汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程

1、 第一章 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 結(jié)構(gòu)上： 級(jí)的概念： 作用上： 能量觀點(diǎn)上： 第一節(jié) 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)一、基本假設(shè)和基本方程： （一）基本假設(shè)： 1 、穩(wěn)定流動(dòng) 2、一元流動(dòng) 3、絕熱流動(dòng) （二）基本方程： 1、狀態(tài)及過程方程： 2、連續(xù)性方程： 3、能量守恒方程：二、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程： （一）蒸汽的滯止?fàn)顟B(tài)： 21*001 121tcktkp vp v22100 01 1212tccktkp vpv01001 11kttkhhp vpvph c T1kRpKc （二）噴嘴出口汽流速度： 等比熵過程出口理想速度1tc （三）噴嘴速度系數(shù)及動(dòng)能損失： 噴嘴速度系數(shù) 的影響因素： 噴嘴中的能量

2、損失及能量損失系數(shù)：11tcc（四）噴嘴中的臨界條件和噴嘴臨界壓力比：kRTpkddpadkpdppddpak得常數(shù)由等熵方程0根據(jù)能量守恒的結(jié)論得: 112121222*022*0*02000*02200kakacpkkcpkkhchch *0*02*02*0212121211pkkakckackkcaccrcrcr有時(shí)，有當(dāng)1*0*0*0*0*0*0*0121212kkcrcrkcrcrkcrcrcrcrcrkpppppkppkpkkc根據(jù)等熵流動(dòng)有：得又由過熱蒸汽 K=1.3 飽和蒸汽 K=1.135 546. 0cr577. 0cr （五）通過噴嘴的蒸汽流量： 理想流量： 實(shí)際流量：

3、流量系數(shù) 由實(shí)驗(yàn)曲線查取：ntGnGn (六)蒸汽在噴嘴斜切部分的膨脹： 當(dāng)汽流在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹時(shí)，流速要大于當(dāng)?shù)匾羲?，而且汽流方向也?huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，角度不再沿著原出汽角1。11111 111111111121sin11sin1kckckknncckv ckkv ccvcv、及 、 分別為噴嘴喉部（臨界條件處）及出口處的蒸汽速度和比容汽流方向偏轉(zhuǎn)角度角度計(jì)算：三、蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)： （一）反動(dòng)度 ： 沖動(dòng)級(jí)與反動(dòng)級(jí)的區(qū)別： 沖動(dòng)級(jí)： =0.050.3 反動(dòng)級(jí)： =0.40.6mmmm （二）蒸汽在動(dòng)葉中的熱力過程： 由于結(jié)構(gòu)上的相似，導(dǎo)致蒸汽在動(dòng)葉中的熱力過程與噴嘴中的熱力過程也相似。區(qū)別

4、在于噴嘴是靜止的，而動(dòng)葉是轉(zhuǎn)動(dòng)的，如果以相對(duì)速度討論，則動(dòng)葉內(nèi)就適用噴嘴的全部結(jié)論了。 （三）動(dòng)葉的通流能力：四、蒸汽在級(jí)內(nèi)流動(dòng)的基本公式：212111221*221*2*2*1whhwhwhhhctmbtmttmntmt第二節(jié) 級(jí)的輪周效率和最佳速度比 第二節(jié) 級(jí)的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形和輪周效率： （一 ）速度三角形 在描述蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉的 過程中，使用速度三角形。 1、動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形： 2、動(dòng)葉出口速度三角形： （二）輪周功率： 單位質(zhì)量蒸汽流經(jīng)一級(jí)所作 輪周功Wu包括三部分：根據(jù)級(jí)的能量平衡計(jì)算輪周功：212212122122cwwc12蒸汽動(dòng)能熱能轉(zhuǎn)換而增加的動(dòng)能蒸汽帶

5、走的能量21022utnbcwchhhh 二、輪周效率及其與速度比的關(guān)系 （一）輪周效率： 本級(jí)輪周功 ： 本級(jí)理想可用能量 ：輪周效率的物理意義：（二）輪周效率與速度比的關(guān)系： 1、純沖動(dòng)級(jí)的輪周效率與速度比的關(guān)系： uw0E1122212211112coscoscos2cos1cosutu cccxx輪周效率與速度比關(guān)系的物理意義 ： 純沖動(dòng)級(jí)輪周效率余速利用對(duì)最佳速度比的影響：21122112222111cos2cos1cos12cos11121coscosaauaaaaaaopxxccxxxxxKK K 2、反動(dòng)級(jí)的輪周效率和速度比的關(guān)系 3、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)：沖動(dòng)級(jí)與反動(dòng)級(jí)的速度三角

6、的區(qū)別： 3、影響輪周效率的其它因素： （1）噴嘴出汽角 ： （2）動(dòng)葉出口角 ： （3）動(dòng)葉進(jìn)口角 ：三、速度級(jí)及其輪周功率、輪周效率： （一）速度級(jí)的作用及特點(diǎn)： （二）輪周功率、效率和最佳速比：1121 （三）速度級(jí)的熱力過程：第四節(jié) 葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特性尺寸參數(shù)：尺寸參數(shù)：平均直徑、葉片高度、葉柵節(jié)距、葉柵寬度、葉型玄長(zhǎng)、出口邊厚度、進(jìn)口邊寬度；與汽道形狀和汽流方向有關(guān)的角度：與汽道形狀和汽流方向有關(guān)的角度：進(jìn)、出口汽流角度，葉柵安裝角、葉型進(jìn)汽角、葉型出口角、汽流沖角二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇（一）、葉柵類型的選擇（二）、汽流出口角1和2的選擇（三）、葉片個(gè)數(shù)和高度的選

7、擇（四）、葉片寬度的選擇三、反動(dòng)度的選擇四、噴嘴柵尺寸的確定： (一)噴嘴型式的確定: 根據(jù)噴嘴前后壓力比 大小: (二)噴嘴柵尺寸與流量關(guān)系方程式: 當(dāng)汽流作亞音速流動(dòng)時(shí):1*0pnp,nncnnc當(dāng)時(shí) 采用漸縮噴嘴當(dāng)小于較多時(shí) 采用縮放噴嘴n nmz tedn1n1lsinl sinnnnmAnz Azte dn1lsinnmAe d11111111111sinsinsin,sinntnntnn n nntntn n nntn nntnnntG vA cAz t lG vc z t lc e d lG vle d c 當(dāng)汽流作音速或超音速流動(dòng)時(shí): *00.648*0sin1pGAncnvA

8、nclncedm*000.648ncrGAnp n1lsinn crcrmAe d11111sinsincr crttcc222sin22bGvA wttb bG vtblbe d wtbb 五、動(dòng)葉柵尺寸的確定： （一）動(dòng)葉柵出口連續(xù)性方程：（二）蓋度：bntrbntrbbllllB tgB 圓柱形圍帶:圓錐形圍帶:為動(dòng)葉的寬度為圍帶傾角對(duì)于短葉柵，不應(yīng)大于對(duì)于長(zhǎng)葉柵，不應(yīng)大于六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定：（一）級(jí)的動(dòng)、靜葉柵的面積比：1122bncAfA 211111122cos 12111maammmmf 對(duì)于直葉片級(jí)20% 40%,1.7 1.41mf 對(duì)于扭葉片級(jí)5% 20%,1.85 1

9、.65mf （二）級(jí)內(nèi)間隙：對(duì)于復(fù)速級(jí)3% 8%m :1: 1.6 1.45 : 2.6 2.35 : 4 3.2nbgbbffff第五節(jié) 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失一、葉柵氣動(dòng)特性：二、葉柵損失：（一）、葉型損失：1、附面層中的磨檫損失：2、附面層分離引起的渦流損失：3、出口邊的尾跡損失：4、沖波損失：（二）、端部損失：1、端部附面層磨檫損失：2、二次流損失：三、影響葉柵損失的因素：（一）、影響葉型損失的因素：1、相對(duì)節(jié)距的影響：2、安裝角的影響：3、汽流角和沖角的影響：4、馬赫數(shù)的影響：5、雷諾數(shù)的影響：6、葉型幾何參數(shù)的影響：（二）、影響端部損失的因素：1、相對(duì)葉高的影響： 2、葉型型式的影

10、響：3、汽流進(jìn)口角的影響：4、相對(duì)節(jié)距的影響：5、馬赫數(shù)的影響：6、蓋度的影響：四、環(huán)形葉柵的特性：（一）、汽流特性：（二）、損失特性： 2000.7bblhEEd 2210.70.7bbld式中為能量損失系數(shù)， 五、減少葉柵損失的方法：（一）、采用后加載葉型：（二）、采用彎扭葉片：（三）、采用子午面型線噴嘴：（四）、降低葉片表面的粗糙度：（五）、減少端部二次流的方法：第七節(jié) 級(jí)的二維和三維熱力設(shè)計(jì)一、汽輪機(jī)級(jí)熱力設(shè)計(jì)面臨的問題：1、沿葉高圓周速度不同 引起的損失：111tmr2）速度比：1）2、沿葉高節(jié)距不同引起的損失：3、軸向間隙中徑向流動(dòng)引起的損失： 1）柵距不同： 2）離心力場(chǎng)的存在：

11、扭葉片級(jí)研究的主要問題：扭葉片級(jí)研究的主要問題： 如何根據(jù)中徑基元級(jí)的參數(shù)來確定沿葉高其他基元級(jí)的各項(xiàng)參數(shù)，以及不同直徑上各基元級(jí)之間的關(guān)系基元級(jí)：在級(jí)的某一直徑上截取一個(gè)微元葉高dr的級(jí)根據(jù)直葉片理論，只要合理選擇m、xa、2、2、及、，在已知p0、t0、p2的情況下，就可計(jì)算中徑基元級(jí)的速度三角二、級(jí)的蒸汽流動(dòng)方程式：22cossin1lllllulcpccrrRcl蒸汽微元體完全徑向平衡方程式：基元級(jí)示意圖基元級(jí)示意圖分速及分速之間的關(guān)系示意圖分速及分速之間的關(guān)系示意圖微元體受力示意圖微元體受力示意圖微元體所受徑向力有：微元體所受徑向力有：1 1、徑向靜壓差：、徑向靜壓差：2 2、C C

12、u u產(chǎn)生的離心力：產(chǎn)生的離心力：3 3、 C Cl l產(chǎn)生的離心力的徑向分量：產(chǎn)生的離心力的徑向分量：4 4、 子午向加速度產(chǎn)生的慣性力的徑向分量：子午向加速度產(chǎn)生的慣性力的徑向分量：prdrd dzr2ucmr2coslllcmRsinlldcmd22cossin0llllulpcdccmmmrdrd dzrRdrlllldcdcdcdlcddlddlmrdrd dz22cossin1lllllulcpccrrRcl單位質(zhì)量流體徑向靜壓差為：三、簡(jiǎn)單徑向平衡法：（一）、理想等環(huán)量流型：1、流型特點(diǎn)：21purdcdr1111dpc dc 110uurdcdcr對(duì)上式積分，得1uc r 常數(shù)

13、 2uc r 常數(shù)流型特點(diǎn)：2、參數(shù)沿徑向的變化規(guī)律：11tantanrrrr 1121tantan1rrrrurrrrurc（1）噴嘴出汽角變化規(guī)律的：（2）動(dòng)葉進(jìn)汽角變化規(guī)律的： 211rrrr 2221111cossinrrrrrr 22222222tantanzurzruuurrcccrcccr2221tantanrrrrrurrrurrrr（3）動(dòng)葉出汽角變化 規(guī)律的：（4）動(dòng)葉出口方向角 變化規(guī)律的：（5）反動(dòng)度變化規(guī)律的：汽流速度與壓力變汽流速度與壓力變 化關(guān)系示意圖化關(guān)系示意圖各項(xiàng)參數(shù)變各項(xiàng)參數(shù)變 化規(guī)律化規(guī)律3、等環(huán)量級(jí)的特點(diǎn)：（二）、等1角流型：2112110crucddc

14、rc211cosrc12cos1uc12cos1zc常數(shù)常數(shù)常數(shù) 22cos11rrrr （三）、等密流流型：1 1zc常數(shù)，即1 10zrc22zc常數(shù)，即220zrc四、完全徑向平衡法：（一）、問題的提出：（二）、完全徑向平衡的 設(shè)計(jì)方案：1、流線計(jì)算：2、徑向平衡計(jì)算：3、逐次逼近計(jì)算：4、級(jí)后參數(shù)計(jì)算：222()itirijirrrr rjm(tan)(tan)(tan)(tan)ijirlijlirlitliritirrrrr（三）、可控渦流型：1、子午流線型對(duì)反動(dòng)度的影響：2、可控渦流型的特點(diǎn)：五、葉柵的全三維設(shè)計(jì)：第五節(jié) 級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失和級(jí)效率一、級(jí)內(nèi)損失： （一）噴嘴損失 （二）葉高損失： （三）撞擊損失：2nbchhh、動(dòng)葉損失、余速損失： （四）扇形損失： （五）葉輪摩檫損失： （六）部分進(jìn)汽損失： 1、鼓風(fēng)損失： 2、斥汽損失： （七）濕汽損失： 1、濕汽損