第三章§1喷嘴的变工况特性 §2 级与级组的变工况特性

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1、涡轮机械原理第三章汽轮机的变工况特性§1~§2胡长兴E-mail:huchx@zju.edu.cn联系电话：13646647947第三章汽轮机的变工况特性引言§1喷嘴的变工况特性一、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系二、渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化§2级与级组的变工况特性一、级内压力与流量的关系二、级组压力与流量的关系三、各级组的p0-G曲线四、压力与流量关系式的应用五、级的比焓降和反动度的变化规律六、撞击损失七、各级p0、Δht、Ωm、χa、ηi、Pi的变化规律练习第三章汽轮机的变工况特性引言汽轮机的运行工况:1、设计工况（经济工

2、况）：汽轮机是按一定的热力参数、转速和功率设计，对应设计参数的工况称为设计工况。2、变工况：偏离设计工况的运行工况，称为变动工况。原因：1)外界负荷变化；2)季节环境变化，如循环水进口温度变化；3)锅炉运行参数的变化，如主汽温度、压力、再热汽温等波动；4)汽轮机本体、辅机设备缺陷，如通流部分磨损、结垢、断叶，凝汽器泄漏。第五章汽轮机的变工况特性引言研究变动工况目的：1)分析汽轮机在不同工况下的效率，各项热经济指标，各级压力、温度的变化，主要零部件的受力情况等。2)了解变工况时，汽轮机的各工况参数的变化规律，从而在进行设计时，就预先估计到变

3、工况时机组的性能变化，使设计的机组不仅在设计工况时，而且在变工况时，都具有良好的性能。特别对调峰运行的机组更重要。本章主要讨论等速汽轮机的变工况。§1、喷嘴的变工况特性一、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系研究喷嘴变工况，主要分析喷嘴前、后压力与流量之间的变化。0.546过热蒸汽0.577饱和蒸汽当讨论汽轮机的变工况特性级的变工况特性喷嘴的变工况特性当初参数为P0,T0,ν0，出口面积An时，通过喷嘴的流量？§1、喷嘴的变工况特性一、渐缩喷嘴初压不变时背压与流量的关系彭台门系数βεn原点(εnc,0)，长轴1，短轴（1－εnc）椭圆方程：

4、变动工况参数用下标1表示喷嘴前：，，喷嘴后：变工况：§1、喷嘴的变工况特性二、渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化当变工况和设计工况均为临界工况时，设计工况：变工况：不考虑初温变化不考虑初温变化当喷嘴前、后蒸汽参数同时改变时：流量与喷嘴前、后参数有关流量只与喷嘴前参数有关§2级与级组的变工况特性一、级内压力与流量的关系1）若不考虑叶顶漏汽，则动叶流量等于喷嘴流量，不考虑温度变化结论：级变工况前后均为临界时，级的流量与级前的滞止压力成正比，与级后压力无关。定义：级内喷嘴叶栅或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度1、级内为临界工况考虑温度变化

5、2、级在亚临界工况下工作级内亚临界工况定义：级内喷嘴和动叶出口流速均小于临界速度。通过喷嘴的流量为（设计工况）同理，另一种工况（变工况）：§2级与级组的变工况特性一、级内压力与流量的关系①一般情况下：②③④令，将前两式相比，并考虑2、级在亚临界工况下工作则§2级与级组的变工况特性一、级内压力与流量的关系结论：当级内未达到临界时，级内流量不仅与初参数有关，还与级后参数有关。若，不考虑初温变化3、一种工况为临界，另一种为亚临界这种工况一般只发生在调节级、末级中，没有统一的公式。2、级在亚临界工况下工作§2级与级组的变工况特性一、级内压力与流量

6、的关系级组：一些流量相等，每级的通流面积保持不变的相邻级的组合。级组亚临界工况：级组内各级流速均小于临界速度。级组临界工况：级组内至少有一列叶栅（喷嘴或动叶）的出口流速达到临界速度。级组临界压比：亚临界工况级组中某一级（一般最末级）流速刚升到临界速度时，级组前后压比。级组中某一级刚达到临界时级组的背压级组初压一般最后一级焓降最大，流速最大，蒸汽温度最低，当地音速最小，所以，末级常先达到临界。§2级与级组的变工况特性二、级组压力与流量的关系例如：级组中含有三级，末级达到临界，其余各级亚临界。最后一级（临界）倒数第二级（亚临界）结论：若级组中

7、某一级始终处于临界状态，则级组流量与该级组所有各级级前压力成正比。不考虑温度变化即：p0p2p4p6=pg1、工况变化前后级组均为临界状态考虑流量相等，且§2级与级组的变工况特性二、级组压力与流量的关系弗留格尔公式：级组内级数越多，弗留格尔公式误差越小。结论：若级组在变工况前后均为亚临界时，级组的流量是级组前压力平方与级组后压力平方之差的平方根成正比。2、工况变化前后级组均为亚临界状态变工况：设计工况：§2级与级组的变工况特性二、级组压力与流量的关系对于凝汽式机组，当级数较多时，级组前压力，这样：结论：1）凝汽式汽轮机各级（除最后一、二级

8、外），无论是否发生临界，其流量均与级前压力成正比。2）对于最后几级，由于相对较低，就不能忽略，应按弗留格尔公式计算。3）对于回热抽汽，可近似应用弗留格尔公式，误差不大。级组p0pz§2级与级组