燃气轮机12 - 储运

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1、第三章燃气涡轮概述（功能、分类、基本结构等）；轴流式燃气涡轮的工作原理；轮周功、轮周效率、速度比；多级涡轮；涡轮特性；燃气涡轮的冷却。多级涡轮一般为多级轴流式涡轮（2~5级）分为速度多级涡轮和压力多级涡轮速度级涡轮（冲动式）整个涡轮的等熵焓降均在喷嘴中被转换成气体的动能，而在工作动叶栅中仅发生绝对速度降低、将动能转化为机械功。喷嘴中：H1s=Hs双级速度级涡轮简图多级速度级涡轮的最高效率比单级冲动式涡轮的要低得多。原因：气流速度高且流动阻力增加。双级速度级涡轮简图压力级涡轮（反动式）由一系列反动式涡轮级

2、串联组成。每一级都有压力降，涡轮中压力逐级降低；气流绝对速度在每一级喷嘴中得到提高，而在每一级工作叶栅中得到利用。余速损失较少，效率比单级的高。应用较多。三级压力级涡轮简图六、多级涡轮的基本参数（压力级）多级压力级涡轮的基本参数1、膨胀比T*2．涡轮的轴功率（1）内功率NT——涡轮内功LT为各级轴功之和内功率（轴功率）或者：或(2)有效功率3．涡轮的效率T*（绝热膨胀效率）假设各级的级效率相等由于重热，多级涡轮的效率比单级效率要高。涡轮重热系数注意:重热效应回收的摩擦热仅仅是流动阻力损失的一小部分，

3、所以流动阻力增加总是导致涡轮效率降低的。七、多级轴流式涡轮的通流部分型式在轴流式涡轮中，随着气流压力沿流程逐级下降，气流密度也逐级减小。根据连续性方程G=Acx可知，这将导致气流轴向分速cx增加，或者通流面积A增加。一般同时采用逐级增加轴向分速和叶片高度的办法。多级轴流式涡轮的通流部分逐级渐扩。三种型式Dt=constDm=const等外径等内径等平均直径Dh=const1、等外径的通流部分结构：外径Dt相同内径Dh和平均直径Dm则沿流程逐级降低。优点：涡轮的径向尺寸较小，机壳的加工制造方便。缺点

4、：内径较小，叶片较长，叶片扭曲较剧烈。特别是体积流量很大时，叶片更长，受材料强度限制。应用：用于航空和舰船燃气轮机。2、等内径的通流部分结构：内径Dh相同外径Dt和平均直径Dm则沿流程逐级增加。优点：叶片高度较小，则叶片扭曲不甚剧烈。工作叶轮加工方便。缺点：涡轮的径向尺寸变化剧烈。特别是体积流量变化很大时，易引起气流脱离，流阻增加。因外径Dt逐级增加，机壳加工较繁。应用：地面固定式燃气轮机。3、等平均直径的通流部分结构：平均直径Dh相同外径Dt逐级增加，内径Dh逐级减小。优缺点：介入以上二者之间叶片扭曲

5、不甚剧烈；涡轮的径向尺寸变化不太剧烈。应用：涡轮通流部分的扩张角不大，广泛应用。3-3涡轮特性设计工况：——涡轮级的通流部分形状和各级叶片的几何参数，均与设计工况的气流速度三角形一致——能保证气流绕流叶片时不致于产生撞击和分离。变工况：——在不同条件下的实际运行工况，往往会偏离设计工况，在变工况下工作。一、涡轮的变工况所谓涡轮工况的变化，通常指各工况参数的变化：(1)转速nT；(2)涡轮级前压力和温度（p3*、T3*）等进气参数的变化；(3)涡轮级后背压（p4）等参数的变化。会导致各级间的焓降重新分配、

6、速度三角形的变化以及在叶片进口出现冲角等；最终必将引起涡轮级的综合参数的变化，如流量、轴功以及效率等性能参数。涡轮特性研究在非设计工况下，涡轮的性能参数依从于涡轮工况参数变化时的规律性。流量、功率、效率等转速、进气参数、背压等涡轮的变工况举例涡轮变工况时，喷嘴出口气流角1变化很小，但叶轮的气流进气角1变化可能很大，而动叶片几何进气角1c不变冲角i=1c-1发生变化气流进入工作叶栅时，会发生撞击和分离，冲角愈大愈严重。涡轮变工况时，速度比u/c1会变化（一）出现正冲角i>0（1↓）气流撞击叶腹

7、前缘；在叶背引起旋涡和分离。（二）出现负冲角i<0（1↑）气流撞击叶背前缘；在叶腹引起旋涡和分离。流阻增加，涡轮效率下降。用特性曲线定量估算这种影响。u/c1↓u/c1↑工作叶片表面(或喷嘴出口处)引起旋涡和分离二、涡轮特性线的表示方法通常采用相似参数来绘制，以相似参数为坐标绘制的特性线为通用特性，不受具体参数变化的影响。涡轮特性的表示或者一般三、涡轮级的特性线T*(T*)maxT*(T*)最佳临界压比(气流速度达到当地音速)效率特性流量特性特性曲线的变化特点流量特性线当转速不变，膨胀比T

8、*达到临界比值时，流量达到最大值。若继续增大T*值，则最大流量值保持不变，级的通流部分出现堵塞现象。在相同的膨胀比下，转速降低，会使流量有所增加，但影响相当小。T*(T*)maxT*(T*)最佳临界压比(气流速度达到当地音速)效率特性流量特性效率特性线在一定的转速下，与最佳速度比相对应的膨胀比(T*)为最佳，涡轮效率最高。当膨胀比增加或减少时，都使速度比偏离最佳值，导致流阻增大，效率下降。转速降低时，效率曲线向膨胀比减小的方向