燃气轮机教学课件13-透平2.ppt

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1、第四章燃气透平概述（功能、分类、基本结构等）；轴流式燃气透平的工作原理；透平级中的能量损失、效率和速度比；多级透平；透平特性；燃气透平的冷却。六、透平级的热力过程i-s图oo*c02/2p0P0*P1*p11s1H1H1s=c1s2/21*p2P2*2s2s’2H’2sH2s2s*2*c22/22’*余速损失Hc2=H2理想焓降HsHu实际焓降is整个涡轮级0-1喷嘴1-2叶轮HHi内功4-3透平级中的能量损失、效率和速度比一、透平级的能量损失1、喷嘴损失H12、动叶栅损失H23、余速损失Hc24、内损失H—发生在透平通流部

2、分的内部—直接影响燃气参数、功率和流量变化轮周损失损失最大，约占总作功量10%H2H1Hc2静叶能量损失系数：动叶能量损失系数：余速动能损失系数：（1）气流流经透平叶栅时产生的损失型阻损失和端部损失（包括二次流损失）两大类。一、型阻损失主要由五种现象造成的：（1）叶栅附面层中产生的摩擦损失。（2）叶栅附面层中产生的气流分离损失。（3）在叶片出口尾迹中产生的涡流损失和掺混损失。（4）在气流中可能发生的激波现象引起的能量损失。（5）在有叶片冷却时引起的冷却气流对附面层和主流的干扰损失。气流流经透平叶栅时产生的损失二、端部损失在叶片的两端，气流与气

3、缸内壁以及工作转子的表面相接触，这样不可避免地也会形成附在这些表面上的气流附面层，从而产生摩擦阻力损失和涡流损失。这种损失是端部损失的一个部分。此外，在叶片端部还会产生一种二次流损失，它是由于气流流过弯曲的叶间流道时，因为离心力的作用所引起的。（2）内损失的内容径向间隙的漏气损失H减少了工质在动叶中的做功量；反动度高，泄漏增加，还受叶尖几何特性影响等。减少径向间隙，采用带冠叶片（加气封片）。轮盘摩擦损失Hdf也称风阻损失，叶轮两侧表面在充满气体的空间里高速旋转时，会产生表面摩擦、且由于旋转轮盘与静止气缸间流体的循环而产生的。再者，冷却气体是沿着转

4、子轮盘表面从发动机中心线附近朝外流向叶片的根部，也会产生摩擦。u不变，增加转度、直径d减少，从而减少该损失。二、轮周效率、内效率1、轮周效率—轮周功（实际焓降Hu）和理论功（理想焓降）之比静参数滞止参数单级或末级考虑余速损失中间级（余速得到利用）循环计算中oo*c02/2p0P0*P1*p11s1H1H1s=c1s2/21*p2P2*2s2s’2H’2sH2s2s*2*c22/22’*余速损失Hc2=H2理想焓降HsHu实际焓降is整个涡轮级0-1喷嘴1-2叶轮HHi有效焓降式中qn—静叶环中排去的热量；qb—动叶环中排去的热量。2、内效

5、率（级效率）——内功Hi和理论功（理想焓降）之比i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。漏气损失系数=H/Hs；摩擦损失系数df=Hdf/Hs。P131改错！P131改错！透平的有效效率如果再考虑轴承等机械损失Hm等，那么三、最佳速度比u轮周损失余速损失的大小，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。一般透平基元级的速度三角形2121w1w2c1c2u1u2叶栅额

6、线c1uc2uc2u很小（接近轴向出气）>90°c2z>c1z由速度三角形知，把c2设计成轴向方向2=90，那么余速损失就能减小到最低程度，此时速度比最佳。1、冲动式透平级T=02121w1w2c1c2uu理想情况：c2z=c1zu1=u2=uw1=w2轴对称轴向出气T=02、反动式透平级T=0.52121w1w2c1c2uu假设：c2z=c1zu1=u2=uc2=w1w2=c1进出口速度关于轴对称T=0.5任意反动度T下，最佳速度比：达到最佳速度比时：透平级效率比较：当u和1相同时，反动式透平级中c1

7、和w1要小很多，型阻损失和端部损失都较小，效率较高。透平级做功量比较：冲动式Lu=2u2，级数较少；反动式Lu=u2，级数较多。级的反动度范围：平均叶高处（0~0.5）T=0T=0.5作业：P159124*4-4多级透平在实际的透平设计中，当机组的总焓降较大时，总是把总焓降分成几段，每一段焓降在一个级中加以利用。几个级沿着燃气的流动方向串联在一起，就构成了一个多级透平。（压比在6以下单级足够）可保证：在较小的动叶圆周速度下，达到最佳速度比，从而获得满意的轮周效率。另一方面，当级中的焓降不大时，若给定透平的转速，就可采用较小的叶轮直径；若给定叶轮的平

8、均直径，就可采用较低的转速。4-4多级透平大多数功率较大的透平都是多级的，效率较高，但结构较复