汽輪機(jī)-級第一部分

1、l基本概念l蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)的流動和能量轉(zhuǎn)換l蒸汽在動葉柵內(nèi)的流動和能量轉(zhuǎn)換l級的分類和輪周效率l級內(nèi)損失、效率和功率一 汽輪機(jī)的級、級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 ：靜葉柵動葉柵是汽輪機(jī)作功的最小單元。 能量轉(zhuǎn)換的主要部件是一組噴管和一圈動葉，由它們組合而成的工作單元，稱為汽輪機(jī)的一個“級”。1-靜葉柵（噴嘴）2-動葉柵3-隔板4-葉輪5-主軸柵：編豎木也00截面：噴嘴進(jìn)口截面；11截面：噴嘴與動葉之間截面(噴 嘴出口、動葉進(jìn)口)；22截面：動葉出口截面；各截面上的參數(shù)分別以下標(biāo) 0、1、2表示。如： 噴嘴進(jìn)口壓力； 噴嘴出口溫度， 動葉進(jìn)口溫度。0p1t 動葉平均直徑處的圓周速度 C1 噴嘴出口速度（動

2、葉進(jìn)口絕對速度 ） 動葉進(jìn)口的相對速度 動葉出口的相對速度 動葉出口絕對速度 60bd nu112211cos2ucucw1111sinarcsinwcu1w2w2c2222222coscwuuw2222sinarcsinwc 噴嘴理想焓降 動葉理想焓降 級理想焓降 噴嘴滯止理想焓降 級滯止理想焓降 nhbhth0nh0th2200chc2222chc初速能余速損失20uhhcbnthhh輪周有效焓降 輪周損失 具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)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(zhuǎn)化為高速汽流的動能，然后進(jìn)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(zhuǎn)，

3、將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。 汽流動汽流動能能噴嘴內(nèi)噴嘴內(nèi)動葉內(nèi)動葉內(nèi)熱能機(jī)械能汽輪機(jī)bnbtbmhhhhh*)1 (tmnhh*tmbhh級反動度定義：蒸汽在動葉汽道內(nèi)膨脹時所降落的理想焓降和整個級的滯止理想焓降之比。 反動度是衡量蒸汽在動葉片內(nèi)膨脹的。反動度沿葉高是變化的。平均反動度：動葉平均直徑截面上的理想焓降。 當(dāng)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(chǎn)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(jī)的級所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動葉通道時其動能的變化量。而這種級稱為沖動級l 沖 動 級 有 三 種 不 同 的 形 式 ： ：

4、通常把反動度等于零的級稱為純沖動級。對于純沖動級來說， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出動葉有速度C ,具有一定的動能 C未被利用而損失，稱這種損失為余速損失，用 表示。 為了提高級的效率，通常，沖動級也帶有一定的反動度（ = 0.05 0.20 ) ，這種級稱為帶反動度的沖動級，它具有作功能力大、效率高的特點。 1p2pbh*nh*th2ch 由一組靜葉柵和安裝在同一葉輪上的兩列動葉柵及一組介于第一、二列動葉柵之間、固定在汽缸上的導(dǎo)向葉柵導(dǎo)向葉柵所組成的級，稱為復(fù)速級。目的：第一列動葉柵通道流出汽流，其流速還相當(dāng)大，為了利用這一部分動能，在第一列動葉柵之后裝上一列導(dǎo)向葉柵以改變汽流的方向，

5、使之順利進(jìn)入第二列動葉柵通道繼續(xù)作功。復(fù)速級也采用一定的反動度。復(fù)速級具有作功能力大的特點。 當(dāng)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(chǎn)生一個沖動力，后者會對葉片產(chǎn)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。 通常把反動度 = 0.5的級稱為反動級（動葉和噴嘴型線相同）。對于反動級來說，蒸汽在靜葉和動葉通道的膨脹程度相同，即是 ， 。反動級是在沖動力和反動力同時作用下作功。21pp *21*tnbhhh純沖動級帶反動度的沖動級（沖動級）反動級噴嘴漸縮漸縮漸縮動葉流道截面不變，動葉流動損失大汽道橫截面沿汽流方向有所收縮漸縮作用力沖

6、動力主要是沖動力沖動力、反動力做功能力大較大較小效率低有所提高高l速度級速度級：以利用氣流的速度為主 ，如復(fù)速級l壓力級：壓力級：以利用汽輪機(jī)內(nèi)分配給該級的壓力降或焓降為主 ，如單列沖動級和單列反動級l調(diào)節(jié)級：調(diào)節(jié)級：隨著負(fù)荷變化，級內(nèi)通流面積發(fā)生變化的級，如 采用噴嘴配氣的第一級 蒸汽在汽輪機(jī)中的運(yùn)動非常復(fù)雜 蒸汽有黏性，運(yùn)動時，密度發(fā)生變化，所以，汽輪機(jī)中的工質(zhì)是黏性、可壓縮流體； 蒸汽在靜葉柵和動葉柵流道中作三元非定常流動，也就是說：流道內(nèi)任何一點的參數(shù)（壓力、溫度、速度、密度等），不僅是空間的函數(shù)，而且是時間的函數(shù)。 目前，人們無法完全按照蒸汽的實際流動狀況進(jìn)行級的氣動力學(xué)計算。因此，

7、在實際計算前，考慮決定蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)流動的主要因素，略去次要因素，作一些假設(shè)。 1.蒸汽在級內(nèi)的流動是定常流動（穩(wěn)定），即任何一點參數(shù)（壓力、溫度、速度、密度等）不隨時間的變化。在穩(wěn)定工況下運(yùn)行（功率和蒸汽參數(shù)變化不大時），可近似認(rèn)為是定常的。 2.蒸汽在級內(nèi)流動是一元的。適用于葉片相對高度較短的葉片 。 3.蒸汽在級內(nèi)流動過程是絕熱的。即認(rèn)為級內(nèi)蒸汽與外界無熱交換，這一條件在汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時是滿足的。 4.在考慮作用于流體上的力時，略去黏性力，但要考慮計算由于黏性力的存在所造成的速度下降。即：略去黏性力的當(dāng)?shù)赜绊懀紤]其歷史積累的影響。 連續(xù)方程： 連續(xù)方程是質(zhì)量守恒定律的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。

8、 在定常一元流動下，通過1-1截面的質(zhì)量流量和通過2-2截面的質(zhì)量流量相等。 連續(xù)方程的微分形式式中： 密度，c速度，A面積，v比容constvAcAcGG210vdvcdcAdA1122G1G2連續(xù)方程、能量方程、狀態(tài)方程能量方程：能量方程式能量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。對于絕熱、定常流動、無熱源流進(jìn)系統(tǒng)的能量，必須等于離開系統(tǒng)的能量。式中: 、 蒸汽進(jìn)入和流出系統(tǒng)的焓值； 、 蒸汽進(jìn)入和流出 系統(tǒng)時的速度；w蒸汽通過系統(tǒng)時對外界所作的機(jī)械功 。wchch222112000h1h0c1cw h1 c1 h0 c0 理想氣體的狀態(tài)方程式： 式中：p絕對壓力；v蒸汽比容；T熱力學(xué)溫度；R蒸汽氣體常數(shù)，R461.5 J/