动力机械2-多级汽轮机.ppt

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1、第二章多级蒸汽透平问题讨论：1）为什么要采用多级汽轮机？2）什么是多级汽轮机？3）多级汽轮机有什么特点？4）多级汽轮机带来哪些特殊问题？怎样解决？2.1多级蒸汽透平概要透平级的轮周功率为：功率增大的三个途径：①透平级的等熵滞止焓降↑②蒸汽流量G↑③轮周效率↑结论：在最佳速比下，不能任意增大。结论：受材料强度的限制。结论：效果很小结论：单级汽轮机的功率受到限制。一、汽轮机（透平）级的叠置◆双列复速级：所能利用的等熵焓降约为：kJ/kg压比约为：◆→中压机组总焓降：1260kJ/kg→超高压再热机组总焓降：1

2、680~2100kJ/kg汽轮机总焓降很大：总压比：结论：对于大焓降和压比，任何单级透平都不能有效地利用。◆两种解决方法◆目标：既提高汽轮机的功率，又保证汽轮机效率较高。①采用多台单级汽轮机，按压力高低排列，每台汽轮机分段利用总焓降。→纯理论方法没有应用实例②将许多汽轮机级，按压力高低排列，逐级利用总焓降。→称为多级汽轮机图4.112000kW多级冲动凝汽式汽轮机示意图二、多级透平工作过程1)多级冲动式透平的基本结构（通流部分）类型：①多级冲动式汽轮机；②多级反动式汽轮机。主要包含：→汽轮机主轴；主轴→主

3、轴上安装若干个叶轮，叶轮上安装动叶片；叶轮和动叶→两个叶轮之间装有隔板，隔板安装在汽缸上，隔板上装有静叶片（喷管叶片）；隔板和静叶→基本单元（透平级=喷管叶栅+动叶栅）；透平级→多级汽轮机的第一级：调节级（一般是双列复速级）其余级：压力级调节级→汽轮机前后两端安装有汽封，内部装有隔板汽封。目的：减小汽轮机的漏汽量。汽封汽封2)多级反动式透平的基本结构（通流部分）主要包含：→静叶装在汽缸上；动叶安装在转鼓上；→小功率多级反动式汽轮机一般没有调节级；→设有平衡活塞，以减小轴向推力；图4.2反动式多级汽轮机示意

4、图1：轮鼓；2、3：动叶4、5：导叶；6：汽缸7：蒸汽汽室；8：平衡活塞9：蒸汽连通管3）多级冲动式汽轮机的工作过程→汽流在调节级中膨胀作功。压力、温度和焓值降低；→在多级汽轮机中，蒸汽首先通过主汽阀、调节阀，进入汽轮机调节级。—→存在一个进汽节流损失；各级功率分布曲线各级压力分布曲线→从调节级出来的汽流逐个进入后面的压力级，在每个压力级中都继续膨胀、作功。汽流的压力、温度和焓值逐渐降低；→最后，从末级出来的蒸汽排出汽轮机.—→存在一个排汽节流损失；各级压力分布曲线各级功率分布曲线→多级汽轮机的膨胀过程线

5、如图所示。在忽略调节阀前和前汽封漏汽的情况下：多级汽轮机的有效焓降：对外作功：汽轮机的总等熵焓降：总能量：汽轮机内效率：内功率：4）多级透平的特点①功率大：透平总功率等于每个透平级功率之和，即：②效率高：→多级透平的焓降大，需要提高蒸汽的初参数（初压、初温）。从热力循环角度看，使循环的热效率提高；→采用多级结构，每级利用总焓降的一部分，容易保证每个透平级均在最佳速比下工作；→中间级的余速动能，有可能被它的下一级所利用。三、多级透平的特殊问题1）整个透平内效率与每个透平级内效率平均值的关系问题；2）余速利用

6、问题（即前一级排汽速度被下一级利用的可能性和具体条件）；3）级间漏汽问题（隔板汽封漏汽的计算与平衡孔的开设）；4）湿蒸汽问题（湿蒸汽引起的损失和水蚀等问题）；5）轴向推力及其平衡问题；5）热力设计问题（主要包括：通流部分形状、级数确定、焓降分配、设计程序等）。2.2内效率与重热系数（多级汽轮机特殊问题之一）◆在多级汽轮机中，前一级的流动损失和余速损失，表现：消耗蒸汽动能而变成热能留在汽流中→一方面：流动损失使前一级能量转换效率降低；→另一方面：流动损失使下一汽轮机级进口的温度升高。在同样压差下：汽轮机级理

7、想焓降略为增大，提高了该级的作功能力。●●◆如果不考虑多级汽轮机的进、排汽节流作用：→单级汽轮机：级的绝热焓降级的内效率→多级汽轮机：各级绝热焓降之和各级的平均内效率==><汽轮机的绝热焓降汽轮机的内效率汽轮机总绝热焓降汽轮机的内效率一、重热系数的性质假定：①忽略汽轮机的进、排汽节流损失；②各级的内效率都相同，用表示。图4.4三级汽轮机的焓-熵图图4.5三级汽轮机的温-熵图推导示例：以一个四级冲动式汽轮机的膨胀过程为例：汽轮机各级内效率：上面四式相加，可得：有：（第一级）（第二级）（第三级）（第四级）汽轮

8、机有效焓降：各级等熵焓降之和：得到：各级平均内效率：汽轮机内效率：两式相除，得：因为：所以：重热系数定义：（其中：）或大于1的部分称为重热系数。有：分析：1）理想过程:2）节流过程:3）实际过程：比较大比较小重热系数的物理意义和实质：在多级透平中→前一级的流动损失可以提高下一级进口温度。→在相同压差下使下一级绝热焓降比没有流动损失时要大一些，→从而提高了下一级的作功能力和效率。没有流动损失流动损失大存在流动损失