2ucucw1111sinarcsinwcu1w2w2c2222222coscwuuw2222sinarcsinwc 噴嘴理想焓降 動葉理想焓降 級理想焓降 噴嘴滯止理想焓降 級滯止理想焓降 nhbhth0nh0th2200chc2222chc初速能余速損失20uhhcbnthhh輪周有效焓降 輪周損失 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，

3、將高速汽流的動能轉變?yōu)樾D機械能。 汽流動汽流動能能噴嘴內噴嘴內動葉內動葉內熱能機械能汽輪機bnbtbmhhhhh*)1 (tmnhh*tmbhh級反動度定義：蒸汽在動葉汽道內膨脹時所降落的理想焓降和整個級的滯止理想焓降之比。 反動度是衡量蒸汽在動葉片內膨脹的。反動度沿葉高是變化的。平均反動度：動葉平均直徑截面上的理想焓降。 當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l 沖 動 級 有 三 種 不 同 的 形 式 ： ：

4、通常把反動度等于零的級稱為純沖動級。對于純沖動級來說， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出動葉有速度C ,具有一定的動能 C未被利用而損失，稱這種損失為余速損失，用 表示。 為了提高級的效率，通常，沖動級也帶有一定的反動度（ = 0.05 0.20 ) ，這種級稱為帶反動度的沖動級，它具有作功能力大、效率高的特點。 1p2pbh*nh*th2ch 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、固定在汽缸上的導向葉柵導向葉柵所組成的級，稱為復速級。目的：第一列動葉柵通道流出汽流，其流速還相當大，為了利用這一部分動能，在第一列動葉柵之后裝上一列導向葉柵以改變汽流的方向，

5、使之順利進入第二列動葉柵通道繼續(xù)作功。復速級也采用一定的反動度。復速級具有作功能力大的特點。 當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，前者會對葉片產生一個沖動力，后者會對葉片產生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，兩種力同時作功。通常稱這種級為反動級。 通常把反動度 = 0.5的級稱為反動級（動葉和噴嘴型線相同）。對于反動級來說，蒸汽在靜葉和動葉通道的膨脹程度相同，即是 ， 。反動級是在沖動力和反動力同時作用下作功。21pp *21*tnbhhh純沖動級帶反動度的沖動級（沖動級）反動級噴嘴漸縮漸縮漸縮動葉流道截面不變，動葉流動損失大汽道橫截面沿汽流方向有所收縮漸縮作用力沖

6、動力主要是沖動力沖動力、反動力做功能力大較大較小效率低有所提高高l速度級速度級：以利用氣流的速度為主 ，如復速級l壓力級：壓力級：以利用汽輪機內分配給該級的壓力降或焓降為主 ，如單列沖動級和單列反動級l調節(jié)級：調節(jié)級：隨著負荷變化，級內通流面積發(fā)生變化的級，如 采用噴嘴配氣的第一級 蒸汽在汽輪機中的運動非常復雜 蒸汽有黏性，運動時，密度發(fā)生變化，所以，汽輪機中的工質是黏性、可壓縮流體； 蒸汽在靜葉柵和動葉柵流道中作三元非定常流動，也就是說：流道內任何一點的參數（壓力、溫度、速度、密度等），不僅是空間的函數，而且是時間的函數。 目前，人們無法完全按照蒸汽的實際流動狀況進行級的氣動力學計算。因此，

7、在實際計算前，考慮決定蒸汽在汽輪機級內流動的主要因素，略去次要因素，作一些假設。 1.蒸汽在級內的流動是定常流動（穩(wěn)定），即任何一點參數（壓力、溫度、速度、密度等）不隨時間的變化。在穩(wěn)定工況下運行（功率和蒸汽參數變化不大時），可近似認為是定常的。 2.蒸汽在級內流動是一元的。適用于葉片相對高度較短的葉片 。 3.蒸汽在級內流動過程是絕熱的。即認為級內蒸汽與外界無熱交換，這一條件在汽輪機穩(wěn)定運行時是滿足的。 4.在考慮作用于流體上的力時，略去黏性力，但要考慮計算由于黏性力的存在所造成的速度下降。即：略去黏性力的當地影響，考慮其歷史積累的影響。 連續(xù)方程： 連續(xù)方程是質量守恒定律的一種數學表達式。

8、 在定常一元流動下，通過1-1截面的質量流量和通過2-2截面的質量流量相等。 連續(xù)方程的微分形式式中： 密度，c速度，A面積，v比容constvAcAcGG210vdvcdcAdA1122G1G2連續(xù)方程、能量方程、狀態(tài)方程能量方程：能量方程式能量守恒定律的數學表達式。對于絕熱、定常流動、無熱源流進系統(tǒng)的能量，必須等于離開系統(tǒng)的能量。式中: 、 蒸汽進入和流出系統(tǒng)的焓值； 、 蒸汽進入和流出 系統(tǒng)時的速度；w蒸汽通過系統(tǒng)時對外界所作的機械功 。wchch222112000h1h0c1cw h1 c1 h0 c0 理想氣體的狀態(tài)方程式： 式中：p絕對壓力；v蒸汽比容；T熱力學溫度；R蒸汽氣體常數，R461.5 J/