汽轮机部分第五章汽机工作原理

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1、——第五章汽轮机工作原理电厂热力设备及运行自动化工程学院陈立军主要内容蒸汽在汽轮机级中的流动多级汽轮机汽轮机变工况第一节蒸汽在汽轮机级中的流动喷嘴能量方程：1、喷嘴出口汽流理想速度理想过程能量方程理想速度一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程将初速度设为零的假想状态称为滞止状态点，压力为、温度、焓等。则喷嘴能量方程和出口理想速度为：2、喷嘴出口实际速度实际气体存在损失，并非等熵过程，出口实际焓值大于理想焓值，故实际速度小于理想速度喷嘴损失：速度系数Φ与喷嘴高度、叶型、汽道形状、表面粗糙度和前后压力等很多因素有关，取值范围0.92~0.98，现代汽

2、轮机可取0.97。B=55mmB=80mm高度为有效完成能量转换，喷嘴流出的汽流与旋转平面角度很小，因此导叶都是倾斜的。在出口形成一个三角区ABC，称为斜切部分。二、蒸汽在动叶栅中的流动过程1、动叶栅出口速度三角形动叶的圆周速度进口三角形出口三角形动叶进口相对速度w1动叶出口理想绝对速度C22、汽流作用在动叶上的力根据动量方程汽流作用在动叶上的周向分力（转动力）轴向分力（轴向推力）总作用力三、轮周功率周向力每秒钟所做的功冲动作用反动作用四、动叶中实际热力过程动叶出口理想相对速度动叶出口实际相对速度动叶损失：五、级的轮周效率某一级所做的

3、轮周功Nu与所该级应当释放的理想能量E0之比称为级的轮周效率。余速损失理想能量E0或μ0为本级利用上一级的余速份额，μ2为本级被下一级利用的份额。六、最佳速度比余速损失是影响轮周效率的主要因素，c2最小时的余速损失最小。1、纯冲动级（分三种情况）上图为C1一定的前提下，给出的三种不同的圆周速度μ。比较得到，只有选定的μ使α2=90°，C2才最小。此时速度比则冲动级最佳速比“轴向排汽，效率最高”同样的方法可以得到反动级和复速级的最佳速比反动级复速级七、汽轮机的级内损失和效率蒸汽热能→机械能的过程中，存在各种各样的能量损失1、喷嘴损失δh

4、n和动叶损失δhb（叶型损失）；属于叶型损失有三种(1)附面层中的摩擦损失；(2)附面层脱离引起的涡流损失；(3)尾迹损失。2、余速损失δhc2；客观存在，采取最佳速比，可以降到最小；3、扇形损失δhθ；偏离平均直径越大，损失越大，采用扭叶片，可以大大减小；4、叶轮摩擦损失δhf:与转速三次方成正比；5、部分进汽损失δhe:鼓风损失；斥汽损失；6、漏汽损失δhleak:叶顶漏汽；隔板漏汽；7、湿汽损失δhx；八、级的相对内效率和内功率考虑了各项损失后，级的实际热力过程曲线如图示。级的内功率级的对内效率扭叶片不考虑扇形损失，全周进汽不考

5、虑部分进汽损失等。第二节多级汽轮机从功率方程可知，Pi↑（1）△Ht↑→C1↑→保证，→u↑；（2）G↑→通流面积↑直径↑叶片高度↑；两者均受到材料强度的限制。要增大功率，就要采用多级汽轮机。按压力高低顺序排列的若干级组成。常见的有多级冲动式汽轮机和多级反动式汽轮两种。级数多，每一级焓降较小，但总体较大，增加了单机功率，保证了每一级工作在最佳速比附近。一、多级汽轮机的工作过程二、多级汽轮机的损失：外部损失不直接影响蒸汽状态的损失；内部损失直接影响蒸汽状态的损失；（一）多级汽轮机的外部损失1、机械损失摩擦阻力、带动辅助设备；2、外部漏气

6、损失：压力高于大气压，蒸汽外泄；低于大气压，空气漏入；措施是设有轴封系统。（二）多级汽轮机的内部损失（级内损失之外）1、进汽机构的节流损失（主汽阀→调节汽阀→管道等）3-5%P0；2、排汽管中的压力损失：最末级后压力高于排汽管出口压力，焓降减小；2-6%Pc；合理的排汽管：（扩压、转向）3、中间再热管道的压力损失：连接管道，再热器和阀门；8-12%Pr。（一）相对效率1、汽轮机的相对内效率：内功率与输入能量之比2、汽轮机的相对有效效率：输出能量与输入能量之比机械效率相对有效效率三、汽轮机及其装置的效率3、汽轮发电机组的相对电效率：输出

7、能量（除去铜损、铁损、机械损失）与输入能量（转子能量）之比发电机的效率与容量及冷却方式有关，一般大机组可达97-99%相对电效率汽轮发电机组的电功率：（二）绝对效率（整个热力循环）绝对效率考虑整个热力循环，以Q0为输入能量，汽轮发电机组不同功率为输出的一组效率；循环热效率以汽轮机理想焓降为输出的效率四、汽轮发电机组的经济指标1、汽耗率d生产1kWh的电所消耗的蒸汽量由于参数不同，即使功率相同，但其消耗的蒸汽量却不同，故一般不采用比较经济性，而采用热耗率。2、热耗率q生产1kWh的电所需从锅炉供应的热量发电厂热效率考虑锅炉效率、管道效率

8、及发电厂各种泵与风机等所消耗的电能（厂用电）Cs—各种设备消耗电能系数，一般为0.80-0.85五、多级汽轮机的轴向推力1、多级汽轮机的轴向推力;（1）作用在动叶上的轴向推力；（2）作用在叶轮面上的轴向推力；（3）作用在