第二章汽輪機級內能量轉換過程第一節(jié)

1、Principles of Turbomachine 趙志軍 第二章第二章 汽輪機級內能量轉換過程汽輪機級內能量轉換過程 第一節(jié) 汽輪機級的基本概念 3 一 、汽 輪 機 的 級 由靜葉柵和動葉柵組成 是汽輪機作功的最小單元。 汽輪機的結構簡介汽輪機的結構簡介 級：由一列靜葉柵和一列動葉柵組成，完成蒸汽的 熱能轉換成轉子的機械能的最基本單元。 汽輪機： 單級：噴嘴（靜葉、靜葉片、靜葉柵、噴管） 動葉（動葉片、動葉柵、工作葉片） 多級：靜子，由汽缸、隔板、靜葉、軸承等組 成。 轉子，由主軸、葉輪、葉片、聯軸器、 盤車等組成。 輔機 7 ：靜葉柵 動葉柵 是汽輪機作功的最小單元。 8 ： 具有一定

2、壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機的級 時，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將 蒸汽的熱能轉化為高速汽流的動能，然后進 入動葉通道，在其中改變方向或者既改變方 向同時又膨脹加速，推動葉輪旋轉，將高速 汽流的動能轉變?yōu)樾D機械能。 二、蒸汽的沖動作用原理和反動作二、蒸汽的沖動作用原理和反動作 用原理用原理 （一） 沖動作用原理 沖動力：改變其速度的大小和方向則產生一沖動 力或汽流改變流動方向對汽道產生一離心力， 此力為沖動力。 此力的大小取決于單位時間內通過動葉通道的 蒸汽質量及其速度的變化。 （二） 反動作用原理 反動力：因汽流膨脹產生一相反力（汽體壓力變 化），如火箭、噴氣式發(fā)動機。 此力的大小取決

3、于汽體壓力的變化。 作用在動葉片上的力有：沖動力 反動力 單級沖動式汽輪機示意圖單級沖動式汽輪機示意圖 1-汽缸；汽缸；2-葉輪；葉輪；3-軸；軸；4-噴嘴；噴嘴；5-動葉片；動葉片；6-排汽口排汽口 三、汽輪機級的類型和特點三、汽輪機級的類型和特點 （一） 汽輪機級的反動度 定義：蒸汽在動葉柵中膨脹時的理想焓降 hb和整個級的理想滯止焓降h*t之比。 m增加，則hb增加，蒸汽對動葉的反動力 也越大。 平均反動度：動葉平均直徑截面上的理想焓降。 1.意義：衡量在動葉中膨脹的程度。 m b t h h * 14 反 動 度 bn b t b m hh h h h * * )1 ( tmn hh

4、* tmb hh （二） 汽輪機級的類型（軸流式和輔流式） 軸流式有以下幾種： 沖動級、帶反動度的沖動級和反動級 沖動級 純沖動級：m=0 特點：蒸汽只在噴嘴葉柵中膨脹，在動葉柵中 不膨脹而只改變其流動方向。 結構：動葉葉型對稱彎曲。 做功能力大、效率相對較低。 帶反動度的沖動級：m=0.050.2 特點：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進行， 只有一小部分在動葉柵中進行，作功能力比 反動級大，效率比純沖動級高。 16 當汽流通過動葉通道時，由于受到 動葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向， 因而產生離心力，離心力作用于葉片上，被 稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機的級所作的 機械功等于蒸汽微團流進、流出

5、動葉通道時 其動能的變化量。而這種級稱為沖動級。 反動級 m=0.5 特點：蒸汽在噴嘴和動葉中的膨脹程度相同。 結構：噴嘴和動葉采用的葉型相同。 ：當汽流通過動葉通道時，一方面 要改變方向，同時還要膨脹加速，前者會 對葉片產生一個沖動力，后 者 會對葉片產生一個反作 用力，即反動力。 蒸汽通過這種級，兩種 力同時作功。通常稱這 種級為反動級。 純沖動級中蒸汽壓力和純沖動級中蒸汽壓力和 速度變化示意圖速度變化示意圖 1-靜葉持環(huán)；靜葉持環(huán)；2-動葉；動葉；3-噴嘴噴嘴 反動級中蒸汽壓反動級中蒸汽壓 力和速度變化示意圖力和速度變化示意圖 帶反動度的沖動級中帶反動度的沖動級中 蒸汽壓力和速度變化示意

6、圖蒸汽壓力和速度變化示意圖 1-噴嘴；噴嘴；2-動葉動葉3-隔板；隔板；4-葉輪；葉輪；5-軸；軸； 00011112222 ( , )( ( ), )( (), )c p tc wp tc wp t 噴嘴動葉 三、沖動式多級汽輪機 圖圖1-9 沖動式多級汽輪機通流部分示意圖沖動式多級汽輪機通流部分示意圖 1-轉子；轉子；2-隔板；隔板；3-噴嘴；噴嘴；4-動葉片；動葉片；5-汽缸；汽缸；6-蒸汽室；蒸汽室；7-排汽管；排汽管；8- 軸封；軸封；9隔板封隔板封 四、反動式多級汽輪機 1-鼓型轉子；鼓型轉子；2-動葉片；動葉片；3-靜葉片靜葉片4-平衡活塞；平衡活塞；5-汽缸；汽缸；6-蒸汽室；

7、蒸汽室；7-連接管連接管 圖圖1-10 反動式汽輪機通流部分示意圖反動式汽輪機通流部分示意圖 壓力級和速度級 壓力級（單列級）：蒸汽的動能轉換為轉子 的機械能的過程在級內只進行一次的級。 速度級（復速級）：蒸汽的動能轉換為轉子 的機械能的過程在級內進行一次以上的級。 如雙列、三列速度級。 調節(jié)級和非調節(jié)級 調節(jié)級：通流面積能隨負荷改變的級， 如噴嘴調節(jié)的第一級。 非調節(jié)級：通流面積能不隨負荷改變 的級，可以全周進汽，也可以部分進 汽。 雙列速度級的單級汽輪機 在速度級噴嘴中蒸汽的速度由C0增加至C1，蒸 汽經過第一列動葉柵后，其動能未被充分利用， 從第一列動葉柵流出的汽流速度C2仍相當大，有

8、足夠的動能再去推動葉片，但此時汽流速度C2的 方向與葉片旋轉的方向相反，因此讓汽流經過一 列固定不動的導向葉片，以改變汽流的方向。在 導向葉片通道中，汽流速度的大小不變，汽流離 開導向葉片時的方向正好對著第二列動葉片的進 口。這樣第一列動葉柵出口的余速動能就可以在 第二列動葉柵中繼續(xù)轉變?yōu)闄C械功。這種雙列速 度級的功率可比單列沖動級大許多。如果蒸汽離 開第二列動葉柵時的速度仍比較大，那么還可以 裝設第二列導向葉片和第三列動葉片，這就是三 列速度級。由于蒸汽在速度級中的速度很大，并 且需要經過幾列動葉片和導向葉片，因此速度級 的能量損失較大，列數越多，損失越大。所以為 了結構簡單和運行的經濟性，

9、幾乎不用三列及三 列以上的速度級。 1一軸；2一葉輪；3一第一列動 葉片；4一噴嘴；5一汽缸；6 第二列動葉片；7一導向葉片 25 第二節(jié)第二節(jié) 蒸汽在級內的流動過程蒸汽在級內的流動過程 一 ， 基 本 假 設 和 基 本 方 程 式 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定的 三元流動的實際流體。為了研究方便，特作如下假設假設： 1 . 蒸汽在葉柵通道的流動是穩(wěn)定的：即在流動過程中，通道 中任意點的蒸汽參數不隨時間變化而改變。 2. 蒸汽在葉柵通道的流動是一元流動：即蒸汽在葉柵通道中流 動時，其參數只沿流動方向變化，而在與流動方向相垂直的 截面上不變化。 3. 蒸汽在葉柵通道的流動是絕

10、熱流動：即蒸汽在葉柵通道中流 動時與外界沒有熱交換。 26 基本方程式： . const v cA AcG W c hq c h 22 2 1 1 2 0 0 RTpv .constpv k -vdpcdc cdcdkRcdp 1 a c M kvp p ka （二）噴嘴截面積的變化規(guī)律 由動量方程： M=c/a為馬赫數 噴嘴截面積變化規(guī)律： M1時為亞音速流動，dA0，漸縮 M1時為超音速流動，dA0，漸擴 M=1時，dA=0，喉部 1. M1M1，為縮放（拉法爾） 29 （1）當汽流速度小于音速，即M0，則必須dA/dx1時，若要使汽流能繼續(xù)加速， 即dc/dx0，則必須dA/dx0，也就

11、是說噴嘴截面積必須沿流 動方向逐漸增加，即做成漸擴噴嘴。 （3）當汽流速度在噴嘴某截面上剛好等于音速，即M=1，這時， dA/dx =0。表明橫截面A不變化，即A達到最少值。 因此，簡單的漸縮噴嘴是得不到超音速汽流的。為了達到超 音速，除了噴嘴出口蒸汽壓力必須小于臨界壓力外，還必須 在噴嘴形狀上加以保證，即作成縮放噴嘴。汽流通過縮放噴 嘴時，在噴嘴喉部達音速，然后在漸擴部分達超音速。 dx dc c M dx dA A 1 ) 1( 1 2 30 壓力、焓降、截面積、汽流速度、音壓力、焓降、截面積、汽流速度、音 速、比容沿流動的變化規(guī)律速、比容沿流動的變化規(guī)律 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程二、蒸

12、汽在噴嘴中的流動過程 初始點：0（p0，t0） 0*（p*0，t*0） 絕熱、等熵膨脹：01t 實際過程（有損失）：01 （一）噴嘴中汽流速度的計算 由能量方程 2 0 2 0101 2 1 1 2 0 0 2 )(2 0,0 22 nt tt t t ch chhc qw c h c h * 2 n h 1. 噴嘴出口的理想速度 注意： 焓和速度的單位 = 用初始狀態(tài)參數計算 2.臨界速度和 臨界壓比 臨界狀態(tài)： 某一截面上 汽流速度等于 當地音速。 35 （2）臨界速度ccr： 汽流的音速為 ， 用滯止參數表示有關參數 時，代入音速公式，則有 上式中， 為滯止狀態(tài)下的音速。當 知時， 一定

13、值。 在膨脹過程中，到某一截面會出現汽流速度等于當地音速。當 汽流速度等于當地音速時，則稱此時的流動狀態(tài)為臨界狀態(tài)。 這時的參數為臨界參數，用 等表示。臨界速度 為： kRTkpva 121 2 * 0 22 k aC k a * 0 a * 0 * 0 vp 、 * 0 a crcrcr cvp、 crcrcr vkpvp k k a k c * 0 * 0 * 0 1 2 1 2 36 （3） 臨界壓比：cr 臨界壓力為： 對于等熵膨脹過程來說，有 ，則上式為 上式表明，臨界壓力只與蒸汽指數k和初壓有關。臨界壓力與初壓 之比稱為臨界壓力比臨界壓力比，用 表示： 對于過熱蒸汽（k=1.3)則

14、 =0.546;對于飽和蒸汽（k =1.135 )則 =0.577 . cr cr v v p k p * 0* 0 ) 1 2 ( k cr cr p p v v 1 * 0 * 0 )( 1 * 0 ) 1 2 ( k k cr k pp cr 1 * 0 ) 1 2 ( k k cr n kp p cr cr 3. 噴嘴出口的實際速度 摩擦阻力使蒸汽出口焓值升高 噴嘴速度系數：噴嘴出口實際速度與噴嘴出口 的理想速度之比。 噴嘴損失： 噴嘴能量損失系數： 蒸汽為粘性流體，流過葉柵通道時產生摩擦，造成 動能損失，即蒸汽在葉柵通道中為絕熱多變過程 多變指數隨摩擦的增大而減小。工程中用對等熵絕熱

15、流 動作修正的方法來處理實際流動，即用實際汽流速度與理 想汽流速度的比值表示摩擦的影響，其比值稱為速度系數 ，即 對應的噴嘴、動葉損失為 ( ) 12 12 ; tt cw cw 22 (1)(1) nnbb hhhh； n pvconst 速度系數的影響因素 速度系數與葉柵通道表面的光滑程度及 葉型等緊密相關。表面越光潔，摩擦就越?。蝗~型是否合理，決定 了葉柵通道的流場和壓力場分布，附面層增厚、附面層脫離均會導 致摩擦損失增大、速度系數減小。前者提高加工精度，后者研究空 氣動力特性、開發(fā)先進葉型。蒸汽的膨脹程度越大，有利于減薄附 面層，提高速度系數。動葉中，速度系數將隨反動度增大而增大。 在

16、汽輪機中，噴嘴的速度系數在0.920.98之間，一般取0.97； 動葉的速度系數在0.850.95之間，反動度大時可取上限。 v速度系數與噴嘴或動葉效率 由速度系數和噴嘴或動葉效率定義 可知 由熱力學推導得知，多變指數與速度系數的關系為 ; nb 2(1 ) k n kk 的大小由圖查出，ln降低，則降低，噴嘴損失 增加。為減少噴嘴損失， ln 12mm。 （三）噴嘴流量的計算 或 1. 噴嘴的理想流量 * 0 * 0 1 1 1 * 0 1 1 k * 0 * 0 * 0 * 011 1 2 1 2 1 2 v p k kAGG k p p v p k k AG vpvp k k ncrtt

17、 k k crn n k k n 2 nnt kk ）（ 時當 ）（ 過熱蒸汽： 飽和蒸汽： 臨界流量只與初參數 有關，當n降低時Gt增 加臨界流量 46 噴嘴流量曲線噴嘴流量曲線 當噴嘴前的參數 和噴嘴出口截面積 一定時，通過噴 嘴的流量 只取決于噴嘴前后壓力比。它們的關系如圖中 ABC曲線所示。當壓力比從1逐漸縮小時，流量逐漸增加，當 噴嘴前后壓力比等于臨界壓力比（ ) ， 達最大值， 如B所示。這時的流量稱為臨界流量臨界流量，用 表示。當噴嘴前 后壓力比小于臨界壓力比時，流量保持最大值不變，如AB所 示。其臨界流量為： 式中，只與k值有關。對于過熱蒸汽（k=1.3), =0.667；飽和

18、 蒸汽（k=1.135) , =0.635。 crn t G * 0 * 0 vp 、 t G n A crt G * 0 * 0 * 0 * 0 1 1 ) 1 2 ( v p A v p k kAG n k k ncrt 2. 流過噴嘴的實際流量 流量系數n：實際流量與理想流量之比。 在過熱區(qū)：n=0.97 在濕蒸汽區(qū)：n=1.02，由于過冷使v1t/v1 1 * 0 * 0 647. 0 v p AG ncr 由摩擦使蒸汽溫度升高，故總有 ，理論 上 實際中，速度系數與流量系數分別由兩 種不同試驗得到，速度系數是由動能損失試驗求得，反映 了流場速度分布的均方平均；流量系數是由流動試驗測取

19、 ，反映了流場速度分布的算術平均。 事實上，在過熱蒸汽區(qū)，大量試驗顯示，流量系數小于速 度系數，故在簡化計算中一般將速度系數和流量系數取為 相同數值；在濕蒸汽區(qū)，在降壓膨脹過程中應有部分蒸汽 釋放汽化潛熱、并凝結為水，但因流速很快、傳熱速度相 對滯后，汽化潛熱來不及傳給蒸汽，使蒸汽產生過冷，比 容減小，從而導致流量系數大于速度系數的局面。在濕蒸 汽區(qū)，流量系數通常用下式計算 11 /1 t vv nn 1x 過 熱 濕 噴嘴和動葉流量系數 多變過程 )1 ( 2 kk k n 給定的噴嘴 kn 1 常數 n pv kn kn 時，當 時，當 1 ;1 2 2 3. 彭臺門系數 通過噴嘴的任一流

20、量與同一初始狀態(tài)下的臨界流量 之比。 亞臨界時1 超臨界時=1 53 (四) 蒸 汽 在 噴 嘴 斜 切 部 分 的 流 動 為了使噴嘴中流出的汽流順利進入動葉通道，在噴嘴出口處必須 有一段斜切部分,如圖所示。這樣，實際噴嘴由兩部分所組成： 一部分是漸縮部分ABDE，AB為最小截面處。另一部分為斜切部 分ABC。 由于斜切部分的存 在，它將給汽流產 生影響。 54 1，當噴嘴出口壓力（背壓）大于或等于臨界壓力時，AB截面 上的流速小于或等于音速，喉部壓力等于背壓（ ），汽 流通過噴嘴，只在漸縮部分膨脹加速，而在斜切部分ABC處不 膨脹加速。斜切部分。從噴嘴流出的汽流與動葉 運動方向成一角度(稱

21、為噴嘴出汽角 ）。 2，當噴嘴出口壓力（背壓）小于臨界壓力時，汽流在AB截 面上達臨界狀態(tài)，汽流在斜切部分，蒸汽壓力 由臨界 壓力下降為 ，汽流速度由臨界速度到大于音速，并 且汽流方向要發(fā)生擾動和偏轉，如圖所示。 b pp 11 1 1 p cr p (五)斜切部分汽流偏轉角的近似計算 假定噴嘴中汽流是穩(wěn)定流，則噴嘴中任何 斷面的蒸汽流量均應相等。根據連續(xù)方程 式，噴嘴在其最小斷面Acr和出口斷面An的 汽流流量也應相等，若考慮在斜切部分中 流動近似為等熵流動，則其值分別為 Gt=Acrccrcr =lnccrcrtnsin1 Gt=Anc1t1t =lnc1t1ttnsin(1-1) 貝爾公

22、式： 在實際情況中，lnln 111 11 1 1 1 11 sin()sin 21 () 11 sin 1 crcr tt k k kk nn c c k kk (六)噴嘴斜切部分的膨脹極限及極限 壓力 膨脹極限：隨著背壓的降低，當最后一根 特性線逐漸向出汽邊AC靠近，當背壓降低 到使最后一根特性線與出口邊AC重合時， 斜切部分的膨脹能力就用完了。 1 11 11 1 sinsin() d d d a Mc d d dc cd d c a cv cv 1 1 1 11 11 11 sin)sin( dc cd vc va 11 11 1 sin k k nd dd c d k vp k k

23、vkp c a 1 0 0 0 0 11 1 1 2 1 1 2 k k nd K nc K nd k 111 1 2 1 sin K nc K nd K c d d c p p v v 11 1 1 1 1 1 極限壓比：膨脹極限時的壓比。 膨脹不足：在噴嘴之外的膨脹。 極限壓比： 極限壓力 2 12 11 111 * 0 ()(sin) kk d kk dk p p * 1 110 (sin) k k dcr pp 噴嘴出口汽流速度及面積變化規(guī)律 1） 噴嘴出口的理想速度噴嘴出口的理想速度 2） 噴嘴出口實際速度噴嘴出口實際速度 )(2101 * tthhc k k k k t p p R

24、T k k p pp k k c 1 0 1 * 0 1 0 1 0 0 1)(1 1 2 )(1 1 2 * * 或 t cc 11 c dc M d ) 1( A A 2 3） 噴嘴面積的變化規(guī)律噴嘴面積的變化規(guī)律 復習 * * * 0 0 0 1 2 1 2 p k k a k ccr 即： 的計算：汽流的臨界速度 cr c 2 噴嘴中汽流的臨界狀態(tài) 1 0 ) 1 2 ( * k k cr cr kp p 臨界壓比： 3 噴嘴流量計算 1） 噴嘴的理想流量噴嘴的理想流量 k k n k nnt p k k AG 12 * 0 * 0 1 2 2） 噴嘴的實際流量噴嘴的實際流量 tnG

25、G 3） 噴嘴的臨界流量噴嘴的臨界流量 * 0 * 0 RT p AG ntcr 1 1 ) 1 2 ( k k k k * 0 * 0 * 0 * 0 648. 0 RT p A RT p AG nnncr 1 1 12 ) 1 2 ( )( 1 2 k k k k n k n tcr t cr k k G G G G 彭臺門系數 t n 1 1 4 蒸汽在噴管斜切部分中的膨脹 1） 蒸汽在斜切部分膨脹條件蒸汽在斜切部分膨脹條件 2） 汽流偏轉角汽流偏轉角 3） 噴管斜切部分的膨脹極限及極限壓力噴管斜切部分的膨脹極限及極限壓力 crn k k n k n k k k k 11 1 1 1 1

26、1 1 1 1 ) 1 2 ( sin )sin( 1 2 1 1 * 0 1 1 )(sin) 1 2 ( k k k k d d kp p * 0 1 2 11 )(sinpp k k crd 三、蒸汽在動葉柵中的能量轉換三、蒸汽在動葉柵中的能量轉換 動葉片可視為“旋轉的噴嘴”將C轉換成W， 則一切運算規(guī)律與蒸汽在噴嘴中的情況一 樣。 在動葉中，蒸汽的動能轉化成轉子的機械 能，這種轉化表現為動葉進出口汽流速度 的變化 。 必須透徹理解在能量轉換方面的進出口速 度三角形和動葉的受力。 69 （一）反 動 度 bn b t b m hh h h h * * )1 ( tmn hh * tmb

27、hh 5 . 0 20. 005. 0 0 m m m 反動級： 叫復速級）速度級（雙列速度級也 帶反動度的沖動級 純沖動級： 沖動級 2 2 2 2 c hc余速損失 級的類型： 降為主的級。合理分配的壓力降或焓壓力級：以利用級組中 較大。速為主的級，級的焓降速度級：以利用蒸汽流 各類型級的特點： 1）純沖動級 m=0 p1=p2 hb=0 hn*= ht* 余速損失c22/2較大。 作功能力較大，但效率較低。 2）帶反動度的沖動級 m=0.050.20 p1p2 hn hb 具有沖動級作功能力大，反動級效率高的特點。 3）復速級 作功能力比單列沖動級大 4）反動級 m=0.5 p1p2 h

28、b= hn* 動靜葉柵：互為鏡內映射狀葉柵 沖動力和反動力合力作用 作功能力較小，效率比沖動級高。 00011112222 ( , )( ( ), )( (), )c p tc wp tc wp t 噴嘴動葉 純沖動級中蒸汽壓力和純沖動級中蒸汽壓力和 速度變化示意圖速度變化示意圖 1-靜葉持環(huán)；靜葉持環(huán)；2-動葉；動葉；3-噴嘴噴嘴 反動級中蒸汽壓反動級中蒸汽壓 力和速度變化示意圖力和速度變化示意圖 帶反動度的沖動級中帶反動度的沖動級中 蒸汽壓力和速度變化示意圖蒸汽壓力和速度變化示意圖 1-噴嘴；噴嘴；2-動葉動葉3-隔板；隔板；4-葉輪；葉輪；5-軸；軸； 2*2* 21211 2()22

29、ttmtb whhwhwh * 22 2 bt hww *22 2 2 2 )1 ()( 2 1 btb hwwh 動葉柵能量損失 2 * 1 b b b h h 動葉柵能量損失系數 ，表面光潔度）， mb lf 21 ( 與葉型有關 ）約一般 00 1 * 103( 2 。，小，取決于大也可比可比)( 112m www ） 00 1 * 103( 2 ( (二二) ) 動葉柵中的熱力過程動葉柵中的熱力過程 動葉柵出口汽流相對速度和絕對速 度 *2 1 * 2 1212 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 1 2 22 2 11 2 1 2 2 2 2 2 11 1 2 22

30、2 11 22 )2 22 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 btm tt t t u u hwh whhw w h w h wwccchch wwccw wchch 則 而 12 ww 純沖動級： ，反動級：5 . 0 m 1201221 wwcwcwc， 下一級靜葉柵進口速度 * 21 * 21 ， 1 * 2 動葉速度系數：動葉出口實際相對速度與動葉出 口理想相對速度之比。 動葉損失： 動葉能量損失系數： 22 22 2* 2 2 (1) 1 t b b b ww h h 2 2t w w * 22 2 bt hww 的大小與葉型、葉高、反動度、表面光潔度等 有關，通常取0

31、.850.95 余速損失： 中間級：余速可被下一級利用； 孤立級：余速不被下一級利用。 用來表示余速利用的程度。 2 2 2 2 c hc ( (三三) ) 動葉柵中的通流能力動葉柵中的通流能力 nb AA nb AA bb AG 1 1 2 2 v cA G v wA G tn n tb b 2112 ,vvcw tt 對于沖動級， 2112 ,vvcw tt 但對于反動級，雖然 tb bt t t bt tt btb b w Gv w v v Gv wv Gvv w Gv A 2 2 2 2 2 2 22 22 2 2 2 2 v v t b 噴嘴和動葉的流量系數 82 第二節(jié) 動葉進出口

32、速度三角形 （一）動葉柵進出口速度三角形（一）動葉柵進出口速度三角形 * 2211 coscoscccu * 2211 coscoswwwu uu wc uuu wucuN (二) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率 蒸汽流過動葉柵的汽流圖蒸汽流過動葉柵的汽流圖 沖量。等于作用在該物體上的 的動量變化動量定理：物體運動時 方向為正）。周向分力（沿 的：動葉片作用于汽流上 u Fu ：汽流在周向的動量方程 )( 12 uuu ccmtF )( 12 uuu cc t m F 或 )( 21 uuuu cc t m FF )( 21uu ccG (二) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率 蒸汽流過動葉

33、柵的汽流圖蒸汽流過動葉柵的汽流圖 關系：根據速度 uwc 1111 coscos )coscos( 2211 wwGFu )coscos( 2211 ccGFu或 uwc 2222 coscos ( (二二) ) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)）蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)） ：的動向汽流在量方程上軸 )()( 1221 zzbz ccmtppAF )()( 2112 ppAcc t m F bzzz )()( 2121 ppAcc t m FF bzzzz )()sinsin( 212211 ppAccGF bz 或 )()sinsin( 212211 ppAwwG b ：力蒸

34、汽對動葉片總的作用 b F 22 zub FFF ( (二二) ) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)）蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)） )coscos(. 2211 ccGuuFN uu 輪周功率輪周功率Nu：單位時間內汽流對動葉片所作的有效功。單位時間內汽流對動葉片所作的有效功。 )coscos( 2211 wwGuNu或 )coscos(/1 22111 wwuNskgG u 時 )coscos( * 2211 wwu )coscos( 22111 ccuNu或)coscos( * 2211 ccu 較大；較小，、有關，對沖動級和與 1 * 21 * 211uu NN 較小。較沖

35、動級大，、對反動級 1 * 21u N ）（ 1 ( (二二) ) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)）蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)） 運用余弦定律： 輪周功率輪周功率Nu： ： 11 22 1 2 1 cos2ucucw )()( 2 2 1 2 2 2 2 2 1 wwcc G Nu )( 2 1 cos 2 1 22 111 wucuc ）（2 22 22 2 2 2 cos2ucucw )( 2 1 cos 22 2 2 222 ucwuc 2 2 2 2 c hc余速損失： 10利用系數：在多級汽輪機中，余速 級余速動能的份額。：表示在本級利用上一 0 。被下一級所利用的份

36、額：表示本級的余速動能 1 物理意義： ：蒸汽帶入動葉柵的動能； ：蒸汽帶出動葉柵的動能； ：蒸汽在動葉柵中因理 想焓降hb而造成的實際動能的增加。 2 1 2 G c 2 2 2 G c 22 21 2 () G ww (二二) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)）蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)） * )1 ( tmn hh 2 2 2 12 c h 量被下一級利用的余速能 ) 2 ( 2 0 0 * c hh tt 級余速動能的份額。：表示在本級利用上一 0 。被下一級所利用的份額：表示本級的余速動能 1 *2 )1 ( nn hh ) 2 ( 2 0 0 * c hh nn * tmb hh *2 )1 ( bb hh ) 2 ( 2 1 * w hh bb 2 2 2 2 c hc 級的輪周有效比焓降： 2 2 0 0 2 cbntu hhhh c h ）（3 級的熱力過程線級的熱力過程線 ( (二二) ) 蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)）蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率（續(xù)） a) a) 帶反動度的沖動級帶反動度的沖動級b) b) 純沖動級純沖動級 級的熱力過程線級的熱力過程線 級的輪周效率級的輪周效率 定義