涡轮机及喷气发动机

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1、第四节多级涡轮机一、多级涡轮机的热力过程1）必要性汽轮机工作条件：初压：23.5Mpa左右；背压：真空度0.0034Mpa下工作；理想比焓降：达1000~1600kJ/kg；从经济性角度：叶片平均直径处圆周速度：>1000m/s汽流的马赫数：Ma=3~3.5。要保证在最佳速度比工作时，避免单级的圆周速度超过材料的极限强度；采用多级汽轮机。2） 多级汽轮机蒸汽在依次连接的多级中相继作功；十多级每一级只利用整个汽轮机比焓降中的一小部分；高压、中压部分的级、叶片的圆周速度：120~250m/s；低压缸末几级圆周速度：350~450m/s；对多数的级汽流的马赫数：Ma<1；级速比接近最佳速度比

2、；汽轮机的输出功率=各级功率之和。3）多级汽轮机热力过程：进汽节流过程：各级实际膨胀过程：排汽节流过程调节阀前状态：A0（po，to）；第一级喷嘴前的状态：（）调节阀的节流损失后排气背压——冷凝器压力；点末级动叶排汽时排汽管压力损失，所以，；点汽轮机总理想焓降：级内理想焓降：有效焓降4）多级的特点：a）单级焓降小，提高单机功率，保证在最佳速比附近工作，提高机组效率；b）喷嘴出口速度小，可减小级的平均直径—提高叶片高度，减小叶顶端损失，或增大部分进汽度，减小部分进汽损失；c）级的焓降较小，可用渐缩喷嘴，提高喷嘴效率；d）蒸汽在汽轮机中的工作过程为绝热过程，上一级损失转为热能，使进入本级时

3、温度升高，故增大级的理想焓降二、重热系数表示多级汽轮机能量损失中，回收热能的程度。Q：级的能量损失中回收的热能;—级内的能量损失转变成热能，加热工质，提高级后蒸汽的焓值。对n级汽轮机：各级理想比焓降之和=各级等熵理想比焓降之和+各级回收热能之和,即设各级的相对内效率相等，为，则各级实际比焓降为：总的级的实际比焓降:整个汽轮机的相对内效率：整机内效率大于各级的平均内效率；但越大，越小。因为，重热只能回收总损失的一部分，不能补偿损失的全部。重热系数的半经验公式：在过热区：K=0.2；饱和区：K=0.12；部分在过热区，部分在饱和区工作时K=0.14~0.18。Z：级数三、多级涡轮机的损失多

4、级涡轮机除级内损失以外，还有1）前后端轴封漏汽损失漏汽原因：旋转件和固定件之间留有间隙，间隙两端存在压差而漏汽。漏汽不流经主流道，不参加作功——漏汽损失防止措施：齿形轴封。密封原理——降低压差（压降）结构：高低齿与轴上凸肩相错对应，而者之间留有径向环形齿隙；每两个齿间形成环形汽室。汽室内的蒸汽流动：蒸汽通过环形齿隙时，通道面积减小，速度增大，压力降低；流入齿后，汽室体积突然扩大，汽流产生涡流和碰撞，其动能全部转换为热能；使蒸汽焓值得到回复。每个齿隙只承担轴封总压降的一部分。2）进气节流损失进气节流损失指蒸汽从初状态引入第一级喷嘴之前，流经主汽阀、调节阀、管道以及蒸汽室时因压力损失造成的

5、焓降损失。设第一级喷嘴前压力为，则节流引起的压力损失为：高低压缸之间用连通管连接时，因摩擦而造成的压力损失为：连通管压力3）排汽管压力损失设冷凝器的静压为，汽轮末级出口后的静压为，排汽管压力损失主要包括流动摩擦损失和涡流而产生的压降；即：：排汽管阻力系数（0.05~0.1），:排汽管中的汽流速度（80~100m/s）4）机械损失汽轮机运行时克服径向轴承、推力轴承的摩擦阻力；带动调速器、主油泵等所消耗的功率—机械损失；汽轮机内功率为，则，轴端功率为：汽轮机的机械效率：5）汽轮机装置的效率郎肯循环：水等压加热变为水蒸气的过程d-a；（第五章）水蒸气在汽轮机内绝热膨胀过程a-b；排出的水蒸气

6、在冷凝器内定压凝结为饱和水的过程b-c；水在水泵内绝热压缩过程c-d等构成循环效率：：水蒸气初比焓，：凝结水比焓。a）汽轮发电机组的绝对电效率：相对电效率：汽轮机内效率：汽轮发电机组的绝对电效率：相对电效率：汽轮机机械效率：其中，：发电机效率；：发电机线端功率；：流量（kg/h）：末级高压加热器出口的给水比焓（采用回热系统时）。b）汽耗率d：每发1kw·h电所消耗的蒸汽量；只用于同类型机组的经济性比较。c）热耗率：每发1kw·h电所消耗的热量。可用于评价不同参数的汽轮机组的经济性。四、汽轮机的配汽方式配汽方式=汽轮机负荷调节方式，由外界负荷变化调节输出功。两种基本配汽方式：喷嘴配汽和节

7、流配汽1．喷嘴配汽方式配汽方法：设多个调节阀；第一级为部分进汽，并配置若干个喷嘴组；调节阀数目=喷嘴组数目；每个调节阀只控制一个喷嘴组的进汽；通过不同调节阀的开关控制，改变工作喷嘴数目，控制进入汽轮机的流量，实现负荷调节。因这种汽轮机的第一级能改变流通面积，所以称为调节级。配汽方式的特点：1)各阀依次开启（关闭），任意工况下，仅一个阀为部分开启，其余各阀均全开（全关）只有流过部分开启阀的小部分蒸汽受到节流，改善机组低负荷的热经济性。2）全开阀