汽轮机喷嘴阻力特性系数之间的关系分析.pdf

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1、364化工机械2015矩汽轮机喷嘴阻力特性系数之间的关系分析8李勇“姚莹莹(东北电力大学能源与动力工程学院)摘要衡量汽轮机内部工质流动损失大小的阻力特性系数较多，容易造成混淆。因此，为了从理论上理清各阻力特性系数的概念及它们之间的关系，详细阐明了喷嘴各阻力特性系数的定义方法，并推导出了不同阻力特性系数之间的关系表达式，从而为汽轮机叶栅的设计和合理地选取阻力特性系数提供了参考。关键词汽轮机喷嘴阻力特性系数中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254．-6094(2015)03-0364-．05汽轮机喷嘴阻力特性系数是衡量工

2、质在汽轮机喷嘴内能量损失大小的重要指标。喷嘴阻力特性系数的确定和选择不仅是喷嘴优化设计计算的基础，更是反映和评价汽轮机喷嘴设计优劣和运行效率高低的关键参数之一。目前，衡量工质在汽轮机喷嘴内能量损失大小的阻力特性系数较多。高怡秋等采用喷嘴速度系数来衡量喷嘴能量损失的大小¨1。陈升等采用总压损失系数来评价能量损失的大小，并采用叶栅进出口总压的差值与叶栅出口动压的比值计算总压损失系数¨o。而曹丽华等在评价叶栅能量损失的大小时，虽然利用的也是总压损失系数，但总压损失系数却是采用叶栅进出口总压的差值与叶栅进Vt动压的比值来计算的¨1。王凯等

3、采用能量损失系数来衡量不同流量下叶栅的能量损失”。。钟兢军等用总压恢复系数来反映和评价叶栅能量损失的大小¨1。王新月采用叶栅出口总压与进口总压的比值计算总压恢复系数¨1，而孙皓等提出采用叶栅出口总压和出口静压的差值与喷嘴进口总压和出口静压的差值的比值计算总压恢复系数一1。综合看来，目前衡量喷嘴内工质流动损失大小的阻力特性系数多而杂，同一阻力特性系数的计算方法较混乱，概念不清，各阻力特性系数的物理意义也不明确。基于此，笔者从各阻力特性系数的定义人手，详细阐明喷嘴各阻力特性系数的定义方法，并推导出了各个阻力特性系数之间的关系表达式。1

4、不同喷嘴阻力特性系数定义方法1．1速度系数我国习惯采用速度系数来衡量工质在汽轮机喷嘴中流动时能量损失的大小。在实际的流动过程中，由于存在不可逆损失，喷嘴出口的实际速度c。小于无任何损失情况下的理想速度c⋯故定义喷嘴速度系数妒为喷嘴出口实际速度与理想速度之比坤。，即：p：一C1(1)C1t很显然，喷嘴损失大小反映了蒸汽在喷嘴内流动过程中动能损失的大小。若蒸汽在喷嘴内流动过程中无任何损失，则喷嘴出口实际速度与理想速度相等，即p=1。喷嘴出口的实际速度和理想速度可分别表示为：。．．．／鲁等(11．?---．2)q2√西i¨呻一)cn：．

5、／鲁等(1一仃丁k-I)qt2√西孑‘1吖o’(2)(3)式中k——等熵指数，对于过热蒸汽，k=1．3；+国家自然科学基金资助项目(51376041)。}+李勇，男，1964年1月生，教授。吉林省吉林市，132012。第42卷第3期化工机械365it,——蒸汽在喷嘴内实际膨胀过程的多变指数；pi——喷嘴进13蒸汽总压，即喷嘴进口蒸汽的滞止压力，Pa；p。——喷嘴出El静压，Pa；仃。。——喷嘴前后压比，仃。。：冬；Pop；——喷嘴进VI总压下对应的蒸汽密度，kg／m3；pj——喷嘴出VI总压下对应的蒸汽密度，kg／m’。则喷嘴速度

6、系数可表示为：(4)由式(4)可知，喷嘴的速度系数不仅与喷嘴前后压比有关，也与实际过程的多变指数有关，因此影响喷嘴内不可逆损失的因素比较多，如喷嘴表面光洁度、汽道形状、叶型、喷嘴高度和喷嘴厚度都会影响喷嘴的速度系数。1．2能量损失系数喷嘴损失Ah。c与喷嘴内滞止理想焓降△矗：之比定义为喷嘴的能量损失系数孝。凹3，即：弘等(5)喷嘴损失为蒸汽在喷嘴内流动过程中动能损失，即：Ah。‘=下1(cj。一c：)=孚(1一妒2)=△^：(1一妒2)(6)1．3总压损失系数欧美国家多采用总压损失系数来衡量和表征工质在汽轮机内部的流动损失大小。文

7、献[10]给出了总压损失系数的定义，其中喷嘴总压损失系数∞，为：石。：攀t，一／)∞l2—了—一JPl—Pl式中P。‘——喷嘴出口蒸汽总压，即喷嘴出口蒸汽的滞止压力，Pa。当没有任何损失时，喷嘴进、出口两个截面的总压相等，即Po"=P?，则云。=o。将式(7)进行变形可得：五：粤一1(8)甜2—=_——一一L6，pl—■一订1．文献[6]指出，在绝热流动中，摩擦等损失越大，过程的不可逆性越大，总压的下降也越大。因此，由式(8)可知，除喷嘴前后压比外，影响喷嘴内不可逆损失的因素也会影响喷嘴总压损失系数，例如喷嘴表面光洁度、蒸汽的粘性

8、、喷嘴的叶高、叶型及汽道形状等。1．4总压恢复系数喷嘴总压恢复系数or。为出口截面总压和进121截面总压之比M。，用来衡量汽流流动过程中的损失大小，即：矿。：冬(9)po显然，总压恢复系数大小反映了蒸汽在喷嘴内流动过程中，克服动能损失后，出IZl总