燃气轮机课件熊荣辉 燃气轮机4.ppt

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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。3-2轮周功、轮周效率、速度比及多级涡轮一、轮周功Lu1.定义——气体在涡轮级的动叶中，把本身具有的能量经过转换后变成轴上的机械功。即气体对动叶作的功。意义——代表了整个涡轮级的能量转换过程。规律——能量守恒关系（稳定流动能量方程、伯努利方程）动量守恒关系（欧拉方程）2.轮周功的计算——确定气流速度~功的定量关系欧拉方程轴流式涡轮，设u1=u2=u提高轮周功的途径2121w1w2c1c2u1u2T>0c1uc2uw1uw2u取决于材料强度和

2、技术要求(>90°)c2u有限,因c2为余速损失，越小越好。1有限,主要2主要1Lu的另一表达形式在速度三角形中，由余弦定律知：第二欧拉方程冲击力功c反动力功w离心力功u轴流式涡轮，设u1=u2=u其他方程利用伯努利方程来分析基元级静叶栅(喷嘴)和动叶栅(叶轮)中的能量转换。进一步理解涡轮作功原理。伯努利方程稳定流动能量方程⑴分析静叶栅(0-1)c1>c0p0>p1气体与外界无功的交换⑵分析动叶栅(1-2)w2>w1p2

3、2s’2H’2sH2s2s*2*c22/22’*余速损失Hc=Hr理想焓降HsHu实际焓降is整个涡轮级0-1喷嘴1-2叶轮三、涡轮级的能量损失1、喷嘴损失Hn2、动叶损失Hr3、余速损失Hc4、内损失H——发生在涡轮通流部分的内部轮周损失最大，约占总作功量的10%四、轮周效率、内效率1轮周效率——轮周功（实际焓降）和理论功（理想焓降）之比静参数滞止参数单级或多级的末级常用考虑了余速损失中间级（余速得到利用）循环计算中2内效率（又称级效率）——内功（有效焓降）和理论功（理想焓降）之比i（或T）表示实际涡轮级在能量转换过程中，扣除了可能存在的各种损失后得到的；衡量燃气轮机

4、热经济性的一个重要指标。其大小，不仅与所选用的叶片形状、反动度、速度比有关，而且还与级的结构特点有关。3有效效率——考虑外部损失Hm五、速度比对效率的影响u轮周损失要余速损失减到最小程度，即要使c2达到最小，由速度可知，应该轴向流出2=90。余速损失的大小，不仅与叶栅的气流角度有关，而且与速度比u/c1有密切关系。反动式涡轮基元级的速度2121w1w2c1c2u1u2叶栅额线T>0c1uc2uc2u很小（接近轴向出气），而预旋c1u却很大>90°c2x>c1x1、冲动式涡轮T=02121w1w2c1c2uu理想情况：c2x=c1xu1=u2=

5、uw1=w2关于轴对称喷嘴（静叶）能量损失系数动叶能量损失系数余速损失系数2、反动式涡轮T=0.52121w1w2c1c2uu假设：c2x=c1xu1=u2=uc2=w1w2=c1进出口速度关于轴对称T=0.5任意反动度T作业：91013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

6、图压力级涡轮（反动式）由一系列反动式涡轮级串联组成。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）3-3涡轮特性研究在非设计工况下，涡轮的性能参数(流量、功率、效率等)依从于涡轮工况参数(转速、进气参数、背压等)变化时的规律性。预习