燃?xì)廨啓C(jī)9儲運(yùn)

1、第二章 壓氣機(jī)壓氣機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用；軸流式壓氣機(jī)級、基元級的工作原理；軸流式壓氣機(jī)中的能量損失；多級壓氣機(jī)；壓氣機(jī)變工況工作特性；壓氣機(jī)喘振及防止方法。1一、單級壓氣機(jī)的特性曲線 （壓氣機(jī)級） 壓比曲線 當(dāng)轉(zhuǎn)速nc一定時(shí)，壓比曲線可分為左、右兩側(cè)支。 在特性線上某點(diǎn)o處的壓比最高。效率曲線 在轉(zhuǎn)速nc一定時(shí)，有一個(gè)流量使效率最高，此時(shí)流阻最小。 當(dāng)流量Gc增加或減少時(shí)，都使流阻增大，效率下降。 壓氣機(jī)只能在喘振邊界線的右側(cè)工作。等效率線壓氣機(jī)變工況工作特性2二、多級壓氣機(jī)的特性曲線 （軸流式）主要區(qū)別： 多級壓氣機(jī)的壓比曲線，一般不存在左側(cè)支，喘振在右側(cè)支上出現(xiàn)。（喘振點(diǎn)的壓比為該轉(zhuǎn)速的最高壓比

2、） 在相同轉(zhuǎn)速下，多級壓氣機(jī)的壓比、效率的變化比單級的更劇烈，即特性曲線變得更陡峭。（在轉(zhuǎn)速不變時(shí)，正常工作范圍較小） 壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速愈高，多級壓氣機(jī)的特性曲線顯得愈陡峭。3三、壓氣機(jī)的通用特性曲線折合流量 折合轉(zhuǎn)速壓比效率4本次課主講 壓氣機(jī)喘振及其防止方法 燃?xì)鉁u輪概述52-6 壓氣機(jī)喘振及防止方法 一、壓氣機(jī)喘振1、喘振現(xiàn)象 氣流呈現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，氣流參數(shù)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，壓力時(shí)高時(shí)低、流量時(shí)大時(shí)小，甚至?xí)霈F(xiàn)倒流，機(jī)器伴隨強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)發(fā)出特有的噪聲。 俗稱“氣喘” 壓氣機(jī)絕對不允許出現(xiàn)喘振工況。62、喘振產(chǎn)生的原因設(shè)計(jì)工況：壓氣機(jī)通流部分和葉片形狀，均與設(shè)計(jì)工況的氣流參數(shù)相適應(yīng)工作穩(wěn)

3、定，不會出現(xiàn)喘振。非設(shè)計(jì)工況：壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)形式不再改變，但氣流參數(shù)發(fā)生變化，二者不相適應(yīng)工作性能變化（產(chǎn)生不穩(wěn)定工況）78u動(dòng)葉 討論：一個(gè)壓氣機(jī)級 （轉(zhuǎn)速不變、流量發(fā)生變化時(shí)的變工況）a）設(shè)計(jì)流量 1=1c1c葉片進(jìn)氣角；1氣流進(jìn)氣角。沖角i = 1c-1 = 0w1w2c1xwu11c29u動(dòng)葉 b）大流量 11c 出現(xiàn)負(fù)沖角 i 0w1w2c1xwu1堵塞 連續(xù)性方程：Gc=Ac1x Gc，A，則c1x； w1、1，此時(shí)i 0。 2基本不變 ， ，wu減??； 加功量L降低，壓比下降。 若過分加大負(fù)沖角，葉腹上的邊界層會出現(xiàn)分離，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致葉片通道堵塞。210u動(dòng)葉 c）小流量 10w1w

4、2c1xwu1 Gc，A，則c1x； w1、1，此時(shí)i 0。 2基本不變 ，則wu； 加功量L，壓比增加。211u 當(dāng)沖角增大到一定程度后，氣流撞擊葉腹前緣，并在葉背產(chǎn)生旋渦，使氣流不再沿著葉柵中設(shè)計(jì)好的路線流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為氣體脫流（或氣體脫離）。旋渦12 當(dāng)氣體流量進(jìn)一步減小，則c1x亦減小到一定程度，此時(shí)正沖角i 已變得太大，甚至超過臨界沖角，氣流在葉背發(fā)生嚴(yán)重的氣體脫離，以致葉柵內(nèi)氣流已無法維持原來的性質(zhì)，旋渦使一部分氣體倒流，此時(shí)氣體順利轉(zhuǎn)折和壓縮已不可能，氣流參數(shù)出現(xiàn)強(qiáng)烈的脈動(dòng)。這就是壓氣機(jī)喘振。13 壓氣機(jī)級喘振的原因：在恒速運(yùn)行工況下，由于氣體流量減小，正沖角增加到使氣流嚴(yán)重地

5、從葉片背部脫離造成的。14 3、多級壓氣機(jī)的喘振氣體脫離現(xiàn)象具有逐級放大的作用。喘振能造成強(qiáng)烈的氣流脈動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)立即損壞機(jī)器。15 多級壓氣機(jī)出現(xiàn)喘振的次序 （1）恒速運(yùn)行 Gc，第一級氣體沖角i1，出口壓力提高； 當(dāng)氣流進(jìn)入第二級中，其密度增大，則其cx更要減小，則沖角比第一級時(shí)還要大， i2 i1 ；這樣一級一級地積累，在最后一級z，氣流軸向分速cx最小，正沖角iZ達(dá)到最大值，偏離設(shè)計(jì)值最遠(yuǎn)。故轉(zhuǎn)速不變時(shí)，當(dāng)流量減少到一定程度時(shí)，在末級首先發(fā)生氣體脫離和喘振。若繼續(xù)減小流量，則喘振會從后面一直向前面級傳遞，同時(shí)喘振強(qiáng)度也越來越大，形成強(qiáng)烈振動(dòng)，伴有氣喘聲。16 （2）啟動(dòng)過程轉(zhuǎn)速

6、nc從0逐步上升到工作轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速小于工作轉(zhuǎn)速時(shí)，各級壓比均小于設(shè)計(jì)值。此時(shí)第二級的軸向分速相對于第一級要大些，即第一級中氣流軸向分速最小、正沖角最大。啟動(dòng)過程中往往是第一級首先發(fā)生喘振。17二、防止喘振的方法恒速運(yùn)行時(shí)，通過限制運(yùn)行工況來防喘。壓氣機(jī)啟動(dòng)過程中的防喘方法 主要討論1、放 氣裝置從壓氣機(jī)通流部分的一個(gè)或幾個(gè)截面上引出空氣，放到大氣中或重新引回壓氣機(jī)進(jìn)口。A、當(dāng)壓氣機(jī)達(dá)到喘振狀態(tài)時(shí)，迅速打開放氣系統(tǒng)。B、在壓氣機(jī)的啟動(dòng)過程中，放氣系統(tǒng)一直打開，直到轉(zhuǎn)速上升到消除喘振出現(xiàn)的危險(xiǎn)時(shí)關(guān)閉。1819 放氣防喘的原理壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，壓氣機(jī)前幾級的流量將低于設(shè)計(jì)值，并出現(xiàn)大的正沖角，易發(fā)生

7、氣體脫流導(dǎo)致喘振；后幾級的流量將可能大于設(shè)計(jì)值，并出現(xiàn)大的負(fù)沖角，易發(fā)生堵塞。放氣系統(tǒng)打開后，放氣口截面前的各級流量將相對增加（不致引起喘振）；而放氣口截面后的各級流量將相對減?。ú恢乱鸲氯?放氣系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)氣流的沖角變化趨勢，使沖角都變化到接近各自的設(shè)計(jì)值，可消除前幾級喘振和后幾級堵塞的危險(xiǎn)。20 對于首先第一級出現(xiàn)喘振的壓氣機(jī)比較有效。 應(yīng)用： 運(yùn)輸用的燃?xì)廨啓C(jī) （航空、艦船、機(jī)車）21放氣防喘的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，壓比低于10時(shí)效果好。缺點(diǎn)：（1）將有10%25%的壓縮氣體被排放掉，不經(jīng)濟(jì)。（2）為保持同一轉(zhuǎn)速，放氣時(shí)必須加大燃油量，則渦輪前的氣體溫度升高約100K以上，需密切注意

8、。222、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)片改變?nèi)~片的安裝角，以改變壓氣機(jī)氣流入口的沖角通常只旋轉(zhuǎn)一列或兩列靜葉，大多數(shù)將進(jìn)口導(dǎo)流器做成可旋轉(zhuǎn)的 優(yōu)點(diǎn)：可降低壓氣機(jī)耗功，便于啟動(dòng)。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)都比較復(fù)雜，重量增加。23243、分軸壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)工況時(shí)，壓氣機(jī)前幾級和后幾級偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)的程度，隨壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)壓比的增高而變得嚴(yán)重。當(dāng)壓比小于45時(shí)，一般不會出現(xiàn)喘振；當(dāng)壓比提高到6以上時(shí)，必須采取放氣或同時(shí)采用放氣和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的方法來防喘；當(dāng)壓比在1012以上時(shí)，則采取分軸的方法來防喘。分軸就是將壓氣機(jī)分成兩個(gè)轉(zhuǎn)子，甚至三個(gè)轉(zhuǎn)子，分別由相應(yīng)的渦輪帶動(dòng)。25分軸壓氣機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子可在非設(shè)計(jì)工況下自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，使進(jìn)出口

9、的流量都接近設(shè)計(jì)值，減少?zèng)_角的變化，消除前幾級喘振和后幾級堵塞的危險(xiǎn)。缺點(diǎn)：需要套軸、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。2627第三章 燃?xì)鉁u輪概述（功能、分類、基本結(jié)構(gòu)等）；軸流式燃?xì)鉁u輪的工作原理；輪周功、輪周效率、速度比；多級渦輪；渦輪特性；燃?xì)鉁u輪的冷卻。283-0 概述 燃?xì)鉁u輪又稱燃?xì)馔钙?、透平膨脹機(jī)，是燃?xì)廨啓C(jī)裝置中向外輸出機(jī)械功的部件。一、功能將高溫高壓燃?xì)庵械臒崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械功其中，約2/33/5的機(jī)械功用以帶動(dòng)壓氣機(jī)，其余的機(jī)械功則作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率用以帶動(dòng)負(fù)荷。29二、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用主要介紹軸流式渦輪。軸流式渦輪徑流式渦輪 （又稱向心式）結(jié)構(gòu)輕巧，但流量小，效率較低。小型燃機(jī)裝置流量大、功

10、率大、效率高 但相對笨重大量應(yīng)用30三、與蒸汽輪機(jī)的比較空氣壓縮比水蒸氣困難得多相同點(diǎn)工作原理及結(jié)構(gòu)形式是完全一樣不同點(diǎn)工質(zhì) 進(jìn)口壓力 級數(shù)蒸汽輪機(jī) 水蒸氣較高（已高達(dá)24MPa以上）多（幾十級）燃?xì)廨啓C(jī)燃 氣較低（約0.53.0MPa）很少（15級）31四、基本構(gòu)造簡介渦輪主要是由一些靜止的靜葉片和旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉組成的。裝有動(dòng)葉的工作葉輪，通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸與壓氣機(jī)軸、外界負(fù)荷相連接。教材P104-107箭頭表明冷卻空氣的分配和流向321、渦輪的靜葉又稱噴嘴，其作用： 使高溫的燃?xì)庠陟o葉中膨脹加速，把燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功。具有單片靜葉、靜葉組和靜葉環(huán)。通常把靜葉直接固定在氣缸上。在靜葉后安裝一圈護(hù)環(huán)來形成動(dòng)葉頂部的流道 護(hù)環(huán)與汽缸壁之間有較大的空隙，這樣氣缸與高溫燃?xì)馔耆艚^，并通以冷卻空氣來降低氣缸溫度。33靜葉動(dòng)葉342、渦輪的動(dòng)葉把高溫燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子機(jī)械功的關(guān)鍵零件之一。工作條件惡劣，是決定機(jī)組壽命的主要零件之一。 被高溫燃?xì)獍鼑?承受巨大離心力； 承受氣流動(dòng)力； 振動(dòng)； 腐蝕和侵蝕353、多級渦輪的通流部分 在膨脹過程中，氣體壓力降低、密度不斷減小，則氣體容積逐級增大； 渦輪的通流部分應(yīng)逐級擴(kuò)張，即沿氣流流動(dòng)的軸向方向上，葉片的高度是不斷增加的。3637383940413-1 軸流式燃?xì)鉁u輪的工作原理一、渦輪級的概念 一列靜葉柵（或稱噴嘴環(huán)）和其后