s2-5汽輪機級內損失及級效率

1、第四節(jié) 汽輪機的級內損失和級效率一、級內損失 級內損失主要有葉高損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、部分進汽損失、漏汽損失、濕汽損失等 上述損失并不是每一級都同時存在，如：全周進汽的級就沒有部分進汽損失，過熱區(qū)工作的級就沒有部分濕汽損失等。圖.葉柵中的二次流示意圖（a）雙渦流示意圖；（b）附面層和壓力分布示意圖腹面；壓力圖；附面層增厚區(qū)；對渦流動（一）葉高損失 1、葉高損失的原因： （1）端部附面層中的摩擦損失 （2）二次流損失lh 葉高損失又稱端部損失，它實質上是屬于噴嘴和動葉的流動損失，它主要取決于葉高。 2、葉高損失計算：葉高損失常用下列半經驗公式計算。ulhlah 式中a試驗系數，單列級a1

2、.2（不包括扇形損失）或 a 1.6（包括扇形損失），雙列級a2； 為 葉柵高度，對單列級為噴嘴高度，對雙列級為各級葉柵 平均高度，mm。 l葉高損失也可用下列半經驗公式計算：021Ehxlallanl式中 a試驗系數，單列級a9.9，雙列級a27.6; （二）扇形損失 1、產生原因： 環(huán)形葉柵的節(jié)距、圓周速度及蒸汽參數均沿葉高發(fā)生變化。即這些數值均偏離了平均直徑處的設計值，蒸汽流過時會增加流動損失。 在等截面直葉片級的軸向間隙中，汽流還會徑向流動引起損失。這些損失統(tǒng)稱為扇形損失。（a）環(huán)形葉柵的節(jié)距變化；（b）平面葉柵2、計算扇形損失的經驗公式：027.0Ehdlbb 扇形損失與徑高比平方成

3、反比。越小，越大，扇形損失越大。 一般當 812時，采用等截面直葉片，存在扇形損失；當 812時，采用扭葉片，避免扇形損失。bbld （三）葉輪摩擦損失 速度不同引起的摩擦損失 1、葉輪摩擦損失的原因 渦流引起的能量損失 2、計算公式： fh vdukpf1)100(231Gphff36000Ehffmnnatfeldxkpp1sin13 影響葉輪摩擦損失的因素：圓周速度u、蒸汽的比容、級的平均直徑dm及流量等。其中 沿流動方向變化最大，高壓級 小， 大；低壓級 大， ??； 反動級無葉輪，沒有葉輪摩擦損失。 減小葉輪摩擦損失的措施： （1）盡量減小葉輪與隔板間腔室的容積，即減小葉輪與隔板間的軸

4、向距離； （2）盡可能提高葉輪表面的光潔度。 fpvvvvfp （四） 部分進汽損失eh部分進汽：將噴管布置在隔板的部分圓周上，使蒸汽沿部分圓弧進汽的方式。采用部分進汽的原因：使葉柵高度不小于15mm。部分進汽度：安裝噴管的弧段長度與整個圓周長的比值，即 mnndtZe 鼓風損失部分進汽損失產生的原因： 斥汽損失whsh （1）鼓風損失 發(fā)生在不裝噴管的弧段內。 鼓風損失的計算： wheh3)21 (1acewxeeeB0Ehww;15. 0eB55. 0eB單列級： 雙列級： 選擇合適的部分進汽度 減小鼓風損失的措施： 加裝護罩裝置，如圖所示。 圖.部分進汽時采用護罩的示意圖動葉片；護罩；葉

5、輪；汽缸（2）斥汽損失 發(fā)生在裝有噴管的進汽弧段內。 shannesxdSec1annesxdSec1斥汽損失的計算：0Ehss-噴管組數； -與級型有關的系數，單列級雙列級nSec;012. 0ec;016. 0ec 合適的部分進汽度 減少斥汽損失的措施： 減少噴管組數 部分進汽損失： swehhh減小部分進汽損失的措施：（1）部分進汽度不宜太小，選取部分進汽度的原則是使葉高損失與部分進汽損失之和最小；（2）減少噴管組數，以及減小兩組噴管之間的間隙。 (五)漏汽損失 隔板漏汽損失 原因 葉頂漏汽損失h 1、隔板漏汽損失 （1） 產生原因：隔板中心孔與主軸之間存在間隙，且間隙前后的蒸汽存在壓差

6、，產生漏汽,引起損失。 （2）計算公式 ptnpptppppZvhAvcAG1*112upphGGh減小隔板漏汽損失的措施：1) 隔板與主軸之間裝設隔板汽封；2）在動葉根部設置軸向汽封；3）在葉輪上開設平衡孔，并選擇適當的反動度，使隔板漏汽從平衡孔流到級后，避免這部分汽流干擾主流。2、動葉頂部漏汽損失（1）損失產生的原因：動葉頂部與汽缸之間存在間隙，且間隙前后的蒸汽存在壓差，產生漏汽而造成損失。 （2）葉頂漏汽損失的計算：ttttbbttttttvhldevcAG2*22)(utthGGh04.172.1Elhbrt或（3）減少漏汽損失措施： 在圍帶上安裝徑向汽封和軸向汽封； 對無圍帶的葉片，

7、可將動葉頂部削薄以達到汽封的作用； 盡量設法減小扭葉片頂部的反動度。 （用于反動級）（六）濕汽損失 1、原因： 濕蒸汽中的一小部分蒸汽凝結成水滴，使做功的蒸汽量減少； 挾帶損失 ：蒸汽帶動水滴運動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動能； xh制動損失；擾流損失：水滴撞擊在動葉片背弧上，四處飛濺，擾亂主流；水滴進入下級時，與汽流交叉。過冷損失：濕蒸汽在噴嘴中膨脹時，由于汽態(tài)變化非?？?，蒸汽的一部分還來不及凝結成水，汽化潛熱沒有釋放出來，形成了過飽和蒸汽或稱過冷蒸汽，致使蒸汽的理想焓降減小，形成過冷損失。 工質損失。 2、濕汽損失計算：umxhxh)1 (220 xxxm3、濕蒸汽對動葉

8、片的危害：產生水蝕損傷，其中以動葉進汽邊頂部背弧處最嚴重。 由于侵蝕，葉片形成不平的海綿狀表面，使級效率降低，同時侵蝕會改變葉片的振動和強度特性，是葉片斷裂的起因。 提高級效率和防止動葉水滴侵蝕損壞的措施： （1）采用去濕裝置，以減少濕蒸汽中的水份。 常用的去濕裝置： (1)減少級前濕度 提高蒸汽初溫和降低初壓；采用外置汽水分離和中間再熱器，增加末級比焓降，降低凝汽器真空等。(2)采取級內除濕 從噴嘴葉片的汽道除濕。采用空心噴嘴葉片，又稱為內槽式除濕，可以排出大約3540的水分。 從噴嘴葉片之后腔室除濕。 汽輪機低壓缸，從噴嘴中葉片之后除濕。由離心力分離出來的水分被引入葉片圍帶上部的除濕腔將水

9、收集起來除掉。 從工作葉片除濕。在工作葉片背弧上開齒形溝槽，水滴在離心力作用下進入溝槽至外緣排走。 工作葉片之后腔室除濕。從工作葉片之后的腔室或專設的槽道排除水分是應用最廣泛的除濕結構。 (3)降低葉片外緣圓周速度u。 降低u對減少侵蝕十分重要。降低轉速和減小末級葉片高度往往是從這一觀點出發(fā)的。 (4)采用耐侵蝕材料 葉片的基體材料選用強度高、耐蝕的鉻鋼，一些大功率汽輪機末級葉片用鈦合金制造。葉片表面覆蓋防護層。在葉片上部13長度的葉片進口邊的背弧采用高頻電流焊接司太立合金覆蓋層。二、汽輪機級的相對內效率和內功率蒸汽流經汽輪機各級作功時存在損失，考慮級內各項損失后沖動級的熱力過程線如圖所示。

10、級的有效比焓降：1千克蒸汽所具有的理想能量中最后在轉軸上轉變?yōu)橛行ЧΦ哪遣糠帜芰俊?級的相對內效率：級的有效比焓降與級的理想能量之比。即 ：221*0ctxeflcbntirihhhhhhhhhhhhEh或xeflcbnri21 級的相對內效率反映了級內能量轉換的完善程度，它的大小與所選用的葉型、速比、反動度、葉柵高度等有密切的關系，也與蒸汽的性質、級的結構有關。 級的內功率：可由級的有效焓降和蒸汽流量來確定，即 3600iiihDhGP三、級內損失對最佳速比的影響 衡量級內能量轉換過程完善程度的最終指標是級的相對內效率。 能保證獲得級的最大相對內效率的速比才是真正的最佳速比。 級的相對內效率與速比的關系曲線是在輪周效率曲線的基礎上，扣去級內其它各項損失之后得到的，級的相對內效率可表達為 ：pxefluri結論：（1）級的相對內效率最大值比輪周效率最大值要低。（2）級內損失使級的相對內效率最高時的最佳速比小于輪周效率最高時的最佳速比。 第六節(jié) 扭葉片1. 沿葉高圓周速度不同引起的損失;演示文稿4.ppt2沿葉高節(jié)距不同引起的損失;演示文稿4.ppt3軸向間隙中汽流徑向流動所引起的損失;演示文稿4.ppt當徑高比較小時，若仍以一元流動為依據，以平均直徑處的參數計算，不考慮汽流參數沿葉高的變化，設計成直葉片，將產生很大的附加損失，使級效率顯著下降。附加損失表現(xiàn)為： 7、在噴嘴出汽角和