田松峰汽轮机原理第三章

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1、第三章汽轮机的变工况特性汽轮机的变工况特性第一节喷嘴的变工况特性第二节级与级组的变工况特性第三节配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响第四节滑压运行的经济性与安全性第五节小容级流量工况与叶片颤震第六节变工况下汽轮机的热力核算第七节初终参数变化对汽轮机工作的影响第八节汽轮机的工况图与热电联产汽轮机喷嘴的变工况特性缩放喷嘴背压渐高于设计值时，将先在喷嘴出口处，后在喷嘴渐放段内产生冲波，超音速经过冲波，流速大为降低，损失很大，所以缩放喷嘴处于背压高于设计值的工况下运行效率很低。渐缩喷嘴背压高于设计值时不会出现冲波，速度系数很高，变工况效率仍然较高。渐缩喷嘴前后参数都变化时的流量变化设计工

2、况与变工况下喷嘴均为临界工况（喷嘴出口流速达到或超过临界速度时，称喷嘴处于临界工况）设计工况和变工况下的临界流量之比为表明在不同工况下的喷嘴的临界流量正比于处压或滞止初压。设计工况与变工况下喷嘴均为亚临界工况，若不考虑温度变化，则流量比为渐缩喷嘴初压背压与流量的关系(曲线关系见课本P133).附带说明：图中虚线对渐缩喷嘴不适应，但适用于缩放喷嘴，曲线哟一定的物理意义。滞止初压，滞止初比容于喷嘴面积不变时，设计背压减小会使喷嘴的流量降低。原因是随着设计背压的减小，设计压比减小，缩放喷嘴的膨胀度必然增大，而出口面积已规定不变，故膨胀度增大使缩放喷嘴喉部面积减小，于是缩放喷嘴的流量随临界

3、面积的减小而减小。另从连续性方程Gt=An*Ct/Vt来看，由于超音速区域随压比减小，即随着比焓降增大，比容增大的较大而流速相对增加的较小，因此当设计背压降低时，喷嘴面积不变，流量必定减小。级与级组的变工况特性级内压力与流量的关系级内为临界工况（级内的喷嘴叶栅或动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度，就称该公况为临界工况）级的工况变化前后喷嘴流速均达到或超过临界值，不论动叶中流速是否达到临界值，此级的流量与滞止初压或初压成正比（不考虑温度的变化）级的工况变化前后喷嘴流速均未达到临界值而动叶内流速达到或超过临界值时，只要采用动叶的相对热力参数，喷嘴的变工况的结论都可用在动叶上。级内为

4、亚临界工况（级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度，则称该工况为压临界工况）若不考虑温度的变化，可得两工况下的流量的近似比：级组压力与流量的关系工况变化前后级组均为临界工况在各级通流面积不变的条件下，处于亚临界工况的级组，若级组前后压差由小变大，则各级流量和流速也要增大，这时一般是级组内最后一级最先达到临界速度，这是因为后面级的比容较大，其平均直径比前面的大，若相邻两级的速比和反动度基本相同，则后一级的比焓降较大，流速也常最大最后一级的蒸汽绝对温度最低，当地音速最小，亚临界工况级组中某一级的喷嘴或动叶的气流速度刚升到临界速度时，级组前后的压力比称为级组临界压力比。若不考虑温度变化

5、，设计工况与变工况下的临界流量比为：工况变化前后均为亚临界工况弗留格尔公式：，它是级组在亚临界工况下的级组流量与压力的近似关系式。由弗留格尔公式可见，级组内级数月多，同一初压下的临界压力相对的越接近零，应用它计算的误差越小，反之误差越大；不论级组内级数多少，在设计工况下应用弗留格尔公式时，各参数相等，因此没有误差，偏离设计工况越近，误差越小，反之误差越大；背压与初压相等，设计流量为零时，应用弗留格尔公式的计算误差为零。应用弗留格尔公式分析问题解决实际问题。压力与流量关系式的应用条件在推导和实验求取压力与流量的关系式时，都规定了工况变动前后通汽面积不变，因此应用这些关系式时，也必须保

6、持设计工况和变工况下通汽面积不变。级组内各级流量相同是推导和实验求取压力和流量关系式的又一前提。流过级组内各级的蒸汽应是一股均质汽流，调节级多数情况下流过两股初压不同的汽流，整个调节级不能包括在级组内，其流量也不能单独的用级的压力与流量的关系进行计算，故级常从末级算起，以便把末级参数作为已知量参与运算。级的比焓降的变化规律凝汽式汽轮机初压，背压均与流量成正比的非调节级，流量变化时级的理想比焓降基本不变。对凝汽式汽轮机的最末一级，在流量大于最小临界流量，初压正比于流量，但背压不与流量成正比，背压不变，流量增大，理想比焓降增大；反之，流量减小，理想比焓降减小。背压式汽轮机的非调节级在忽

7、略温度变化时，由弗留格尔公式可得变工况下理想比焓降与流量的关系曲线（详见课本）反动度的变化规律，反动度的变化主要是速比变化引起的，也受压比的影响反动度的变化规律是：级的比焓降增大，即速比减小时，反动度减小，；级的比焓降减小，级速比增大时，反动度增大。设计反动度较小的级，比焓降变化时反动度变化较小；反之，变化较小；反动级的反动度基本不变。对于凝汽式汽轮机末级，在蒸汽流量不变且动叶出口流速已超过临界速度的条件下，若排汽压力下降，则动叶比焓降增大而喷嘴的滞止理想比焓降不变，