汽輪機(jī)級(jí)的工作原理實(shí)用教案

1、12 汽輪機(jī)級(jí)的工作(gngzu)原理本章(bn zhn)要求1）掌握汽輪機(jī)通流部分中蒸汽的流動(dòng)規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，提高綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)分析研究具體工程技術(shù)問(wèn)題和科研課題的能力。2）明確在級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，各項(xiàng)損失的物理概念及減少損失的措施和計(jì)算方法。3）明確級(jí)的速比、反動(dòng)度、比焓降及葉型參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)熱功轉(zhuǎn)換能力（輪周功率）和輪周效率的重要影響，及對(duì)汽輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)的影響。4）掌握用一元(y yun)流理論進(jìn)行級(jí)的熱力設(shè)計(jì)的方法。第1頁(yè)/共126頁(yè)第一頁(yè)，共126頁(yè)。2級(jí)由一列(y li)噴嘴葉柵（靜葉柵）和其后的一列(y li)動(dòng)葉柵構(gòu)成的汽輪機(jī)作功的最小單元。2.1 概 述一、汽輪機(jī)的級(jí)1

2、. 什么(shn me)是級(jí) ?多級(jí)則能產(chǎn)生較大的功率，大型汽輪機(jī)均由多級(jí)串聯(lián)(chunlin)組成。噴嘴：由固定不動(dòng)的靜葉柵構(gòu)成的蒸汽通道。轉(zhuǎn)子：汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。通流部分：汽輪機(jī)本體中作功汽流的通道稱為汽輪機(jī)的通流部分，包括各級(jí)噴嘴和動(dòng)葉、主汽門、調(diào)節(jié)汽門等。第2頁(yè)/共126頁(yè)第二頁(yè)，共126頁(yè)。3級(jí)=噴嘴(pnzu)葉柵+動(dòng)葉柵2.1 概 述一、汽輪機(jī)的級(jí)2. 級(jí)的結(jié)構(gòu)(jigu)編號(hào)(bin ho)和下標(biāo)：0,1,2； n-nozzle噴嘴，b-blade動(dòng)葉。特征截面：噴嘴葉柵前截面 00 噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵之間的截面 1-1 動(dòng)葉柵后截面 2-2第3頁(yè)/共126頁(yè)第三頁(yè)，共126頁(yè)。

3、42.1 概 述一、汽輪機(jī)的級(jí)3. 級(jí)內(nèi)工作(gngzu)過(guò)程（1）功能：推動(dòng)葉輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。（2）蒸汽的流動(dòng)路線：進(jìn)入噴嘴離開(kāi)噴嘴進(jìn)入動(dòng)葉離開(kāi)動(dòng)葉。（3）工質(zhì)性質(zhì)的變化：噴嘴中得到加速（p，c），在動(dòng)葉中加速繼續(xù)（p，c）。（4）能量(nngling)轉(zhuǎn)換：在噴嘴中將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在動(dòng)葉中將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。p0c0p1c1c2p2壓力及速度曲線第4頁(yè)/共126頁(yè)第四頁(yè)，共126頁(yè)。5推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。 蒸汽通過(guò)噴嘴(pnzu)和動(dòng)葉后，其壓力、速度的變化趨勢(shì)如圖1.3。圖1.3 蒸汽級(jí)內(nèi)壓力，速度變化趨勢(shì)110022第5頁(yè)/共126頁(yè)第五頁(yè)，

4、共126頁(yè)。6AcGv第6頁(yè)/共126頁(yè)第六頁(yè)，共126頁(yè)。72.1 概 述一、汽輪機(jī)的級(jí)4. 熱力過(guò)程線反應(yīng)級(jí)的做功過(guò)程(guchng)和工質(zhì)的變化特性的h-s曲線。（1）四個(gè)狀態(tài)： 1）滯止(zh zh)狀態(tài)（0*狀態(tài)）。 2）噴嘴進(jìn)口狀態(tài)（0狀態(tài)）。 3）噴嘴出口狀態(tài)（動(dòng)葉進(jìn)口狀態(tài)，1狀態(tài)）。 4）動(dòng)葉出口狀態(tài)（2狀態(tài)）。 第7頁(yè)/共126頁(yè)第七頁(yè)，共126頁(yè)。8（2）三類參數(shù)：1）焓降物理意義(yy)：做功能力 級(jí)的滯止理想比焓降 ，級(jí)的理想比焓降 噴嘴的滯止理想比焓降 ，噴嘴的理想比焓降 動(dòng)葉的理想比焓降2.1 概 述一、汽輪機(jī)的級(jí)4. 熱力過(guò)程線*thth*nhnhbh20021c

5、hc噴嘴前汽流速度c0所具有的動(dòng)能：滯止焓值：0000*021chhchh*0*0*0hvp、舉例：滯止參數(shù)：滯止?fàn)顟B(tài)下的汽流熱力參數(shù)，用上標(biāo)“0”或“*”來(lái)表示；第8頁(yè)/共126頁(yè)第八頁(yè)，共126頁(yè)。92）熵增過(guò)程物理意義：不可逆過(guò)程3）損失 a. 噴嘴損失 b. 動(dòng)葉損失 在實(shí)際研究中常認(rèn)為bhbh=理想過(guò)程：無(wú)不可逆損失的等熵過(guò)程；實(shí)際過(guò)程：存在著不可逆摩擦損失，動(dòng)能損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。一、汽輪機(jī)的級(jí)4. 熱力過(guò)程線（2）三類(sn li)參數(shù)：第9頁(yè)/共126頁(yè)第九頁(yè)，共126頁(yè)。102.1 概述(i sh)一、級(jí)的工作(gngzu)過(guò)程4. 熱力過(guò)程線 余速損失噴嘴中的能量損失動(dòng)葉中的能

6、量損失第10頁(yè)/共126頁(yè)第十頁(yè)，共126頁(yè)。11 動(dòng)葉理想(lxing)比焓降：0202cch01nthhh11nthhh01nnhhhh12bthhh 滯止(zh zh)(zh zh)比焓差： 噴嘴(pnzu)(pnzu)理想比焓降： 噴嘴損失： 噴嘴實(shí)際比焓降：圖1.5 噴嘴及動(dòng)葉的熱力過(guò)程線2、 噴嘴及動(dòng)葉的熱力過(guò)程22bthhh12bbhhhh 動(dòng)葉損失： 動(dòng)葉實(shí)際比焓降：2222cch 余速損失：第11頁(yè)/共126頁(yè)第十一頁(yè)，共126頁(yè)。1202ttnbhhhhh 00ttchhh 級(jí)的理想(lxing)(lxing)比焓降： 級(jí)滯止(zh zh)(zh zh)理想比焓降：圖1.5

7、 汽輪機(jī)的級(jí)的熱力過(guò)程線2、 噴嘴(pnzu)及動(dòng)葉的熱力過(guò)程噴嘴滯止理想比焓降：2unbchhhh20utnbchhhhh 00nnchhh 輪周損失： 輪周有效比焓降：第12頁(yè)/共126頁(yè)第十二頁(yè)，共126頁(yè)。13 沖動(dòng)力（Fi）：從噴嘴流出的高速汽流沖擊在汽輪機(jī)的動(dòng)葉上，給動(dòng)葉施加的力。 反動(dòng)力（Fr ）：蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹加速，離開(kāi)(l ki)動(dòng)葉通道時(shí)，給動(dòng)葉一個(gè)與汽流運(yùn)動(dòng)方向相反的作用力。 級(jí)的受力：沖動(dòng)力和反動(dòng)力的合力F作用在動(dòng)葉柵上，其在輪周方向上的分力Fu使動(dòng)葉柵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機(jī)械功。1、汽輪機(jī)級(jí)的受力分析(fnx)ABCDEFiFrw1w2u蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)膨脹時(shí)對(duì)動(dòng)葉的作用

8、力12P0 , h0c01uc1c2二、級(jí)的反動(dòng)(fndng)度2.1 概述第13頁(yè)/共126頁(yè)第十三頁(yè)，共126頁(yè)。142.1 概述(i sh)（1）反動(dòng)(fndng)度的定義二、級(jí)的反動(dòng)(fndng)度2. 反動(dòng)度反動(dòng)度：動(dòng)葉的理想比焓降占總體 理想比焓降的份額。 bnbtbhhhhh*rmttmr 定義式：（2）特征截面 1）由于環(huán)行葉柵的使用，沿著葉高的方向流動(dòng)特性不同。 2）葉根截面（root）， 平均截面（middle），頂部截面（top），3）第14頁(yè)/共126頁(yè)第十四頁(yè)，共126頁(yè)。151） 由于h-s圖上等壓線沿比熵增方向發(fā)散，故嚴(yán)格說(shuō)， 但由于噴嘴損失很小，因此在使用中常認(rèn)

9、為2）m越大，hb越大，則蒸汽對(duì)動(dòng)葉柵的反動(dòng)(fndng)力也越大；3） 反動(dòng)(fndng)度沿動(dòng)葉高度是不相同的 對(duì)于較短的直葉片級(jí)，用平均反動(dòng)(fndng)度m表示，可不計(jì)反動(dòng)(fndng)度沿動(dòng)葉高度的變化； 對(duì)于長(zhǎng)葉片級(jí)，在計(jì)算不同截面時(shí)，必須用相應(yīng)截面的反動(dòng)(fndng)度。00nbthhh 00nbthhh 第15頁(yè)/共126頁(yè)第十五頁(yè)，共126頁(yè)。162.1 概述(i sh)三、級(jí)的分類(fn li)1. 分類依據(jù)：反動(dòng)度直接(zhji)影響葉片形狀的設(shè)計(jì)、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 沖動(dòng)級(jí)靠沖動(dòng)力做功的級(jí)，反動(dòng)度小的級(jí)。級(jí)的分類 反動(dòng)級(jí)靠反動(dòng)力做功的級(jí)，反動(dòng)度大的級(jí)。第16頁(yè)/共1

10、26頁(yè)第十六頁(yè)，共126頁(yè)。172.1 概述(i sh)三、級(jí)的分類(fn li)2. 沖動(dòng)(chngdng)級(jí)（1）純沖動(dòng)級(jí) 1）=0，蒸汽只在噴嘴中膨脹，而在動(dòng)葉中不膨脹，只改變流動(dòng)方向。 2）p1=p2 ，hb=0, ht*=hn*。 3）效率較低，很少使用。第17頁(yè)/共126頁(yè)第十七頁(yè)，共126頁(yè)。18d、P1P2，hn hb ； 蒸汽作用在動(dòng)葉上的主要是沖動(dòng)力(dngl)，小部分是反動(dòng)力(dngl)； 在最佳速比下，做功能力比反動(dòng)級(jí)大，效率較純沖動(dòng)級(jí)高，在汽輪機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。三、級(jí)的分類(fn li)2. 沖動(dòng)(chngdng)級(jí)（2）帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) 1）(0,0.5)，一般而

11、言 0.05,0.20 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 動(dòng)葉柵截面形狀近似對(duì)稱； b. 噴嘴前后壓差大，為了減少泄漏常用隔板結(jié)構(gòu)和隔板汽封； c. 動(dòng)葉柵前后壓差小，軸向受力不大，采用葉輪式。 第18頁(yè)/共126頁(yè)第十八頁(yè)，共126頁(yè)。192.1 概述(i sh)三、級(jí)的分類(fn li)3. 反動(dòng)(fndng)級(jí) 1）=0.5 2）p1p2 ，hb=0.5ht*=hn*。 3）效率比沖動(dòng)級(jí)高，但是工作能力較小。 4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 噴嘴葉柵和動(dòng)葉葉柵可采用相同的葉型； b. 動(dòng)葉前后壓差大，常用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，不用葉輪式； c. 熱慣性大，還需設(shè)置平衡活塞以平衡軸向推力； d. 采用全周進(jìn)汽。第19頁(yè)/

12、共126頁(yè)第十九頁(yè)，共126頁(yè)。20圖1.6 沖動(dòng)(chngdng)式汽輪機(jī)示意圖圖1.7 反動(dòng)(fndng)式汽輪機(jī)示意圖第20頁(yè)/共126頁(yè)第二十頁(yè)，共126頁(yè)。212.1 概述(i sh)壓力(yl)及流速變化曲線三、級(jí)的分類(fn li)第21頁(yè)/共126頁(yè)第二十一頁(yè)，共126頁(yè)。222.1 概述(i sh)四、級(jí)的其他(qt)分類方法 1調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié)級(jí) 按級(jí)的通流面積是否隨負(fù)荷大小而變來(lái)劃分。 1）調(diào)節(jié)級(jí)可以通過(guò)改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量的級(jí) 中小汽輪機(jī)用復(fù)速級(jí)作調(diào)節(jié)級(jí)；大型汽輪機(jī)常用(chn yn)單列沖動(dòng)級(jí)作調(diào)節(jié)級(jí)；總是做成部分進(jìn)汽。 2）非調(diào)節(jié)級(jí)不通過(guò)改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量的

13、級(jí)?？梢允侨苓M(jìn)汽，也可以是部分進(jìn)汽 第22頁(yè)/共126頁(yè)第二十二頁(yè)，共126頁(yè)。232單列級(jí)和速度級(jí) 按蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變(zhunbin)為轉(zhuǎn)子機(jī)械能的過(guò)程來(lái)劃分 1）單列級(jí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只在一列動(dòng)葉柵中完成的級(jí)。 特點(diǎn)： 這種級(jí)在葉輪上只裝一列動(dòng)葉柵，故又稱為單列級(jí)； 壓力級(jí)可以是沖動(dòng)級(jí)，也可以是反動(dòng)級(jí)。 2）速度級(jí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能在一級(jí)多列動(dòng)葉柵中完成的級(jí) a. 有兩列動(dòng)葉柵的速度級(jí)成為雙列級(jí)或復(fù)速級(jí)。 b. 復(fù)速級(jí)由一列噴嘴、一列導(dǎo)向葉柵核兩列動(dòng)葉柵組成； c. 做功能力比單列級(jí)大。 特點(diǎn)： 復(fù)速級(jí)都是沖動(dòng)式的； 做功能力大（較單列級(jí)而言），通常在一級(jí)內(nèi)要求承擔(dān)很大焓降時(shí)采用； 為提高復(fù)

14、速級(jí)效率，其設(shè)計(jì)時(shí)帶有一定的反動(dòng)度。第23頁(yè)/共126頁(yè)第二十三頁(yè)，共126頁(yè)。242.1 概述(i sh)四、級(jí)的其他分類(fn li)方法 2單列級(jí)和速度(sd)級(jí) 第24頁(yè)/共126頁(yè)第二十四頁(yè)，共126頁(yè)。25五、級(jí)的類型(lixng)和特點(diǎn)小結(jié)反動(dòng)度反動(dòng)度結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做功能力做功能力（焓降）（焓降）效率效率純沖動(dòng)級(jí)純沖動(dòng)級(jí)m=0隔板葉輪型隔板葉輪型較高較高較低較低反動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)m=0.5轉(zhuǎn)鼓型轉(zhuǎn)鼓型最低最低最高最高沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)m=0.050.3隔板葉輪型隔板葉輪型較低較低較高較高復(fù)速級(jí)復(fù)速級(jí)m=0.050.1隔板葉輪型隔板葉輪型最高最高最低最低第25頁(yè)/共126頁(yè)第二十五頁(yè)，共12

15、6頁(yè)。262.2 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換(zhunhun)過(guò)程一、級(jí)內(nèi)模型(mxng)的簡(jiǎn)化和基本方程式 1模型(mxng)常用簡(jiǎn)化假設(shè)實(shí)際過(guò)程實(shí)際過(guò)程簡(jiǎn)化過(guò)程簡(jiǎn)化過(guò)程粘性流體粘性流體理想流體理想流體三元流動(dòng)三元流動(dòng)一元流動(dòng)一元流動(dòng)可壓縮性可壓縮性有時(shí)假設(shè)為不可壓縮流體有時(shí)假設(shè)為不可壓縮流體不絕熱不絕熱絕熱絕熱不穩(wěn)定過(guò)程不穩(wěn)定過(guò)程穩(wěn)定過(guò)程穩(wěn)定過(guò)程第26頁(yè)/共126頁(yè)第二十六頁(yè)，共126頁(yè)。271） 連 續(xù) 方 程 式 2）能 量 方 程 式 （1）噴嘴： q=0,W=0 (2)動(dòng)葉：求W (3)級(jí)：求W (4)整臺(tái)汽輪機(jī)：求W3）狀 態(tài) 及 過(guò) 程 方 程 式等比熵過(guò)程(guchng)方程：多變程

16、方程. constvcAAcGRTpv .constpvk2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程一、級(jí)內(nèi)模型的簡(jiǎn)化(jinhu)和基本方程式 2. 基本方程式中：k 為定熵指數(shù)； 過(guò)熱蒸汽：k=1.3； 飽和蒸汽：k=1.035； 濕蒸汽： k=1.035+0.1x（x為過(guò)程初態(tài)干度）npvconstn 多變過(guò)程指數(shù)；實(shí)際流動(dòng)過(guò)程Wchqch22211200第27頁(yè)/共126頁(yè)第二十七頁(yè)，共126頁(yè)。284）動(dòng) 量 方 程 式 5）氣 動(dòng) 方 程 式 0cdcdp kvppkal音速(yn s)的計(jì)算公式：acM l馬赫數(shù)M：M=1時(shí)為臨界狀態(tài)(ln ji zhun ti)第28頁(yè)/共12

17、6頁(yè)第二十八頁(yè)，共126頁(yè)。29二、蒸汽(zhn q)在噴嘴中的流動(dòng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程dxdcAG0dcdcAdA)cdcd(cdccdcdAdA10 cdcdpdpcdc1)1()1(2cdpdcdcdcccdcdpdcdcAdAddpa acMa )1(2MacdcAdA1汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關(guān)系以下導(dǎo)數(shù)項(xiàng)為對(duì)流動(dòng)(lidng)方向求導(dǎo)即 ，略去dx.（1）基本方程連續(xù)性方程：則有：由動(dòng)量方程第29頁(yè)/共126頁(yè)第二十九頁(yè)，共126頁(yè)。30二、蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)(lidng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程1汽流參數(shù)與噴嘴形狀(xngzhun)的關(guān)

18、系0cdc0AdA0AdA0AdA （2）流動(dòng)過(guò)程分析 1）依據(jù)式 a. 截面變化=f (速度的變化，馬赫數(shù))。 在噴嘴中要進(jìn)行膨脹加速，所以b. Ma1時(shí)：由于要進(jìn)行膨脹加速，所以 即需要采用漸擴(kuò)噴嘴。d. Ma=1時(shí)：由于要進(jìn)行膨脹加速，所以 即噴嘴截面積達(dá)最小值。)Ma(cdcAdA12END 3第30頁(yè)/共126頁(yè)第三十頁(yè)，共126頁(yè)。31二、蒸汽(zhn q)在噴嘴中的流動(dòng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程1汽流參數(shù)(cnsh)與噴嘴形狀的關(guān)系*crcrcrpkkpkc0012（2）流動(dòng)過(guò)程分析2）超音速的形成a. 縮放噴嘴b. 在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)中，絕大部分噴嘴為漸縮噴嘴

19、，對(duì)于在出口帶斜切部分的漸縮噴嘴，汽流在斜切部分可達(dá)到超聲速。c. 臨界速度1*012kcrcrkkpp5460.cr577. 0cr)(xfcr對(duì)過(guò)熱蒸汽 k=1.3，對(duì)干飽和蒸汽 k=1.135，對(duì)濕蒸汽 k=1.035+0.1x，第31頁(yè)/共126頁(yè)第三十一頁(yè)，共126頁(yè)。32 2. 噴嘴出口的汽流速度（1）噴嘴出口的汽流理想速度 在進(jìn)行噴嘴流動(dòng)計(jì)算時(shí)，噴嘴前的參數(shù)(cnsh)是已知的條件。按等熵過(guò)程膨脹，其過(guò)程曲線如圖所示。則噴嘴出口汽流理想速度為： 或者為： 蒸汽流出噴嘴出口的理想速度（m / s )； 蒸汽按等熵過(guò)程膨脹的終態(tài)焓（J/kg )。201012c)hh(ctt20101

20、001112cppvpkkckkttc1th1二、蒸汽在噴嘴(pnzu)中的流動(dòng)過(guò)程2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程第32頁(yè)/共126頁(yè)第三十二頁(yè)，共126頁(yè)。33)pp(vpkkckk*t101001112二、蒸汽(zhn q)在噴嘴中的流動(dòng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程 2. 噴嘴出口的汽流速度(sd)（1） 噴嘴出口的汽流理想速度(sd)第33頁(yè)/共126頁(yè)第三十三頁(yè)，共126頁(yè)。34tcc11*22212121)1 ()1 (2121(21nttnhCCChnh)1 (2*nnnhhn2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程第34頁(yè)/共126頁(yè)第三十四頁(yè)，共

21、126頁(yè)。35crcrcrvkpvpkkc*0*0123. 噴嘴(pnzu)中汽流的臨界狀態(tài)1*0)12(kkcrkppcrcrcrcvp、2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程臨界(ln ji)參數(shù):1. 臨界速度2. 臨界壓力1*0)12(kkcrcrkpp對(duì)過(guò)熱蒸汽 k=1.3，對(duì)干飽和蒸汽 k=1.135，對(duì)濕蒸汽 k=1.035+0.1x第35頁(yè)/共126頁(yè)第三十五頁(yè)，共126頁(yè)。36壓力、焓降、截面積、汽流速度(sd)、音速、比容沿流動(dòng)的變化規(guī)律2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程3. 噴嘴(pnzu)中汽流的臨界狀態(tài)第36頁(yè)/共126頁(yè)第三十六頁(yè)，共126頁(yè)。374.

22、噴嘴(pnzu)流量計(jì)算（1）噴嘴的理想流量(liling) 計(jì)算 噴嘴的理想流量(liling) 可用下式計(jì)算: 式中， 為噴嘴出口處截面積， (m) ; 為噴嘴出口處理想汽流速度，(m/s) ; 為噴嘴出口處比容（m/ kg) 。 又有 , 則上式為： 稱 為噴嘴前后壓力比。ttntvcAG11nAtv1tc1k*t)pp(vv1010111)(1212*0*0kknknntvpkkAG*01ppntGtG2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程與初速無(wú)關(guān)第37頁(yè)/共126頁(yè)第三十七頁(yè)，共126頁(yè)。38（2）噴嘴(pnzu)流量曲線 當(dāng)噴嘴(pnzu)前的參數(shù) 和噴嘴(pnzu)出口截面

23、積一定時(shí)，通過(guò)噴嘴(pnzu)的流量 只取決于噴嘴(pnzu)前后壓力比。*0*0vp 、tGnA*n*kkntcrvpAvp)k(kAG000011124. 噴嘴流量(liling)計(jì)算2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程 只與k值有關(guān)第38頁(yè)/共126頁(yè)第三十八頁(yè)，共126頁(yè)。39 （3） 通過(guò)噴嘴的實(shí)際流量的計(jì)算 通過(guò)噴嘴的實(shí)際流量為： 式中， 稱為噴嘴流量系數(shù)。對(duì)于過(guò)熱(u r)蒸汽，取 = 0.97；對(duì)于飽和蒸汽，取 = 1.02。 考慮了流量系數(shù)之后，通過(guò)噴嘴的實(shí)際流量為： 對(duì)于過(guò)熱(u r)蒸汽： 對(duì)于飽和蒸汽： 另外還可以用單一的計(jì)算公式表示： 稱為彭臺(tái)門系數(shù)。對(duì)于亞臨界

24、流動(dòng)，1,對(duì)于臨界流動(dòng)，=1。tntttttnnGGvvvvvcAvcAG1111111111vvtnnn*0*0647. 0vpAGncr*0*0648. 0vpAGncr*0*0648. 0vpAGncr4. 噴嘴流量(liling)計(jì)算2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程第39頁(yè)/共126頁(yè)第三十九頁(yè)，共126頁(yè)。40 （3） 通過(guò)噴嘴(pnzu)的實(shí)際流量的計(jì)算 4. 噴嘴流量(liling)計(jì)算2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程第40頁(yè)/共126頁(yè)第四十頁(yè)，共126頁(yè)。415 . 蒸汽(zhn q)在噴嘴斜切部分的流動(dòng) 為了使噴嘴中流出的汽流順利進(jìn)入動(dòng)葉通道，在噴嘴出口

25、處必須有一段斜切部分,如圖所示。這樣，實(shí)際噴嘴由兩部分所組成(z chn)：一部分是漸縮部分ABDE，AB為最小截面處。另一部分為斜切部分ABC。由于(yuy)斜切部分的存在，它將給汽流產(chǎn)生影響。2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程第41頁(yè)/共126頁(yè)第四十一頁(yè)，共126頁(yè)。421. 當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）大于或等于臨界壓力時(shí)，AB截面上的流速小于或等于音速，喉部壓力等于背壓（ ），汽流通過(guò)噴嘴，只在漸縮部分膨脹加速，而在斜切部分ABC處不膨脹加速。斜切部分只起導(dǎo)向作用。從噴嘴流出的汽流與動(dòng)葉運(yùn)動(dòng)方向成一角度(稱為噴嘴出汽角 ）。 2. 當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）小于臨界壓力時(shí)，汽流在AB截面上達(dá)臨界狀態(tài)

26、(ln ji zhun ti)，汽流在斜切部分要繼續(xù)膨脹加速，蒸汽壓力由臨界 壓力下降為 ，汽流速度由臨界速度到大于音速，并且汽流方向要發(fā)生擾動(dòng)和偏轉(zhuǎn)。 bpp1111pcrp5 . 蒸汽在噴嘴(pnzu)斜切部分的流動(dòng)2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程END 4第42頁(yè)/共126頁(yè)第四十二頁(yè)，共126頁(yè)。43第43頁(yè)/共126頁(yè)第四十三頁(yè)，共126頁(yè)。44（1）偏轉(zhuǎn)(pinzhun)角1貝爾公式(gngsh)（2）極限(jxin)膨脹ccnnccncncvCtlvCAG11111sin111111)sin(vCtlvCAGnnnnnnllnncGG1111111sin)sin(cvc

27、vccddddcaMa11111sin)sin(dddccddcacvcv111111111sin)sin(dccdvcva11111sin第44頁(yè)/共126頁(yè)第四十四頁(yè)，共126頁(yè)。451211211001sinsin12kknckkkkdndkppkkndddcdkvpkkvkpca1000011112112kkndKncKndk111121sin001211sinppkkncdKncKndKcddcppvv1111111第45頁(yè)/共126頁(yè)第四十五頁(yè)，共126頁(yè)。46噴嘴(pnzu)及動(dòng)葉汽流流動(dòng)特性 噴嘴及動(dòng)葉汽流流動(dòng)特性動(dòng)葉以圓周速度(sd)u旋轉(zhuǎn)；從噴嘴中以絕對(duì)速度(sd)c1流出

28、的汽流相對(duì)于動(dòng)葉有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（相應(yīng)的相對(duì)速度(sd)w1）；流入本級(jí)動(dòng)葉；汽流以相對(duì)速度(sd)w2離開(kāi)動(dòng)葉，由于動(dòng)葉以圓周速度(sd)u旋轉(zhuǎn)，故其出口絕對(duì)速度(sd)為c2；流入下級(jí)靜葉（噴嘴）； 由c、w、u構(gòu)成速度(sd)三角形。第46頁(yè)/共126頁(yè)第四十六頁(yè)，共126頁(yè)。47三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過(guò)程(guchng) 動(dòng)葉通道的形狀與噴嘴相似，基本流動(dòng)規(guī)律也類似。對(duì)動(dòng)葉的研究主要著重于蒸汽動(dòng)能到葉輪機(jī)械能的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程 1. 動(dòng)葉進(jìn)出口速度(sd)三角形 第47頁(yè)/共126頁(yè)第四十七頁(yè)，共126頁(yè)。48三. 蒸汽(zhn q)在動(dòng)葉柵中的流

29、動(dòng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程 1. 動(dòng)葉進(jìn)出口速度(sd)三角形 第48頁(yè)/共126頁(yè)第四十八頁(yè)，共126頁(yè)。49三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)(lidng)過(guò)程2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程 1. 動(dòng)葉進(jìn)出口速度(sd)三角形 22111111111111222222222222222cossinsinarcsinarccos2cossinsinarcsinarccoswcucucctgwcucwuw uwwtgcwu第49頁(yè)/共126頁(yè)第四十九頁(yè)，共126頁(yè)。50三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)(lidng)過(guò)程2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程 1. 動(dòng)葉進(jìn)

30、出口速度(sd)三角形 第50頁(yè)/共126頁(yè)第五十頁(yè)，共126頁(yè)。5122hht升到*22222)1 ()(21btbhWWh*bbhh與2*1bbbhh三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)(lidng)過(guò)程2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程第51頁(yè)/共126頁(yè)第五十一頁(yè)，共126頁(yè)。523. 余速損失由速度三角形可知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后(zuhu)以絕對(duì)速度 離開(kāi)動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為余速損失： 在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度可用余速利用系數(shù)表示，=01之間。 2c22221Chc)(22200cbntuhhhhch考慮了噴嘴損失(snsh)、動(dòng)葉損失(sns

31、h)和余速損失(snsh)之后，汽輪機(jī)的級(jí)在h-s圖上的過(guò)程曲線如圖所示。級(jí)的輪周有效焓降： 三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)(lidng)過(guò)程2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程第52頁(yè)/共126頁(yè)第五十二頁(yè)，共126頁(yè)。53 （1） 蒸汽(zhn q)對(duì)動(dòng)葉片的作用力 蒸汽(zhn q)在動(dòng)葉柵通道中要改變方向、或者還要膨脹加速，其對(duì)動(dòng)葉片的作用力可用下式進(jìn)行計(jì)算： 圓周分力 或者 軸向分力 或者 合力 G 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)動(dòng)葉柵的流量； Az 動(dòng)葉通道軸向投影面積。 4. 蒸汽(zhn q)作用在動(dòng)葉片上的力及輪周功)coscos(2211WWGFu)cosCcosC(GFu2211)()sinsin(

32、212211PPAWWGFzz)()sinsin(212211PPAccGFzz220zuFFF2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過(guò)程第53頁(yè)/共126頁(yè)第五十三頁(yè)，共126頁(yè)。54 （2）輪周功和輪周功率 蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)的級(jí)在動(dòng)葉片上所作的有效(yuxio)機(jī)械功稱為輪周功。而單位時(shí)間內(nèi)作出的輪周功稱為輪周功率。輪周功率為圓周分力和圓周速度的乘積： 或者， 用G除以上二式，得到每1kg蒸汽所作出的輪周功。輪周功表示作功能力，用Wu1 表示： 或者， 結(jié)合速度三角形和余弦定理，輪周功還可以用下式表示：)cosccosc(u*Gu*FNuu2211)coscos

33、(2211wwGuNu)coscos(22111ccuWu)coscos(22111wwuWu)()(21212222211wwccWu4. 蒸汽作用(zuyng)在動(dòng)葉片上的力及輪周功2.2 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)(lidng)過(guò)程三. 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過(guò)程第54頁(yè)/共126頁(yè)第五十四頁(yè)，共126頁(yè)。555. 動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)速度和絕對(duì)速度 通過(guò)動(dòng)葉通道(tngdo)的能量方程式可得到動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)理想速度為： 結(jié)合圖，焓降 稱為動(dòng)葉柵理想焓降。 這樣， 其中，稱為動(dòng)葉柵的滯止焓降。 由于通過(guò)動(dòng)葉柵的流動(dòng)是有損失的，為了說(shuō)明問(wèn)題 引用動(dòng)葉速度系數(shù)。這樣，動(dòng)葉出口的實(shí)際相對(duì)速度為21212

34、)(2whhwtttbhhh21*tbhh*b*tmthwhw22212121*21wbbbhhWhh*222bthww2.2 蒸汽(zhn q)在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程第55頁(yè)/共126頁(yè)第五十五頁(yè)，共126頁(yè)。56作業(yè)(zuy)與思考題1、已知機(jī)組某級(jí)級(jí)前壓力 =1.85MPa ，溫度 =340 ；級(jí)后蒸汽壓力為 =1.5MPa 。級(jí)的反動(dòng)度 =0.12 。噴嘴出汽角 =11.1 ，動(dòng)葉出汽角 =18.3 。若級(jí)的速度(sd)比 =0.54，噴嘴速度(sd)系數(shù) =0.97 ，進(jìn)入噴嘴的初速度(sd) =52.3m/s ，試計(jì)算動(dòng)葉出口相對(duì)速度(sd) 及絕對(duì)速度(sd) ，并繪制動(dòng)葉進(jìn)出口速度(

35、sd)三角形(標(biāo)出速度(sd)、角的符號(hào)和數(shù)值）。2、已知汽輪機(jī)的第三級(jí)前壓力 =5.13MPa ，溫度 =467.5 ；級(jí)后蒸汽壓力為 =4.37MPa 。進(jìn)口初速動(dòng)能 = 1.214 kJ/kg，級(jí)的平均直徑 =998.5 mm，級(jí)的反動(dòng)度為 = 0.0794 。噴嘴出汽角 =10.78 ，動(dòng)葉出汽角 =17.9 。噴嘴和動(dòng)葉的速度(sd)系數(shù)分別為 =0.97、 =0.935 ，機(jī)組轉(zhuǎn)速n = 3000r/m。試?yán)L制動(dòng)葉進(jìn)出口速度(sd)三角形(標(biāo)出速度(sd)、角的符號(hào)和數(shù)值）。 3、分析噴嘴截面積的變化規(guī)律。4、分析蒸汽在噴嘴斜切部分的流動(dòng)規(guī)律。5、畫(huà)出漸縮噴嘴的流量曲線圖。0p0t

36、C0m1211cux 0c2w2c2p004p0tC02p0chmdm1200第56頁(yè)/共126頁(yè)第五十六頁(yè)，共126頁(yè)。57 蒸汽在級(jí)內(nèi)所具有的理想能量不能百分之百地轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄?，存在著損失。為了(wi le)描述蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的完善程度，通常用各種不同的效率來(lái)加以說(shuō)明。 一. 輪周效率與速度比 1. 輪周效率：蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)所作出輪周功 與它在級(jí)內(nèi)所具有的理想能量 之比稱為級(jí)的輪周效率,即 2. 級(jí)的理想能量：一般來(lái)說(shuō)，級(jí)的理想能量是級(jí)的理想焓降、進(jìn)入本級(jí)的動(dòng)能和本級(jí)余速動(dòng)能被下一級(jí)所利用部分的代數(shù)和，即：001EhEWuuu0E1uW21221200022c*tthhchcE

37、2.3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率(xio l)和最佳速度比第57頁(yè)/共126頁(yè)第五十七頁(yè)，共126頁(yè)。583.3.級(jí)的理想速度：為了研究方便，這里引入一個(gè)級(jí)的理想速度：為了研究方便，這里引入一個(gè)(y )(y )級(jí)的級(jí)的理想速度理想速度 , ,定義：定義：4.4.級(jí)的輪周效率：級(jí)的輪周效率：或者或者 式中，式中， 分別為噴嘴損失、動(dòng)葉損分別為噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失與級(jí)的理想能量之比，稱為噴嘴、動(dòng)葉和余速失和余速損失與級(jí)的理想能量之比，稱為噴嘴、動(dòng)葉和余速能量損失系數(shù)。能量損失系數(shù)。bntahhhC*221aC22122211)coscos(2CCCCuau21)1 (1cbnu2cbn、2.3

38、汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率(xio l)和最佳速度比第58頁(yè)/共126頁(yè)第五十八頁(yè)，共126頁(yè)。595.5.速度速度(sd)(sd)比：比：2.3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率(xio l)和最佳速度比第59頁(yè)/共126頁(yè)第五十九頁(yè)，共126頁(yè)。606.最佳(zu ji)速度比：2.3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳(zu ji)速度比第60頁(yè)/共126頁(yè)第六十頁(yè)，共126頁(yè)。616.最佳最佳(zu ji)速度比：速度比：2.3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳(zu ji)速度比第61頁(yè)/共126頁(yè)第六十一頁(yè)，共126頁(yè)。626.最佳最佳(zu ji)速度比：速度比：2.3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳(zu ji)速度比EN

39、D 5第62頁(yè)/共126頁(yè)第六十二頁(yè)，共126頁(yè)。632.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分(b fen)(b fen)主要尺寸的確定一、葉柵的幾何(j h)特征1. 什么(shn me)是葉柵 ？葉柵：由相同葉片構(gòu)成汽流流道的組合體。 2. 葉型及葉型參數(shù)（1）葉型：葉片的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù) 1）葉柵幾何特性參數(shù) dm平均直徑。 l葉片高度。 t葉柵節(jié)距。 B葉柵寬度。 b葉柵弦長(zhǎng)。 第63頁(yè)/共126頁(yè)第六十三頁(yè)，共126頁(yè)。642.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定一、葉柵的幾何(j h)特征2. 葉型及葉型參數(shù)（1）

40、葉型：葉片(ypin)的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù) 1）葉柵幾何特性參數(shù) dm平均直徑。 l葉片(ypin)高度。 t葉柵節(jié)距。 B葉柵寬度。 b葉柵弦長(zhǎng)。 出口邊厚度。 a進(jìn)口邊寬度。 a1、a2出口邊寬度。 am喉部寬度。 l /d, b/ llb/ tt，分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)高度、相對(duì)長(zhǎng)度。第64頁(yè)/共126頁(yè)第六十四頁(yè)，共126頁(yè)。652.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要(zhyo)(zhyo)尺寸的確定一、葉柵的幾何(j h)特征 2）汽流相關(guān)參數(shù) 0、1、1、2分別為噴嘴(pnzu)葉柵進(jìn)口汽流角、動(dòng)葉葉柵進(jìn)口汽流角、噴嘴(pnzu)葉柵出口汽流角、動(dòng)葉

41、葉柵出口汽流角。 s、s葉柵的安裝角。 0g、1g、1g、2g分別為噴嘴(pnzu)葉柵葉型進(jìn)口角、動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角、噴嘴(pnzu)葉柵葉型出口角、動(dòng)葉葉柵葉型出口角。 汽流沖角葉型進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差。 第65頁(yè)/共126頁(yè)第六十五頁(yè)，共126頁(yè)。662.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定二、葉柵及葉型參數(shù)(cnsh)的選擇 1葉柵類型的選擇 依據(jù)：Ma。 * 亞聲速葉柵Ma1.4 由于超聲速葉柵的工藝性能和變工況性能較差，且亞聲速葉柵可利用其斜切部分的繼續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)(shxin)超聲速，仍可采用亞聲速葉柵。 2. 汽流出口角1、2的選擇 （1）高

42、壓級(jí)：選擇出口角較小的葉型，沖動(dòng)級(jí)1=11-14，反動(dòng)級(jí)1=14-20。 由于體積流量小，為了不使葉片高度太小，減少端部損失。 （2）中、低壓部分：選擇出口角較大的葉型，1=13-17。 由于體積流量大，為了不使葉片高度太大。 3. 葉片個(gè)數(shù)和高度的選擇 氣動(dòng)特性相對(duì)節(jié)距計(jì)算葉片數(shù)目； 強(qiáng)度核算高度。 4. 葉片寬度的選擇 通過(guò)葉片制造工藝和通用性的要求進(jìn)行選擇。 第66頁(yè)/共126頁(yè)第六十六頁(yè)，共126頁(yè)。672.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要(zhyo)(zhyo)尺寸的確定二、葉柵及葉型參數(shù)(cnsh)的選擇第67頁(yè)/共126頁(yè)第六十七頁(yè)，共126頁(yè)。682.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流(

43、tn li)(tn li)部分主要尺寸的確定三、反動(dòng)(fndng)度的選擇要使動(dòng)葉根部不發(fā)生(fshng)吸汽和漏汽，必須抑制泵浦效應(yīng)、射汽抽汽效應(yīng)，并使隔板的漏汽全部通過(guò)平衡孔流入級(jí)后。 第68頁(yè)/共126頁(yè)第六十八頁(yè)，共126頁(yè)。692.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要(zhyo)(zhyo)尺寸的確定四、噴嘴(pnzu)葉柵尺寸的確定 已知參數(shù)：級(jí)前蒸汽參數(shù)p0、t0和c0，級(jí)后壓力p2和反動(dòng)度（p1可計(jì)算出）。任務(wù)： 1）噴嘴形式的選擇。 2）通流面積(min j)和葉片高度的確定。 在進(jìn)行噴嘴尺寸計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)噴嘴壓力比n選擇噴嘴型式。當(dāng)ncr時(shí)，應(yīng)采用漸縮斜切噴嘴；當(dāng)0.3n0.

44、3時(shí)，才采用縮放斜切噴嘴，這是因?yàn)榭s放噴嘴加工較困難，且工況效率低，故在汽輪機(jī)中應(yīng)盡量避免采用縮放斜切噴嘴。 第69頁(yè)/共126頁(yè)第六十九頁(yè)，共126頁(yè)。702.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分(b fen)(b fen)主要尺寸的確定四、噴嘴葉柵尺寸(ch cun)的確定 第70頁(yè)/共126頁(yè)第七十頁(yè)，共126頁(yè)。712.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定四、噴嘴(pnzu)葉柵尺寸的確定 第71頁(yè)/共126頁(yè)第七十一頁(yè)，共126頁(yè)。722.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分(b fen)(b fen)主要尺寸的確定四、噴嘴葉柵尺寸(ch cun)的確定 第72

45、頁(yè)/共126頁(yè)第七十二頁(yè)，共126頁(yè)。732.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定五、動(dòng)葉柵尺寸(ch cun)的確定 第73頁(yè)/共126頁(yè)第七十三頁(yè)，共126頁(yè)。742.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定五、動(dòng)葉柵尺寸(ch cun)的確定 第74頁(yè)/共126頁(yè)第七十四頁(yè)，共126頁(yè)。752.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定五、動(dòng)葉柵尺寸(ch cun)的確定 保持一定的蓋度對(duì)減少流動(dòng)損失有利，但是蓋度過(guò)大反而助長(zhǎng)了汽流在徑向(jn xin)的突然膨脹，形成旋渦。 第75頁(yè)

46、/共126頁(yè)第七十五頁(yè)，共126頁(yè)。762.4 2.4 汽輪機(jī)級(jí)通流(tn li)(tn li)部分主要尺寸的確定六、其他結(jié)構(gòu)因素(yn s)的確定 1. 級(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比2. 級(jí)的間隙(jin x)（軸向間隙(jin x)和徑向間隙(jin x)r） 第76頁(yè)/共126頁(yè)第七十六頁(yè)，共126頁(yè)。77 在進(jìn)行汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)時(shí)，通常是按級(jí)的平均直徑處的平均反動(dòng)度進(jìn)行計(jì)算的。但級(jí)的反動(dòng)度沿葉高是變化(binhu)的，這樣，平均反動(dòng)度為： ( 1- 128 ) 葉根反動(dòng)度為： ( 1 -129 )式中， 動(dòng)葉柵的平均直徑、葉高。 )(1(1bbbrmdld )(1(1bbbbmtldldbbld

47、 、圖1-36第77頁(yè)/共126頁(yè)第七十七頁(yè)，共126頁(yè)。78 確 定 某 一 級(jí) 的 反 動(dòng) 度 ， 除 了 合 理 選 用 動(dòng) 靜 葉 柵 之 葉 型 之 外 ， 主 要 是 靠 通 過(guò) 一 定 的 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 ( f）來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 。 即 一 定 的 反 動(dòng) 度 對(duì) 應(yīng) 一 定 的 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 （ f） 。 面 積 比 隨 著 反 動(dòng) 度 的 增 加 而 減 小 。 汽 輪 機(jī) 中 反 動(dòng) 度 與 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 的 對(duì) 應(yīng) 范 圍 為 ： 1 . 直 葉 片 級(jí) f = 1.86 - 1.65 . 2. 扭 葉 片

48、級(jí) = 0.2 - 0.4 , f = 1.7 -1.4 . 3. 復(fù) 速 級(jí) 復(fù) 速 級(jí) 的 反 動(dòng) 度 在 = 0.030.08 范 圍 內(nèi) ， 則 其 面 積 比 為 ： ,20. 005. 0mmmm).2 . 34( : )35. 26 . 2( : )45. 16 . 1 ( :1:21bgbbnffff第78頁(yè)/共126頁(yè)第七十八頁(yè)，共126頁(yè)。79 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 噴嘴損失(snsh) 動(dòng)葉損失(snsh) 余速損失(snsh) 葉高損失(snsh) 扇形損失(snsh) 葉輪摩擦損失(snsh) 部分進(jìn)汽損失(snsh) 漏汽損失(snsh) 濕汽

49、損失(snsh)lhhfhehleakhxhbh2chnh不是(b shi)每一級(jí)都同時(shí)具有這些所有損失，而是根據(jù)具體情況分別分析計(jì)算其不同的損失。如只有在部分進(jìn)汽的級(jí)才有部分進(jìn)汽損失，工作在濕蒸汽區(qū)的級(jí)才有濕汽損失。汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失第79頁(yè)/共126頁(yè)第七十九頁(yè)，共126頁(yè)。80一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失(snsh)1. 葉高損失 將噴嘴和動(dòng)葉中與葉高有關(guān)的損失稱為級(jí)的葉高損失或叫端部損失。當(dāng)葉片較短（一般說(shuō)葉高l 10 12 時(shí)時(shí) ， 級(jí)級(jí) 應(yīng)應(yīng) 該該 采采 用用 等等 截截 面面 直直 葉葉 片片 。等。等 截截 面面 直直 葉葉 片片 的的 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 和和 加加 工工 都都 比比 較較

50、 容容 易易 ， 但但 存存 在在 著著 扇扇 形形 損損 失失 ； 當(dāng)當(dāng) 10的級(jí)，則應(yīng)采用扭的級(jí)，則應(yīng)采用扭 葉片葉片 。 h0Eh2)1(7 . 0bbld / 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失(snsh)第81頁(yè)/共126頁(yè)第八十一頁(yè)，共126頁(yè)。82 3. 葉輪(yln)摩擦損失 fh1）葉輪輪面與蒸汽的摩擦2）蒸汽及蒸汽之間的摩擦3）靠近葉輪輪面?zhèn)鹊恼羝|(zhì)點(diǎn)隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在葉輪兩側(cè)的汽室中就形成了渦流(wli)運(yùn)動(dòng)（1）原因(yunyn) 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第82頁(yè)/共126頁(yè)第八十二頁(yè)，共126頁(yè)。8

51、3 葉 輪 摩 擦 損 失 可 用 以 下 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 ： , (k W) 式 中 ， k ：過(guò)熱蒸汽(zhn q)，k=1，對(duì)于飽和蒸汽(zhn q)，k=1.21.3； d 、l、u:級(jí)的平均直徑、葉高、圓周速度； v2t - 動(dòng)葉出口蒸汽(zhn q)比容 。 葉輪摩擦損失也可用焓降來(lái)表示： = =tbbfvuldkN23211)100()(13600DNffh0Effh或者(huzh)313sin10*75. 0abbfXld 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 第83頁(yè)/共126頁(yè)第八十三頁(yè)，共126頁(yè)。84 4. 部分(b fen)進(jìn)汽損失 eh（1） “鼓風(fēng)”

52、損失 發(fā)生在沒(méi)有噴嘴葉片(ypin)的弧段內(nèi)。動(dòng)葉通過(guò)這一弧段時(shí)，要象鼓風(fēng)機(jī)一樣把滯留在這一弧段內(nèi)的蒸汽鼓到出汽邊而耗功。 （2）“斥汽損失” 發(fā)生在安裝有噴嘴葉片的弧段內(nèi)。動(dòng)葉片由非工作區(qū)進(jìn)入工作區(qū)弧段時(shí)，動(dòng)葉通道中滯留的蒸汽要靠工作區(qū)弧段中噴嘴噴出的主流蒸汽將其吹出，要消耗輪周功。另外，如圖由于葉輪(yln)作高速旋轉(zhuǎn)，這樣，在噴嘴出口端的A點(diǎn)存在著漏汽；而在B點(diǎn)又存在著抽吸作用，將一部分蒸汽吸入動(dòng)葉通道，干擾主流，同樣會(huì)引起損失。這樣就形成了斥汽損失 。 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第84頁(yè)/共126頁(yè)第八十四頁(yè)，共126頁(yè)。85 總的部分進(jìn)汽損失由以上(y

53、shng)兩部分所組成 ，即 而swehhh30)5 . 01 (1acewXEeeeBhamngssXEdZeCh01上 三 式 中 ， e - 部分進(jìn)汽度； ec= 1- e ; E - 級(jí) 的 理 想 能 量；Xa - 級(jí) 的 速 度 比 ；Bc -系數(shù)(xsh)，單列級(jí):Bc =0 . 15,雙 列 級(jí): Bc=0.55;Zng-噴嘴組數(shù)；Cs-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(xsh)，單列級(jí)，Cs=0.012,雙列級(jí)，Cs = 0.016 。c 4. 部分(b fen)進(jìn)汽損失 he 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第85頁(yè)/共126頁(yè)第八十五頁(yè)，共126頁(yè)。86 5.漏汽損失(

54、snsh) leakh (1) 隔板漏汽損失 1）原因： a. 動(dòng)靜兩部分的間隙； b. 壓差的作用； c. 漏汽不但不作功反而干擾主流。 2）解決辦法： 葉輪盤上開(kāi)設(shè)平衡孔，讓隔板漏汽從平衡孔漏出， 而不干擾主流 。 (2) 葉頂損失原因：反動(dòng)度的存在，動(dòng)葉前后有壓力差,有一部分蒸汽不通過(guò)(tnggu)動(dòng)葉通道而從葉頂間隙漏到級(jí)后。 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第86頁(yè)/共126頁(yè)第八十六頁(yè)，共126頁(yè)。87 漏汽損失是由于壓力差和間隙的存在而引起的。減少(jinsho)漏汽損失、減小漏汽量，就應(yīng)該減小間隙面積和蒸汽壓力差。通常采用齒形軸封來(lái)解決這一

55、問(wèn) 題。漏汽量和漏汽損失計(jì)算方法如下： （ 1）隔板漏汽量的計(jì)算 （ 2）動(dòng)葉頂漏汽量的計(jì)算ptnpptppppZvhAvCAG1*172.44tttbbttttttvhldvCAG2*272.44)( 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失(snsh) 5.漏汽損失 leakh第87頁(yè)/共126頁(yè)第八十七頁(yè)，共126頁(yè)。88（ 3）隔板損失(snsh)計(jì)算 *npnpulpphZAAhGGh （ 4 ）葉頂漏汽損失(snsh)計(jì)算 ultthGGh 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失 5.漏汽損失 leakh第88頁(yè)/共12

56、6頁(yè)第八十八頁(yè)，共126頁(yè)。896 .濕汽損失(snsh) 蒸汽在汽輪機(jī)最后幾級(jí)時(shí)便進(jìn)入(jnr)濕蒸汽區(qū)，這里將產(chǎn)生濕汽損失。產(chǎn)生濕汽損失的原因在于： （ 1 ）一部分蒸汽在膨脹加速過(guò)程中凝結(jié)成水滴，減少了作功蒸汽量； （ 2 ）水滴不膨脹作功，反為高速汽流所夾帶前進(jìn)(qinjn)，要消耗一部分輪周功 ； （3 ）由于水滴前進(jìn)(qinjn)速度低于蒸汽速度。這樣，從動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形上分析，水滴從噴嘴中流出時(shí)，正好打擊動(dòng)葉背弧，阻止動(dòng)葉前進(jìn)(qinjn)，減小了有用 功；而水滴從動(dòng)葉流出之后又打擊下一級(jí)噴嘴的背弧。水滴長(zhǎng)期沖蝕片，使 葉片進(jìn)口邊背弧被打擊成許多麻點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)打穿葉片。 2.

57、5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第89頁(yè)/共126頁(yè)第八十九頁(yè)，共126頁(yè)。90濕汽損失通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式(gngsh)計(jì)算： )1 (umxhXh式 中 ， X - 級(jí) 的 平 均 蒸 汽 干 度 ；m)(2*hhhhhhlcbntuh見(jiàn)如濕蒸汽會(huì)引起濕汽損失(snsh)和沖蝕葉片，就必須采取一些去濕措施。即：采用去濕裝置，如捕水槽、捕水室等，以減少蒸汽中的水分。提高葉片本身的抗?jié)衲芰?，主要是設(shè)法增強(qiáng)葉片進(jìn)汽邊背弧的抗?jié)裥阅?。如，在?dòng)葉片進(jìn)汽邊背弧加焊硬質(zhì)合金、電火花處理等 。 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失(snsh)和級(jí)效率 6 .濕汽損失 一一 . 級(jí)內(nèi)損失級(jí)內(nèi)損失第90

58、頁(yè)/共126頁(yè)第九十頁(yè)，共126頁(yè)。91二、級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率(xio l)和內(nèi)功率 級(jí)內(nèi)許多損失存在。則進(jìn)入級(jí)的蒸汽所具有的理想能量就不可能全轉(zhuǎn)化為有效功。但損失又轉(zhuǎn)換為熱能，加熱蒸汽本身，使動(dòng)葉出口排汽焓值升高?？紤]了各種損失之后級(jí)的實(shí)際熱力過(guò)程曲線如圖所示。其中，0點(diǎn)為級(jí)前滯止?fàn)顟B(tài)點(diǎn)，3為有余速利用(lyng)時(shí)的下一級(jí)級(jí)前進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)。 hi為級(jí)的有效焓降，它表示1kg蒸汽所具有的理想能量最后轉(zhuǎn)化為有效功的能量hi越大，級(jí)的內(nèi)效率就越高 。 1. 級(jí)的實(shí)際(shj)熱力過(guò)程曲線 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 第91頁(yè)/共126頁(yè)第九十一頁(yè)，共126頁(yè)。92 2.級(jí)的相對(duì)(xingdu)內(nèi)效

59、率（級(jí)效率） )(12*00cxleakeflbntirihhhhhhhhhhEEh級(jí)效率是衡量級(jí)內(nèi)能量(nngling)轉(zhuǎn)換完善成度的最后指標(biāo)。 3. 級(jí)級(jí) 的的 內(nèi)內(nèi) 功功 率率 3600ilihDNiihGN或者(huzh) 2.5 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 二、級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率第92頁(yè)/共126頁(yè)第九十二頁(yè)，共126頁(yè)。93作業(yè)(zuy)與思考題1、級(jí)的熱力計(jì)算：已知汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速n = 3000r/m，通過(guò)級(jí)的流量G=65t/h，級(jí)的平均直徑(zhjng) =1.44 m，級(jí)的理想焓降 =125.6kJ/kg，蒸汽初速 =91.5m/s，級(jí)前壓力 = 0.0981MPa ，干度 =0

60、.99，級(jí)的反動(dòng)度 =0.2，噴嘴出汽角 =19 。要求：（1）確定靜、動(dòng)葉柵通流面積、葉高；（2）級(jí)的速度三角形；（3）級(jí)的內(nèi)功率、內(nèi)效率；（4）級(jí)的熱力過(guò)程曲線。 2、提高葉片抗蝕的辦法有哪些？3、汽輪機(jī)的級(jí)共有哪些損失？其產(chǎn)生原因，如何減??？0pmd010 xm0cth第93頁(yè)/共126頁(yè)第九十三頁(yè)，共126頁(yè)。94一、級(jí)的熱力計(jì)算的主要內(nèi)容(nirng):進(jìn)行噴嘴的熱力計(jì)算,確定噴嘴通流面積和高度;進(jìn)行動(dòng)葉的熱力計(jì)算,確定動(dòng)葉通流面積和高度;畫(huà)出動(dòng)葉的進(jìn)出口速度三角形;計(jì)算級(jí)的內(nèi)效率和內(nèi)功率;畫(huà)出級(jí)的熱力過(guò)程線.第94頁(yè)/共126頁(yè)第九十四頁(yè)，共126頁(yè)。95二、級(jí)的熱力(rl)計(jì)算舉