《汽轮机原理》第05章01.ppt

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1、第五章汽轮机在变工况下工作1.工况：设计工况、额定工况、变动工况。变动工况：当外界负荷变动、蒸汽参数和转速变动，都是变动工况。2.研究变动工况的目的：了解汽轮机在不同工况下的效率变化，以设法使效率变化不多。了解汽轮机在不同工况下受力情况，保证机组安全。1第一节变工况下级的压力与流量的关系一、渐缩喷嘴压力与流量的关系对于喷嘴的变工况，主要是讨论喷嘴前后压力与流量的变化关系。根据第二章式（2-27），通过喷嘴的流量和喷嘴前后压力的变化关系为：（5-1）2如果将过热蒸汽视作理想气体，利用气体状态方程，则上式为（5-2）（5-3）上二式中，——为工况变动前通过喷嘴的流量、喷嘴前的蒸汽压力、温

2、度和流量比（彭台门系数）；——为工况变动后通过喷嘴的流量、喷嘴前的蒸汽压力、温度和流量比（彭台门系数）。如果工况变动前后均为临界工况，即，则（5-4a）3当不考虑温度影响时，上升为：（5-4b）前2式表明：当前后两种状态均为非临界工况时，通过喷嘴的流量和喷嘴前后蒸汽压力、温度都有关系；当前后两种状态均为临界工况时，通过喷嘴的流量只和喷嘴前的参数有关。通过喷嘴的流量曲线：根据第二章有关内容可知，当喷嘴前的参数（）和喷嘴出口面积（）一定时，通过通过喷嘴的流量曲线如图5-1中的ABC所示。当喷嘴前的参数为另一值（）时，流量曲线如图5-1中的ABC所示，如此类推。为了方便常用相对坐标作图（图

3、5-2）。设在最大临界工况下；喷嘴前最大初压为，其相应最大临界流量为；彭台门系数定义为任一流量G与最大临界流量之比；定义为喷嘴4前的压力和喷嘴前最大初压之比，。定义为喷嘴后的压力和喷嘴前最大初压之比，。图5-1图5-25例题1：假设一渐缩喷嘴前的压力从下降到，而喷嘴后的压力从下降到，喷嘴前的温度保持不变。求通过喷嘴的流量变化。解：根据题意取最大压力为。（1）对原工况：。在流量网中，对应的曲线，按查得，见图。（2）对于新工况：，在流量网中查得对应的曲线，按查得。则可求得流量变化为：即新工况下通过喷嘴的流量为原工况的83%.67作业与思考题：1、在设计工况下渐缩喷嘴前的蒸汽压力=2.16

4、MPa，温度=350，喷嘴后的压力=0.589MPa，流量为3kg/s。若流量保持为临界值，则最大背压（）可以为多少？若要流量减少为原设计值的1/3，则在初压、初温不变时，背压应增高至何值？又设背压维持为0.589MPa不变，则初压应降低到何数值（假定初温不变）才能使流量为原设计值的4/7？2、工况变动前，渐缩喷嘴的初压=8.83MPa，初温=500，背压=4.9MPa，工况变动后，初压降为=7.06MPa，背压降为=4.413MPa。试用分析法和查流量网图解法确定工况变动前后通过喷嘴的流量比系数（温度变化忽略）。8二、级的变动工况（一）级前后压力与流量的关系1.级在临界工况下工作对

5、于喷嘴在临界下工作：这时，流量均为临界流量，与背压无关，只与级前参数有关。或者，（5-5）（5-5a）9对于动叶在临界下工作：式（5-5a）对动叶同样适用，即有，流量G和动叶前的滞止压力成正比，则（5-5b）上式表明，在各种工况下，动叶内流动均达临界时，通过该级的流量与级前压力比成正比，与级后压力无关。102.级均在亚临界工况下工作时根据连续性方程，经过一系列推导，可得出级均在亚临界工况下工作时级的流量与压力的关系：（5-8）当忽略温度影响时，有（5—8a）在一种情况下，级处于临界状态，而另一种情况下，级处于亚临界状态这种情况一般只发生在汽轮机最后一级和调节级，这时只能进行即的详细核

6、算。11（二）级组前、后压力和流量的关系1.级组中各级均未达临界工况：级组为流量相同的若干连续几级组成，根据第二节式（5—8），级组中每一级均有同样的关系存在。将其改写成设级内有Z级，则第一级：12第二级：…………第Z级：各级相加得：这里，有为常数，而温度比可看作不变，这样一来，有同理可得==所以经改写得：13当忽略温度影响时，为：（5-10b）上式称为弗留格尔公式。**对于凝汽式汽轮机来说，可把调节级之外的所有级看成一个级组，这样，级组前后压力（、）相差很大，则（5-11）（5-10a）14级组均达临界状态在进行汽轮机热力设计时，各级焓降是逐级增加的，如果级组达临界状态，首先在末级

7、达临界流动。如图5-4所示由3级组成的级组，假定第三级达临界。根据前面的讨论，则通过第三级的流量与级前压力的关系为而其余的级未达临界，则倒数第二级的流量与级前压力的关系为：但通过同一机组的流量相同，即最后可求得通过级组的流量与级前压力的关系为图5-4（5-12a）15由此得出结论：在工况发生变动时，如果机组最后一级发生临界流动，则通过级组的流量与各级前压力成正比。当需要考虑温度修正时，则（5-12b）（三）弗留格尔公式的应用条件1.通过同一级组各级的流量应