《透平机械原理》绪论

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1、透平机械原理(1)2009.02赵志军上海理工大学能源与动力工程学院参考资料黄树红主编.汽轮机原理.中国电力出版社，2006王仲奇，秦仁透平机械原理，机械工业出版社，1986翦天聪汽轮机原理水利电力出版社，1992王乃宁，张志刚汽轮机热力设计水利电力出版社，1987冯慧雯汽轮机课程设计参考资料水利电力出版社，1992冉景煜热力发电厂机械工业出版社，2010李维特汽轮机调节级特性的计算中国电力1995曹祖庆汽轮机变工况特性水利电力出版社，19912第一章绪论一、术语二、汽轮机发展概述三、汽轮机系统四、汽轮机基本组成五、汽轮机的分类和型号六

2、、本课程的主要内容术语(term)动力机械：原动机和工作机透平机械（叶轮机械、涡轮机械）：回转式动力机械。（蒸）汽轮机与燃气轮机、热力透平机械、热力发动机、热力涡轮机：将工质热能转换为机械功的旋转式动力机械。汽轮机（steamturbine）：是以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的高速旋转式原动机。5动力机械原动机工质蒸汽动力机汽轮机蒸汽机燃气动力机汽油机柴油机煤气机燃气轮机喷气发动机水动力机水轮机加热式内燃动力机外燃动力机燃气轮机工作原理往复式蒸汽机柴油机汽油机旋转式发动机（旋转式叶轮机械、旋转式动力机械、回转式发动机、叶轮机械、涡轮

3、机、透平机械）蒸汽轮机燃气轮机水轮机工作机汽轮机国民经济中的地位汽轮机的特点：单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等。汽轮机的用途：火力发电厂和核电厂的原动机；用于工业动力源：驱动泵、风机、压缩机等设备和舰船动力装备等。综上所述，汽轮机是现代国家中重要的动力机械。第一节汽轮机发展概述1883年第一台冲动式汽轮机瑞典工程师拉伐尔(Laval)单级3.7kW26000r/min574m/s1884~1894年轴流式多级反动式、辐流式和背压式汽轮机英国工程师柏生氏(C.A.Parsons)1900年前后复速级单级汽轮机

4、美国工程师寇蒂斯（Curtis)多级冲动式汽轮机法国工程师拉托（Rateau)和瑞士工程师崔利(Zolly)汽轮机的发展概况我国汽轮机行业的发展(1)1953年至1980年的创业，自力更生发展阶段（2）大功率亚临界参数汽轮机技术的引进发展阶段（3）应用当代先进技术对引进机组性能进一步优化的阶段（4）以高新技术为基础建立现代汽轮机设计制造体系阶段哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、北京重型电机厂、青岛汽轮厂、武汉汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、南京汽轮发电机厂9透平机械的发展领域国内大学：清华大学、西安交大、哈工大、大连理工、航空院校

5、、上海交大、上海理工国外大学：MIT、剑桥、加州工学院等国外企业：GE、ABB、R-R、三菱、日立、Siemens国内企业：大型国有或合资的汽轮机公司、压缩机、石油化工、电力系统、航空、造船等领域研发机构7超临界/超临界蒸汽循环技术的发展阶段最佳性价比的材料是关键，因此，大力发展国产化的高温高压钢材是关键。欧洲，美国和日本正在这一等级蒸汽参数的超超临界材料方面进行研发50’s60’s70’s80’s90’s00’s10’s167/540/540(bar/°C/°C）240/540/565(bar/°C/°C)250/565/585280

6、/580/600280/600/620280/630/650375/700/720/720成熟技术成熟技术当前在欧洲、美国、日本和中国已商业化的技术效率改进提高蒸汽温度和压力亚临界超临界3040506070809050060070080090010001100120013001400蒸汽温度（oC)供电效率(%)卡诺循环效率,AD700IGCC2006GTCC2006通过采用高温材料来提高效率通过改进热力学设计来提高效率PPNJV1998UltimatesteelbasedPPPPESV1992向蒸汽循环效率的理论极限卡诺循环逼近25

7、MPa/560oC/560oC~45%高压缸煤粉直流锅炉给水温度:275°C310°C310°C335°C低压缸35MPa/700oC/700oC~51%35MPa/700o/C/720oC/720oC~53%中压缸1给水泵汽轮机20%80%30MPa/600oC/600oC~47.5%给水温度＝335°C、三维高效汽轮机叶片设计蒸汽参数：35MPa/700oC/720oC/720oC净效率：53％欧盟正在研发的1000MWe超超临界煤粉炉机组通过改进热力学设计提高AD700的效率+双再热给水泵中压缸23D叶片高效三维（3D）汽

8、轮机叶片开发等熵（绝热）效率现在达到～95%(例如西门子Boxberg电厂的汽轮机，高压缸效94.2%,中压缸效率96.1%）第二节汽轮机装置在电厂中的地位锅炉汽轮机发电机蒸汽化学能(燃料)热能机械能电能火