項目2 任務(wù)2.7汽輪機的級內(nèi)損失

授課教師：陳江濤項目二汽輪機級的工作原理任務(wù)2.7汽輪機的級內(nèi)損失第一部分PARTONE汽輪機的級內(nèi)損失第二部分PARTTWO汽輪機級的相對內(nèi)效率和內(nèi)功率CONTENTS目錄第二部分PARTTHREE級內(nèi)損失對最佳速比的影響汽輪機的級內(nèi)損失第一部分汽輪機的級內(nèi)損失4

級內(nèi)損失在汽輪機通流部分中與流動、能量轉(zhuǎn)換有直接聯(lián)系的損失葉柵損失余速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級內(nèi)損失主要有葉型損失、葉端損失和沖波損失所組成。汽輪機的級內(nèi)損失5反映葉柵幾何特性的主要參數(shù)包括噴嘴損失和動葉損失葉柵損失產(chǎn)生原因出口邊寬度等葉柵的平均直徑葉片高度葉柵節(jié)距葉柵寬度B葉型弦長出口邊厚度進口邊寬度1葉柵的幾何參數(shù)及葉柵損失汽輪機的級內(nèi)損失6葉柵由相同葉片構(gòu)成的汽流通道的組合體汽輪機的葉柵可分成葉柵前后有靜壓差，汽道斷面進口到出口逐漸收縮如圖所示沖動式葉柵和反動式葉柵反動式葉柵包括:噴嘴葉柵和反動度較大的動葉柵靜葉柵動葉柵葉柵是靜止的葉柵是轉(zhuǎn)動的汽輪機的級內(nèi)損失7平面葉柵的汽流流動損失包括1葉型損失葉端損失附面層中的摩擦損失2沖波損失3葉端損失端部附面層中的摩擦損失葉柵中汽流在跨音速和超音速范圍內(nèi)流動附面層分離時的渦流損失尾跡損失可能會產(chǎn)生沖波汽流被壓縮能量損失二次流損失汽輪機的級內(nèi)損失8平面葉柵的汽流流動損失如圖所示汽輪機的級內(nèi)損失9在兩個端面上由于內(nèi)弧側(cè)壓力大于背弧側(cè)壓力，附面層內(nèi)的汽流在由進口流向出口的同時，還要產(chǎn)生由內(nèi)弧向背弧的橫向運動，與背弧上沿主流方向形成的附面層混合并堆積成兩個對稱、方向相反的旋渦組成的渦流由此所產(chǎn)生的損失稱為二次流損失在葉片中部，由于蒸汽流速大，上述壓差被汽流的離心力（方向有背弧指向內(nèi)?。┧胶猓什粫纬啥瘟鲹p失。汽輪機的級內(nèi)損失10環(huán)形葉柵2余速損失3扇形損失由于汽輪機的葉柵是環(huán)形葉柵，如圖所示。在級中不論葉片長短，汽流參數(shù)和葉柵的幾何參數(shù)(節(jié)距、進汽角等)沿葉片高度是變化的，葉片越高，變化越大。汽輪機的級內(nèi)損失112余速損失3扇形損失葉柵損失系數(shù)與相對節(jié)距的關(guān)系1—沖動式2—反動式如果在設(shè)計時不考慮這種參數(shù)沿葉高的變化，仍采用等截面的直葉片進行計算，則只能保證一個截面上(通常為平均直徑處的截面)的參數(shù)符合設(shè)計條件下的最佳值，而其它截面上由于偏離設(shè)計條件將引起附加損失，其大小通常用下列半經(jīng)驗公式計算。汽輪機的級內(nèi)損失12含義：克服摩擦阻力和渦流所消耗的功叫葉輪摩擦損失4葉輪摩擦損失葉輪在充滿著蒸汽的汽室中轉(zhuǎn)動蒸汽具有粘性，使葉輪帶動著貼在葉輪側(cè)面及外緣表面上的蒸汽質(zhì)點以相同的速度運動，而緊貼隔板壁和汽缸壁的蒸汽速度近似為零，因此，在葉輪兩側(cè)及外緣的間隙中，形成了蒸汽微團之間以及蒸汽微團與葉輪之間的摩擦。葉輪摩擦損失產(chǎn)生的原因??原因A汽輪機的級內(nèi)損失13含義：克服摩擦阻力和渦流所消耗的功叫葉輪摩擦損失4葉輪摩擦損失為了克服這種摩擦和帶動蒸汽質(zhì)點運動，要消耗一部分輪周功。同時，由于緊靠葉輪兩側(cè)的蒸汽質(zhì)點隨著葉輪一起轉(zhuǎn)動，受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動，靠近隔板處的蒸汽質(zhì)點由于速度小，離心力也小，自然向中心移動填補葉輪處徑向流動的蒸汽，以保持汽體的連續(xù)性。于是在葉輪兩側(cè)的子午面內(nèi)形成了蒸汽的渦流運動葉輪摩擦損失產(chǎn)生的原因??原因B汽輪機的級內(nèi)損失14＝克服摩擦阻力和渦流所消耗的功叫葉輪摩擦損失。其計算公式如下如圖所示汽輪機的級內(nèi)損失15部分進汽全周進汽將噴嘴均勻布置在隔板的整個圓周上，使蒸汽沿整個圓周進汽為了增高噴嘴的高度，則將噴嘴布置在部分圓周上，使蒸汽沿部分圓弧進汽部分進汽損失是由于部分進汽而帶來的能量損失，它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩部分組成5部分進汽損失汽輪機的級內(nèi)損失16斥汽損失發(fā)生在裝有噴嘴的進汽弧段內(nèi)。工作原理當(dāng)工作葉片經(jīng)過非工作弧段時，動葉通道內(nèi)充滿了停滯的蒸汽，而當(dāng)帶有停滯蒸汽的動葉汽道轉(zhuǎn)到進汽弧段時，從噴嘴出來的汽流為了吹走和加速這部分停滯蒸汽，必然要消耗一部分動能。汽輪機的級內(nèi)損失17含義在汽輪機的通流部分中，隔板和轉(zhuǎn)軸之間、動葉頂部與汽缸之間，在轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的反動級中靜葉與轉(zhuǎn)鼓之間都存在著間隙，各間隙前后的蒸汽都存在著壓差，發(fā)生的不同程度的漏汽，所造成的損失。（1）隔板漏汽損失由于隔板和轉(zhuǎn)軸之間存在著較大的壓差因此一部分蒸汽將繞過噴嘴從隔板與轉(zhuǎn)軸之間的間隙中,漏到后面的隔板與葉輪之間的汽室中，這部分漏汽不經(jīng)過噴嘴通道,不參加工作所形成的損失。6漏氣損失汽輪機的級內(nèi)損失18含義在汽輪機的通流部分中，隔板和轉(zhuǎn)軸之間、動葉頂部與汽缸之間，在轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的反動級中靜葉與轉(zhuǎn)鼓之間都存在著間隙，各間隙前后的蒸汽都存在著壓差，發(fā)生的不同程度的漏汽，所造成的損失。6漏氣損失（2）隔板漏汽損失由于動葉前后有壓差，且在動葉頂部壓差最大又由于動葉頂部和汽缸之間，隔板與葉輪之間存在著徑向間隙和軸向間隙，從噴嘴中流出的蒸汽有一部分不通過動葉通道而漏到級后，這部分漏汽沒有作功所形成的損失。汽輪機的級內(nèi)損失19減少隔板漏汽損失的應(yīng)對措施減小葉頂漏氣損失的應(yīng)對措施隔板與轉(zhuǎn)軸處采用梳齒形汽封動葉根部設(shè)置軸向汽封，減小漏汽進入動葉在葉輪上開平衡孔，在動葉根部采用適當(dāng)?shù)姆磩佣缺苊饴┢M入動葉，擾亂主汽流。在圍帶上安裝徑向汽封和軸向汽封將動葉頂部削薄以達到汽封的作用盡量設(shè)法減小扭葉片頂部的反動度汽輪機的級內(nèi)損失20隔板漏汽損失葉頂漏氣損失汽輪機的級內(nèi)損失211234產(chǎn)生原因濕蒸汽在噴嘴中膨脹加速時，一部分蒸汽凝結(jié)成水滴，使作功的蒸汽量減少。由于水滴本身不膨脹加速，所以懸浮在蒸汽中的水滴是依靠蒸汽帶動的，因此主汽流要消耗一部分動能。水滴進入動葉時正好沖擊在動葉進口邊背弧上，阻止了葉輪的旋轉(zhuǎn)，從而消耗了一部分輪周功去克服這個阻力，造成損失。濕蒸汽在噴嘴中膨脹時，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。7濕氣損失汽輪機的級內(nèi)損失22成因如圖所示汽輪機的級內(nèi)損失23提高濕蒸汽級的效率和防止動葉被水滴侵蝕損壞的方法一采用去濕裝置，減少濕蒸汽中的水分；另外還可以采用具有吸水縫的空心葉片；如圖所示二提高動葉的抗侵蝕能力汽輪機的級內(nèi)損失24汽輪機級的相對內(nèi)效率和內(nèi)功率第二部分汽輪機級的相對內(nèi)效率和內(nèi)功率26反映級有效焓降的沖動級的熱力過程線從前分析可知，級內(nèi)存在著各種損失，因此，蒸汽在級內(nèi)進行能量轉(zhuǎn)換時，不能全部將其熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的有效機械功，要有一部分能量消耗于各項損失之中。在絕熱過程中，級內(nèi)所有的能量損失都將重新轉(zhuǎn)變成熱能，加熱蒸汽本身因此級內(nèi)損失使動葉出口的排汽焓值升高。考慮了級內(nèi)各項損失后，級的熱力過程線如圖所示。汽輪機級的相對內(nèi)效率和內(nèi)功率27級的相對內(nèi)效