汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第三章幾種典型的熱力循環(huán)

熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一狀態(tài)點(diǎn)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化有回到原來(lái)這一狀態(tài)點(diǎn)的封閉變化過(guò)程叫做熱力循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng)循環(huán)。

什么是循環(huán)熱效率?它說(shuō)明白什么?

工質(zhì)每完成一個(gè)熱力循環(huán)所做的有用功和工質(zhì)在每個(gè)熱循環(huán)過(guò)程中從熱源吸收的熱量的比值叫做循環(huán)熱效率.循環(huán)熱效率說(shuō)明白循環(huán)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭?效率越高,說(shuō)明工質(zhì)從熱源吸收的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ谋壤礁?；反?效率越小,說(shuō)明轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃吭缴?

卡諾循環(huán)是由哪些過(guò)程組成的?它在T--S圖上如何表示？

卡諾循環(huán)是由兩個(gè)可逆的定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆和絕熱過(guò)程組成的.它在TS圖上所示.12過(guò)程是可逆的等溫吸熱過(guò)程；23過(guò)程是可逆的絕熱膨脹過(guò)程；34為可逆的等溫放熱過(guò)程；41為可逆的絕熱壓縮過(guò)程.

卡諾循環(huán)的熱效率怎樣計(jì)算?卡諾循環(huán)熱效率用η卡表示.

q1q2T1(S2S1)T2(S2S1)η卡==q1T1(S2S1)T1T2==1

T1T1式中η卡卡諾循環(huán)熱效率；

q1工質(zhì)由高溫?zé)嵩次盏臒崃?焦耳/千克；q2工質(zhì)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?焦耳/千克；T1高溫?zé)嵩吹慕^對(duì)溫度,K；T2低溫?zé)嵩吹慕^對(duì)溫度,K；

在一致的溫度范圍內(nèi),卡諾循環(huán)的熱效率最高,但總是小于1.

朗肯循環(huán)是通過(guò)哪些設(shè)備實(shí)現(xiàn)的?各熱力設(shè)備在熱力循環(huán)中起什么作用?朗肯循環(huán)是火力發(fā)電廠的基本熱力循環(huán),它是通過(guò)蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器和給水泵這四個(gè)主要熱力設(shè)備實(shí)現(xiàn)的.

各熱力設(shè)備所起的作用如下:

(1)鍋爐的作用:鍋爐包括省煤器、爐膛水冷壁和過(guò)熱器,它將給水定壓加熱,最終產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,即主蒸汽,然后通過(guò)主蒸汽管路送入汽輪機(jī)；

(2)汽輪機(jī)的作用:蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹做功,將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,做完功的排汽排入凝汽器；

(3)凝汽器的作用:將汽輪機(jī)的排汽加以冷卻,使其在定壓下凝結(jié)成飽合水,其壓力等于汽輪機(jī)排汽壓力

(4)給水泵將凝結(jié)水進(jìn)行絕熱壓縮,升高壓力送回鍋爐,送入鍋爐的水稱(chēng)為給水.朗肯循環(huán)

第四章熱量傳遞的幾種基本方式

什么是導(dǎo)熱?

直接接觸的物體或物體本身各部之間的熱量傳遞現(xiàn)象叫導(dǎo)熱.火力發(fā)電廠中常見(jiàn)的導(dǎo)熱現(xiàn)象如管壁、汽缸壁、汽包壁內(nèi)外表面間的熱量傳遞.什么是對(duì)流換熱?

滾動(dòng)的流體與固體壁面之間的熱量交換或滾動(dòng)的流體與流體之間的熱量交換均稱(chēng)為對(duì)流換熱.火力發(fā)電廠中常見(jiàn)的對(duì)流換熱現(xiàn)象如:煙氣對(duì)省煤器；

工質(zhì)對(duì)水冷壁；汽機(jī)排汽對(duì)凝汽器銅管；循環(huán)水對(duì)銅管；空氣對(duì)暖器等.什么是熱輻射?

波長(zhǎng)在0.440微米的射線能被物體吸收后又可能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這樣的射線叫熱射線.熱射線傳播熱能的過(guò)程叫熱輻射.熱輻熱是一種不需要物質(zhì)直接接觸而進(jìn)行的熱量傳遞方式.如火電廠中,爐膛內(nèi)火焰與水冷壁屏式過(guò)熱式,墻式再熱式之間的傳熱.

一切物質(zhì)只要溫度高于絕對(duì)零度，總是隨時(shí)隨地向外界發(fā)出輻射，溫度越高，輻射能越大。物體吸收輻射的能力越強(qiáng)，其輻射能力也越強(qiáng)。在物體溫度一定時(shí)，其黑度越大，輻射力越大。（黑度取決于材料表面的輻射力強(qiáng)弱程度，只取決于材料的熱輻射性能，與溫度和表面狀況有關(guān)）

穩(wěn)定導(dǎo)熱：物體各點(diǎn)的溫度不隨著時(shí)間變化而變化的導(dǎo)熱叫做穩(wěn)定導(dǎo)熱。（火電廠中的大多數(shù)熱力設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候其壁面間的傳熱都屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱。

對(duì)厚重的金屬部件受單向加熱和冷卻時(shí),其各部分的溫度是不均勻的,這樣,熱膨脹也不均勻.作為部件的整體是有連續(xù)性的,各部分之間有著相互約束和牽制的作用力,這使熱的部分膨脹不出去而受到壓縮；冷的部分被拉長(zhǎng),因而在部件內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力.這種由于加熱不均而產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)為熱應(yīng)力.（由于零部件的內(nèi)、外或兩側(cè)溫差引起的零部件變形受到約束，而在物體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力）

熱沖擊：金屬材料受到急劇的加熱和冷卻時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生很大的溫差，從而引起很大的沖擊熱應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱沖擊。一次大的熱沖擊，產(chǎn)生的熱應(yīng)力能超過(guò)材料的屈服極限，而導(dǎo)致金屬部件損壞。

熱疲乏：金屬部件被反復(fù)的加熱和冷卻時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，在此交變熱應(yīng)力反復(fù)作用下零部件遭到破壞的現(xiàn)象叫熱疲乏。

金屬材料在長(zhǎng)期交變應(yīng)力的作用下,雖然應(yīng)力數(shù)值遠(yuǎn)比強(qiáng)度極限小,但是仍能使金屬材料遭到破壞,這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬疲乏.汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)過(guò)程中,假使蒸汽溫度變化較大,與金屬溫差加大,轉(zhuǎn)子表面和汽缸壁都要受到很大的熱應(yīng)力的沖擊.沖擊時(shí)間雖短,但其沖擊力很大,假使材料浮現(xiàn)脆性時(shí)更為危險(xiǎn),不僅要校檢材料的屈服極限,也要考慮所引起的熱疲乏損傷.

汽輪機(jī)動(dòng)葉片在沖擊汽流力的屢屢反復(fù)作用發(fā)生共振現(xiàn)象,假使發(fā)生共振,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致疲乏斷裂.由于轉(zhuǎn)子遭遇到的熱疲乏損傷則是由于屢屢交變的熱應(yīng)力所造成的.由于熱應(yīng)力循環(huán)的頻率十分低,例如,啟、停一次或負(fù)荷升、降一次做為一個(gè)同期，就整緞轉(zhuǎn)子而言，啟動(dòng)時(shí)有熱拉應(yīng)力，停機(jī)時(shí)則有熱壓應(yīng)力，整緞轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力方向與內(nèi)孔相反，其熱應(yīng)力幅值疊加。在溫度突變時(shí)可以達(dá)到810倍，所以簡(jiǎn)單產(chǎn)生熱疲乏裂紋，在工況突變時(shí)使轉(zhuǎn)子損壞。

什么是金屬的蠕變?蠕變過(guò)程分哪幾個(gè)階段？

金屬材料在長(zhǎng)期高溫柔靜應(yīng)力的作用下,逐漸產(chǎn)生塑性變形的過(guò)程稱(chēng)為金屬的蠕變.材料在一定壓力、溫度下被加上一定的載荷后，就會(huì)產(chǎn)生彈性變形，其過(guò)程為OA，這

段不是蠕變?cè)斐傻?。第Ⅰ階段AB為不穩(wěn)定階段，塑性變形發(fā)展很快，但為時(shí)不久。第Ⅱ階段BC為穩(wěn)定階段，塑性變形發(fā)展緩慢，而且蠕變速度不變。第Ⅲ階段CD不加速階段，蠕變速度又迅速加快，到達(dá)D點(diǎn)時(shí)材料破碎損壞。我們決不允許材料在第Ⅲ階段的狀態(tài)下工作。

什么是脆性轉(zhuǎn)變溫度FATT？

FATT是指在不同溫度下對(duì)金屬材料進(jìn)行的沖擊試驗(yàn)，脆性斷口占試驗(yàn)斷口5%時(shí)的溫度。含有缺陷的轉(zhuǎn)子假使工作在脆性轉(zhuǎn)變溫度下，其沖擊韌性顯著下降，簡(jiǎn)單發(fā)生脆性破壞。CrMoV的FATT為80～130℃，并因熱處理不同，而使FATT有所不同，且隨高溫運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，F(xiàn)ATT有逐漸升高的現(xiàn)象。低壓轉(zhuǎn)子的FATT一般在0～100℃

發(fā)生低溫脆性斷裂的條件：金屬材料在低與FATT溫度下工作；具有臨界盈利或臨界裂紋流體力學(xué)基礎(chǔ)

作用在液體上的力有表面力（外力和內(nèi)力），和質(zhì)量力（重力和慣性力）

層流：各流體微團(tuán)彼此平行地分層滾動(dòng)，互不干擾與混雜，軌跡是直線或是有規(guī)律的平滑曲線。

紊流：流體各微團(tuán)間相互猛烈的混合和摻雜，不僅有沿著主流方向的運(yùn)動(dòng)，還有垂直于主流方向的運(yùn)動(dòng)。（電廠的汽、水、風(fēng)、煙等各種管道中的滾動(dòng)，絕大多數(shù)屬于紊流）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)過(guò)流斷面（與流線相垂直的截面）的液體數(shù)量（體積流量和質(zhì)量流量）平均流速：過(guò)流斷面上各點(diǎn)流速的平均值（過(guò)流斷面上的實(shí)際流速是不一致的）穩(wěn)定流（流速不隨時(shí)間變化而變化）方程式穩(wěn)定流連續(xù)性方程m=Ac/v穩(wěn)定流能量方程

z1+p1/ρg+c12/2g=z2+p2/ρg+c22/2g+hs

Z位置水頭，p/ρg壓力水頭c2/2g流速水頭hs水頭損失總水頭H=z+p/ρg+c2/2gH1=H2+hs

汽水滾動(dòng)時(shí)的阻力損失

沿程損失：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的液體在滾動(dòng)過(guò)程中用于各副沿程阻力而損失的能量。局部損失：當(dāng)管道形狀或大小改變而引起的斷面流速的分布發(fā)生急劇的變化時(shí)，產(chǎn)生的阻力。減少汽水滾動(dòng)損失的方法：縮短管道長(zhǎng)度，合理選擇管徑，減少管壁粗糙度，盡量采用圓管，提高流體輸送溫度，減少局部損失

什么是管道中的水錘現(xiàn)象？有何危害？消除水錘現(xiàn)象的發(fā)生一般應(yīng)采取哪些方法？

答：A.當(dāng)壓力管道中的液體，遇到閥門(mén)突然關(guān)閉或開(kāi)啟以及水泵的突然停運(yùn)或啟動(dòng)時(shí)，在瞬間內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生急劇的變化，引起其動(dòng)量的迅速改變，從而造成管道中液體的壓力顯著地、反復(fù)地、迅速變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水錘現(xiàn)象。（水錘有正水錘和負(fù)水錘之分,正水錘時(shí),管道壓力升高可以超過(guò)管道正常壓力的幾十乃至幾百倍,致使管壁產(chǎn)生很大的應(yīng)力,而壓力反復(fù)變化將引起管道和設(shè)備震動(dòng),應(yīng)力的交變變化,將造成管道及其管件和設(shè)備的損壞:負(fù)水錘是同樣壓力應(yīng)力的變化也對(duì)設(shè)備不利,壓力過(guò)低也可能使管道形成不利的真空)

B.發(fā)生水錘現(xiàn)象時(shí)，管道內(nèi)液體壓力猛然大幅度波動(dòng)，其壓力可能達(dá)到管中液體原來(lái)正常壓力的幾十倍甚至上百倍，可能導(dǎo)致管道系統(tǒng)的猛烈振動(dòng)、噪音、甚至使管道嚴(yán)重變形、爆裂及損壞水力設(shè)備等。

C.消除水錘現(xiàn)象的發(fā)生一般采取如下措施：

（1）增加閥門(mén)的啟動(dòng)時(shí)間；（2）盡量縮短管道的長(zhǎng)度：

（3）在管道上裝設(shè)安全閥，以限制壓力升高的數(shù)值。

D產(chǎn)生水錘的內(nèi)應(yīng)因是流體的慣性和壓縮性,外因是外部的擾動(dòng),如閥門(mén)的開(kāi)關(guān)水泵的啟停.

E為防止出現(xiàn)水錘現(xiàn)象,可采取增加閥門(mén)的啟閉時(shí)間,盡量縮短管道的長(zhǎng)度,在管道上裝設(shè)安全閥或空氣室,以限制壓力突然升高的數(shù)值或壓力降的太低的數(shù)值.

例：閥門(mén)突然關(guān)閉，在閥門(mén)附近水受壓縮，壓力升高，管壁也相應(yīng)膨脹回流閥門(mén)處形成真空，水體膨脹，密度減少管壁收縮順流

其次篇汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)汽輪機(jī)工作原理

蒸汽的沖動(dòng)作用原理和反動(dòng)作用原理

沖動(dòng)作用原理

沖動(dòng)力：改變其速度的大小和方向則產(chǎn)生一沖動(dòng)力或汽流改變滾動(dòng)方向?qū)ζ喇a(chǎn)生一離心力，此力為沖動(dòng)力，此力的大小取決于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)動(dòng)葉通道的蒸汽質(zhì)量及其速度的變化。

反動(dòng)作用原理

反動(dòng)力：因汽流膨脹產(chǎn)生一相反力（汽體壓力變化），如火箭。此力的大小取決于汽體壓力的變化。

作用在動(dòng)葉片上的里有：沖動(dòng)力和反動(dòng)力

沖動(dòng)式汽輪機(jī)級(jí)的工作原理和級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程及特點(diǎn)。

蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動(dòng)能，然后再將蒸汽的動(dòng)能在動(dòng)葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動(dòng)的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭?dòng)能。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動(dòng)葉柵，在動(dòng)葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對(duì)動(dòng)葉柵產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過(guò)汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭?dòng)能，其次階段是在動(dòng)葉柵中將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，通過(guò)汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出。汽輪機(jī)分類(lèi)

?1.依照熱力特性分凝汽式汽輪機(jī)

蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功后，在高度真空狀態(tài)下進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。有些給水泵汽輪機(jī)沒(méi)有回?zé)嵯到y(tǒng)，稱(chēng)為純凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)

蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功后，排汽直接用于供熱，不設(shè)凝汽器。當(dāng)排汽作為其他中低壓汽輪機(jī)的工作蒸汽時(shí)，稱(chēng)為前置式汽輪機(jī)調(diào)理抽汽式汽輪機(jī)

從汽輪機(jī)某級(jí)后抽出一定壓力的部分蒸汽對(duì)外供熱，其余排汽仍進(jìn)入凝汽器。由于熱用戶(hù)對(duì)供熱蒸汽壓力有一定要求，需要對(duì)抽汽供熱壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)理，故稱(chēng)為調(diào)理抽汽。根據(jù)供熱需進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹到某一要，有一次調(diào)理抽汽和兩次調(diào)理抽汽之分抽汽背壓式汽輪機(jī)具有調(diào)理抽汽的背壓式汽輪機(jī)中間再熱式汽輪機(jī)

進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹到某一壓力后，被送往鍋爐的再熱器進(jìn)行再熱，再熱后返回汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功混壓式汽輪機(jī)

利用其他來(lái)源的蒸汽引入汽輪機(jī)相應(yīng)的中間級(jí)，與原來(lái)的蒸汽一起工作。尋常用于工業(yè)生產(chǎn)的流程中，用來(lái)綜合利用蒸汽的熱能汽輪機(jī)其他分類(lèi)

1.工作原理

沖動(dòng)式汽輪機(jī)主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴嘴葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少量膨脹反動(dòng)式汽輪機(jī)

主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵中膨脹程度一致。由于反動(dòng)級(jí)不能做成部分進(jìn)汽，故調(diào)理級(jí)常采用單列沖動(dòng)級(jí)或復(fù)速級(jí)2.依照主蒸汽壓力

低壓汽輪機(jī)主蒸汽壓力0.12～1.5MPa中壓汽輪機(jī)主蒸汽壓力２～４MPa高壓汽輪機(jī)主蒸汽壓力６～１０MPa超高壓汽輪機(jī)主蒸汽壓力１２～１４MPa亞臨界壓力汽輪機(jī)主蒸汽壓力１６～１８MPa超臨界壓力汽輪機(jī)主蒸汽壓力大于２２.１MPa超超臨界壓力汽輪機(jī)主蒸汽壓力大于３２MPa反動(dòng)式汽輪機(jī)和沖動(dòng)式汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較？

不管沖動(dòng)式汽輪機(jī)還是反動(dòng)式汽輪機(jī)，其靜葉片的格道都是收縮形的，既槽道的進(jìn)口寬度大，出口寬度小，蒸汽經(jīng)過(guò)這種槽道后，壓力降低，速度增加。但動(dòng)葉片的槽道則不一樣，沖動(dòng)式汽輪機(jī)的槽道進(jìn)出口寬度基本差不多，從靜野流來(lái)的蒸汽只在其中改變方向，沒(méi)有加速，動(dòng)葉進(jìn)出口的速度相等；反動(dòng)式汽輪機(jī)動(dòng)野形成的槽道和靜葉一致，也呈收縮形，只是安裝方向相反，蒸汽在槽道中不但改變方向，還增加（）了速度，出口壓力也比進(jìn)口壓力低。

反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)效率比沖動(dòng)式高，大部分為短葉片，制造簡(jiǎn)單，但每級(jí)的壓力降較小，總級(jí)數(shù)較沖動(dòng)式汽輪機(jī)多得多，一般來(lái)講，小容量汽輪機(jī)用沖動(dòng)式為宜，大容量汽輪機(jī)采用反動(dòng)式可改善經(jīng)濟(jì)性。

提高電廠熱力循環(huán)效率的途徑

電廠熱力循環(huán)以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)，根據(jù)上面的分析可知，提高電廠熱力循環(huán)效率的途徑有：提高循環(huán)的平均吸熱溫度，降低循環(huán)的平均放熱溫度，采用給水回?zé)帷⒄羝贌?、熱電?lián)產(chǎn)和雙工質(zhì)復(fù)合循環(huán)等。

提高蒸汽初參數(shù)提高循環(huán)效率

在平均放熱溫度不變的狀況下，提高蒸汽的初溫可以提高循環(huán)的平均吸熱溫度，因此可以提高循環(huán)效率。提高蒸汽初溫，也提高了汽輪機(jī)排汽干度，減少汽輪機(jī)末級(jí)葉片水蝕。提高蒸汽的初壓力可以提高蒸汽的飽和溫度，從而提高循環(huán)的平均吸熱溫度，提高循環(huán)效率。但隨著蒸汽初壓的提高，汽輪機(jī)的排汽干度降低，從而限制了蒸汽初壓的提高。

提高熱力循環(huán)初參數(shù)受到金屬材料所能承受的最高溫度的限制。目前，電廠熱力循環(huán)蒸

汽初溫在550到600度以下。降低排汽壓力提高循環(huán)效率

汽輪機(jī)的排汽是濕蒸汽，降低了汽輪機(jī)的排汽壓力就降低了熱力循環(huán)的平均放熱溫度，從而使熱力循環(huán)的效率提高。但是排汽壓力的降低會(huì)使汽輪機(jī)排汽的干度下降，造成汽輪機(jī)最終幾級(jí)蒸汽中的水滴增加，對(duì)汽輪機(jī)葉片產(chǎn)生水蝕，影響機(jī)組運(yùn)行的安全。另外電廠一般以大氣環(huán)境作為冷源，排汽溫度的降低還受到環(huán)境溫度的限制。排汽壓力的降低會(huì)增大排汽

容積流量，從而要求汽輪機(jī)有更大的排汽面積，增加了汽輪機(jī)末級(jí)葉片的長(zhǎng)度和凝汽器的尺寸，提高了造價(jià)和制造難度。同時(shí)循環(huán)水泵容量及其耗電景也會(huì)增加。因此，汽輪機(jī)排汽壓力的選擇應(yīng)綜合考慮冷卻水溫度、末級(jí)葉片尺寸、凝汽器和循環(huán)水泵的投資費(fèi)用等因素，在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。采用中間再熱提高循環(huán)效率

提高電廠熱力循環(huán)的蒸汽初壓力可以提高循環(huán)效率，但是蒸汽初壓力的提高卻使排汽干度下降，使得提高受到了限制。為了進(jìn)一步提高蒸汽的初壓力，可以當(dāng)蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹到一定壓力時(shí)，將蒸汽引入鍋爐進(jìn)行再熱，從而提高汽輪機(jī)排汽干度。再熱汽輪機(jī)組不僅可以減少汽輪機(jī)低壓段的蒸汽含水量，也提高了循環(huán)效率。采用給水回?zé)崽岣哐h(huán)效率

給水回?zé)峋褪抢闷啓C(jī)中間級(jí)抽汽加熱鍋爐給水，從而提高鍋爐的給水溫度熱力循環(huán)方式。采用給水回?zé)峥梢允构べ|(zhì)在熱力循環(huán)內(nèi)部相互傳遞熱量，減少蒸汽在凝汽器中的冷源損失，使循環(huán)的效率得以提高。從理論上講，給水回?zé)峒?jí)數(shù)越多，給水溫度越高，整個(gè)熱力循環(huán)越接近卡諾循環(huán)，回?zé)嵫h(huán)效率越高。但隨著回?zé)峒?jí)數(shù)的增加，循環(huán)效率的提高越來(lái)越小，回?zé)峒?jí)數(shù)的增加受到設(shè)備投資的限制。在一定的回?zé)峒?jí)數(shù)下，給水溫度有一個(gè)最正確值。目前對(duì)于大型機(jī)組來(lái)說(shuō)，給水回?zé)峒?jí)數(shù)一般為７～８級(jí)，給水溫度為２４０～２８０度。熱電聯(lián)合循環(huán)提高循環(huán)效率利用汽輪機(jī)中作過(guò)功的蒸汽（抽汽或排汽）為熱用戶(hù)供熱，這種既發(fā)電又供熱的熱力循環(huán)方式稱(chēng)為熱電聯(lián)合循環(huán)。熱電聯(lián)產(chǎn)中，由于部分或全部蒸汽供給熱用戶(hù)使用，減少了冷源損失，從而提高了燃料的利用率。雙工質(zhì)復(fù)合循環(huán)提高循環(huán)效率

雙工質(zhì)復(fù)合循環(huán)是利用不同工質(zhì)的熱力特性組成復(fù)合循環(huán)，從而提高循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。目前使用最多是燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)。

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)是利用燃?xì)庋h(huán)平均吸熱溫度高和蒸汽循環(huán)平均放熱溫度低的特點(diǎn)，用燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)組成聯(lián)合循環(huán)，提高循環(huán)效率蒸汽在噴嘴中的熱力過(guò)程基本假設(shè)和基本方程式基本假設(shè)

為了探討問(wèn)題的便利，除把蒸汽當(dāng)作理想氣體處理外，還假設(shè)：

1)蒸汽在級(jí)內(nèi)的滾動(dòng)是穩(wěn)定滾動(dòng)，即蒸汽的所有參數(shù)在滾動(dòng)過(guò)程中與時(shí)間尤關(guān)。實(shí)際上，絕對(duì)的穩(wěn)定滾動(dòng)是沒(méi)有的，蒸汽流過(guò)一個(gè)級(jí)時(shí)，由于有動(dòng)葉在噴嘴柵后轉(zhuǎn)過(guò)，蒸汽參數(shù)總有一些波動(dòng)。當(dāng)汽輪機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，由于蒸汽參數(shù)波動(dòng)不大，可以相對(duì)地認(rèn)為是穩(wěn)定滾動(dòng)。(2)蒸汽在級(jí)內(nèi)的滾動(dòng)是一元滾動(dòng)，即級(jí)內(nèi)蒸汽的任一參數(shù)只是沿一個(gè)坐標(biāo)(流程)方向變化，而在垂直截面上沒(méi)有任何變化。顯然，這和實(shí)際狀況也是不相符的，但當(dāng)級(jí)內(nèi)通道彎曲變化不猛烈，即曲率牛徑較大時(shí)，可以認(rèn)為是一元滾動(dòng)。(3)蒸汽在級(jí)內(nèi)的滾動(dòng)是絕熱滾動(dòng)，即蒸汽滾動(dòng)的過(guò)程中與外界無(wú)熱交換。由于蒸汽流經(jīng)一個(gè)級(jí)的時(shí)間很短暫，可近似認(rèn)為正確。基本方程式

在汽乾機(jī)的熱力計(jì)算中，往往需要應(yīng)用可壓縮流體一元滾動(dòng)方程式，這些基本方程式有：狀態(tài)及過(guò)程方程式，連續(xù)性方程式和能量守恒方程式。狀態(tài)及過(guò)程方程式

?理想氣體的狀態(tài)方程式為pv=RT式中p－絕對(duì)壓力，Pa；

v－氣體比容，m3／kg；T－熱力學(xué)溫度，K；

R－氣體常數(shù)，對(duì)于蒸汽，R=461.5J／(kg·K)。

當(dāng)蒸汽進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，膨脹過(guò)程可用以下方程式表示pvk=常數(shù)其微分形式為

式中：k為絕熱指數(shù)。對(duì)于過(guò)熱蒸汽，k=1.3；對(duì)于濕蒸汽，k=1.035+0.1x，其中x是膨脹過(guò)程初態(tài)的蒸汽干度。連續(xù)性方程式

在穩(wěn)定滾動(dòng)的狀況下，每單位時(shí)間流過(guò)流管任一截面的蒸汽流量不變，用公式表示為Gv=cA

式中G蒸汽流量，kg／s；A--流管內(nèi)任一截面積，m3

c垂直于截面的蒸汽速度，m/sv在截面上的蒸汽比容，m3/kg能量守恒方程式

根據(jù)能量守恒定律可知，加到汽流中的熱量與氣體壓縮功的總和必等于機(jī)械功、摩擦功、內(nèi)能、位能及動(dòng)能增值的總和。而在汽輪機(jī)中，氣體位能的變化以及與外界的熱交換?？陕匀ゲ挥?jì)，同時(shí)蒸汽通過(guò)葉柵槽道時(shí)若只有能量形式的轉(zhuǎn)換，對(duì)外界也不做功，則能量守恒方程可表達(dá)為

式中h0、h1蒸汽進(jìn)入和流出葉柵的焓值，J/kg；c0、c1蒸汽進(jìn)入和流出葉柵的速度，m/s；

對(duì)于在理想條件下的滾動(dòng)，沒(méi)有滾動(dòng)損失，與外界沒(méi)有熱交換，也就是說(shuō)在比等熵條件下，在葉柵出口處的滾動(dòng)速度為理想速度c1t，則

蒸汽在噴嘴中的膨脹過(guò)程

滯止參數(shù)在h-s，圖上的表示如下圖。

噴嘴出口汽流速度

對(duì)于穩(wěn)定的絕熱滾動(dòng)過(guò)程(等比熵過(guò)程)，噴嘴出口蒸汽的理想速度為:噴嘴速度系數(shù)及動(dòng)能損失速度系數(shù)及動(dòng)能損失

由于蒸汽在實(shí)際滾動(dòng)過(guò)程中總是有損失的，所以噴嘴出口蒸汽的實(shí)際速度c1總是要小于理想速度clt，速度系數(shù)正是反映噴嘴內(nèi)由于各種損失而使汽流速度減小的一個(gè)修正值。φ為噴嘴速度系數(shù)，是一個(gè)小于1的數(shù)，其值主要與噴嘴高度、葉型、噴嘴槽道形狀、汽體的性質(zhì)、滾動(dòng)狀況及噴嘴表面粗糙度等因素有關(guān)。

噴嘴的實(shí)際汽流速度c1比理想速度c1t要小，所損失的動(dòng)能又重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，在等壓下被蒸汽吸收，比熵增加，使噴嘴出口汽流的比焓值升高。因此，蒸汽在噴嘴?nèi)的實(shí)際膨脹過(guò)程不再按等比熵線進(jìn)行，而是一條熵增曲線。噴嘴中的臨界條件

在噴嘴中，當(dāng)蒸汽作等比熵膨脹到某一狀態(tài)時(shí)，汽流速度就和當(dāng)?shù)匾羲傧嗟龋碿1t=a，則稱(chēng)這時(shí)蒸汽達(dá)到臨界狀態(tài)，此時(shí)馬赫數(shù)Ma=c1t／a=1，這一條件稱(chēng)為臨界條件。臨界條件下的所有參數(shù)均稱(chēng)為臨界參數(shù)，在右下角以“c〞表示，如臨界速度c1c、臨界壓力p1c等。臨界速度為

噴嘴臨界壓力比

實(shí)踐和理論都可以證明，初壓為P0的蒸汽，通過(guò)噴嘴后，假使不發(fā)生紊亂膨脹，其后邊的壓力P1不可能無(wú)限度降低，對(duì)于過(guò)熱蒸汽，P1只能降至0.546P0，對(duì)于干飽和蒸汽，P1只能降至0.577P0

蒸汽通過(guò)噴嘴后，壓力降至最低的那個(gè)極限壓力，稱(chēng)為臨界壓力，臨界壓力和噴嘴前的蒸汽壓力之比，稱(chēng)為臨界壓力比εnc

縮放噴嘴和漸縮噴嘴

蒸汽在噴嘴中滾動(dòng)的連續(xù)滾動(dòng)方程q=Ac/v或A=qv/c

當(dāng)蒸汽流過(guò)噴嘴時(shí)，比容和流速都增大，，假使比容和流速增加的速率相等，則噴嘴的面積相等，等截面噴嘴

假使比容的增長(zhǎng)的速率小于流速增長(zhǎng)的速率，這時(shí)的v/c的數(shù)值是不斷縮小的，噴嘴面積A就不斷縮小，漸縮噴嘴

假使比容的增長(zhǎng)的速率大于流速增長(zhǎng)的速率，這時(shí)的v/c的數(shù)值是不斷增加的，噴嘴面積A就不斷增加，漸擴(kuò)噴嘴

假使蒸汽在噴嘴中比容的增長(zhǎng)的速率先是小于流速增長(zhǎng)的速率，當(dāng)流到某一截面后，又變成比容的增長(zhǎng)的速率大于流速增長(zhǎng)的速率，縮放噴嘴當(dāng)P1/P0≥εnc選用漸縮噴嘴當(dāng)P1/P0＜εnc選用縮放噴嘴蒸汽在噴嘴斜切部分的膨脹在汽輪機(jī)的一個(gè)級(jí)中，為保證汽流進(jìn)入動(dòng)葉時(shí)有良好的方向，在噴嘴出口處總具有一個(gè)斜切部分

采用斜切噴嘴可以獲得超音速汽流，但只有噴嘴出口處壓力p1大于膨脹極限壓力p1d，即p1p1d時(shí)，采用斜切噴嘴得到超音速汽流才是合理有效的。否則，若p1p1d，則將引起汽流在噴嘴出口處突然膨脹，產(chǎn)生附加損失。斜切噴嘴可以在一定范圍內(nèi)取代縮放噴嘴

蒸汽在動(dòng)葉中的滾動(dòng)

蒸汽在靜止的噴嘴中從壓力p0(當(dāng)噴嘴進(jìn)口蒸汽速度不為0時(shí)，則應(yīng)為p0*)膨脹到出口壓力p1,速度c1流向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉柵。當(dāng)蒸汽通過(guò)動(dòng)葉時(shí)，它一般還要繼續(xù)作一定膨脹，從噴嘴后的