华北电力大学汽轮机课件.ppt

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1、汽轮机级的工作原理第一章第一章汽轮机级的工作原理第一节概述第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动第三节级的轮轴功率和轮轴效率第四节叶栅的汽动特性第五节级内损失和级的相对内效率第六节级的热力设计原理第七节级的热力计算示例第八节扭叶片级基本工作单元：汽轮机的级一、概述第一节概述将蒸汽的热能转化成机械功1.汽轮机作用：通流部分----汽轮机本体做功汽流通道称为汽轮机的通流部分，它包括主汽门，导管，调节汽门，进汽室，各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。----由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。工作过程第一节概述蒸汽热能喷嘴(nozzle)降压增速汽流的

2、动能动叶(blade)转子的旋转机械能2.级的工作过程汽流改变速度和方向(冲动原理)汽流降压增速(反动原理)特征截面或计算截面：喷嘴前：0-0；喷嘴后（动叶前）：1-1；动叶后：2-2。注意：参数下角标与截面号相同。001122第一节概述3.动叶受力分析⑴从喷嘴流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上，汽流给动叶施加了一个冲动力Fi。⑵蒸汽在动叶通道内膨胀加速，离开动叶通道时，给动叶一个与汽流运动方向相反的作用力，称为反动力Fr。⑶一般情况下，蒸汽在动叶通道内流动时，一方面给动叶栅一个冲动力Fi的作用，另一方面，在动叶通道内继续膨胀，给动叶栅一个反动力Fr的作

3、用，这两个力的方向都不与轮周方向一致，两个力的合力F作用在动叶栅上，其在轮周方向上的分力Fu使动叶栅旋转而产生。Fz为轴向力Fz第一节概述蒸汽膨胀增速的条件有合理的汽流通道结构且有一定压差存在动、静叶栅几何参数叶栅节距t叶栅通道进口宽度a叶型弦长b出口宽度a1和a2叶栅宽度B出口边厚度△前缘点前额线后缘点后额线中弧线几何进口角汽流进口角几何出口角汽流出口角叶片安装角静叶动叶平均直径dm，叶片高度l叶片高度ldmt动叶进出口汽流速度三角形(a)动静叶栅汽道示意图(b)顶点靠拢的速度三角形汽流的绝对速度圆周速度动叶进口速度三角形汽流相对速度动叶出口速度三角形

4、1表示动叶进口2表示动叶出口速度三角形旋转平面与的夹角旋转平面与的夹角(a)速度三角形的参数关系1.热力过程线----蒸汽在动、静叶栅中膨胀过程在h-s图上的表示。第一节概述hs滞止参数----相对于叶栅通道速度为零的气流热力参数(假想汽流绝热等比熵滞止到速度为0的状态）。用后上标为”0”来表示。动叶进口喷嘴进口0+=入口初速动能喷嘴损失12动叶损失余速动能二、热力过程分析第一节概述理想过程----可逆的等熵过程。实际过程----不可逆绝热膨胀过程---耗散效应，转换效率低于理想过程。部分动能转变为热能（能量贬值）---热能被蒸汽重新吸收---实际过程喷

5、嘴和动叶出口汽流的焓与熵相对理想过程增加，能量转换效率低于理想过程。喷嘴理想比焓降--动叶理想比焓降--喷嘴(或动叶)效率----实际焓降与理想焓降之比喷嘴损失--动叶损失--余速损失--第一节概述喷嘴损失、动叶损失、余速损失统称为级的轮周损失。级的滞止理想比焓降1kg蒸汽实际转换为动叶栅上机械功的有效焓降称为轮周有效比焓降表征蒸汽在动叶通道中的膨胀程度。定义为动叶中的理想比焓降与级的滞止理想比焓降之比,级的平均直径处的反动度用Ωm来表示。即第一节概述2.级的反动度Ω讨论说明⑴由于h-s图上等压线沿比熵增方向发散,故严格说,但由于喷嘴损失很小，因此一般常

6、认为⑶反动度Ω沿动叶高度是不相同的：对于较短的直叶片级，用平均反动度Ωm表示，可不计反动度沿动叶高度的变化；对于长叶片级，在计算不同截面时，必须用相应截面的反动度。3.级的类型和特点Ωm＝０,汽流在动叶通道中不膨胀。（1）纯冲动级结构特点:热力特点:动叶叶型为对称弯曲，即动叶内各流通截面相同；动叶进出口处压力P1=P2和汽流的相对速度w1=w2相等流动特点:性能特点：做功能力大，但效率较低，损失大。故现已不在采用。第一节概述（2）反动级热力特点:动静叶中蒸汽膨胀程度(焓降)相等.结构特点:动、静叶通道的截面基本相同；动静叶型相同。流动特点:压降基本相同，

7、c1=w2.性能特点：做功能力最小，流动效率最高。第一节概述第一节概述（3）冲动级热力特点:膨胀主要发生于喷嘴中,为提高流动效率动叶中也有少量膨胀，一般Ω＝0.05～0.30结构特点:动叶通道的弯曲程度小于静叶；流动特点:动叶中增速小于静叶.性能特点：相同几何尺寸下，做功能力比反动级大，流动效率较纯冲动级高。第一节概述（4）复速级压力级和速度级：按蒸汽动能转变为转子机械能的过程来划分压力级：蒸汽动能转变为转子机械能的过程在级内只进行一次的级。特点：这种级在叶轮上只装一列动叶栅，故又称为单列级。压力级可以是冲动级，也可以是反动级。速度级(复速级)：蒸汽动能

8、转变为转子机械能的过程在级内进行一次以上的级。说明：目前常用的是进行两次转换的级