汽輪機(jī)原理培訓(xùn)課程課件

汽輪機(jī)原理

SteamTurbineTheory

機(jī)械學(xué)院熱能與環(huán)境工程研究所汽輪機(jī)原理

SteamTurbineTheory機(jī)械學(xué)1緒論汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也用來直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。緒論汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也2一、汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)抽汽背壓式汽輪機(jī)多壓式汽輪機(jī)一、汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分33、按主蒸汽壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.12~1.5中壓汽輪機(jī)2~4高壓汽輪機(jī)6~10超高壓汽輪機(jī)12~14亞臨界壓力汽輪機(jī)16~18超臨界壓力汽輪機(jī)>22.1超超臨界壓力汽輪機(jī)>32二、汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法汽輪機(jī)型號(hào)的組成為：3、按主蒸汽壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)04ΔXX-XX-XX變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī),主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538oC,再熱蒸汽溫度538oC。汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表：代號(hào)型式代號(hào)型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動(dòng)式CC兩次調(diào)整抽汽式HN核電汽輪機(jī)ΔXX-XX-XX變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率型式5第一章汽輪機(jī)級的工作原理級是汽輪機(jī)中最基本的工作單位級由靜葉柵（噴嘴柵）和動(dòng)葉柵組成本章著重闡述單級汽輪機(jī)的工作原理第一章汽輪機(jī)級的工作原理級是汽輪機(jī)中最基本的工作單位6第一節(jié)蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)基本假設(shè)（1）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是穩(wěn)定流動(dòng)（2）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是一元流動(dòng)（3）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是絕熱流動(dòng)第一節(jié)蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)基本假設(shè)7基本方程式（1）狀態(tài)方程——pv=RT（2）等熵過程方程——pvk=常數(shù)（3）連續(xù)性方程——Gv=Ac（4）能量守恒方程——基本方程式（1）狀態(tài)方程——pv=RT（2）等熵過程方程—8噴嘴中的熱力過程P0,P1分別是噴嘴進(jìn)出口壓力。理想熱力過程從0→1。實(shí)際熱力過程是0→2。0*點(diǎn)是0的滯止參數(shù)點(diǎn)。hsh1p112h1t?hn?hc00p0P0*0*h0h0*噴嘴中的熱力過程P0,P1分別是噴嘴進(jìn)出口壓力。hsh1p19蒸汽滯止和噴嘴出口參數(shù)計(jì)算蒸汽滯止和噴嘴出口參數(shù)計(jì)算10噴嘴出口汽流速度的計(jì)算噴嘴出口的理想速度c1t為：噴嘴實(shí)際出口速度為：噴嘴速度系數(shù)動(dòng)能損失為：噴嘴出口汽流速度的計(jì)算噴嘴實(shí)際出口速度為：噴嘴速度系數(shù)動(dòng)能損11噴嘴動(dòng)能損失滯止理想比焓降噴嘴的能量損失系數(shù)：與蒸汽之比噴嘴動(dòng)能損失滯止理想比焓降噴嘴的能量損失系數(shù)12噴嘴截面積的變化規(guī)律噴嘴截面積的變化規(guī)律13噴嘴中的臨界狀態(tài)噴嘴中的臨界狀態(tài)14臨界壓力比

只取決于蒸汽本身的性質(zhì)，與噴嘴的結(jié)構(gòu)無關(guān)。對于過熱蒸汽：對于干飽和蒸汽：臨界壓力比15噴嘴中的蒸汽流量（1）理想情況下，當(dāng)噴嘴前后的壓力比大于臨界壓力比時(shí)，由連續(xù)性方程有：實(shí)際流量：噴嘴中的蒸汽流量實(shí)際流量：16稱為噴嘴流量系數(shù)，它主要與蒸汽狀態(tài)及蒸汽在噴嘴中的膨脹程度有關(guān)。（2）當(dāng)噴嘴前后的壓力比小于或等于臨界壓力比時(shí)，通過噴嘴的流量將保持不變，即為臨界流量：實(shí)際臨界流量：對于過熱蒸汽，對于飽和蒸汽，稱為噴嘴流量系數(shù)，它主要與蒸汽狀態(tài)及蒸汽17由以上分析可知，通過噴嘴的最大蒸汽流量（即臨界流量），在噴嘴出口面積和蒸汽性質(zhì)確定后，只與蒸汽的初參數(shù)有關(guān)；只要初參數(shù)已知，則通過噴嘴的臨界流量即為定值。5、彭臺(tái)門系數(shù)β

當(dāng)噴嘴進(jìn)出口壓力比處于某個(gè)數(shù)值時(shí)，其相應(yīng)的流量Gn與同一初狀態(tài)下的臨界流量Gnc之比值稱為流量比，也稱為彭臺(tái)門系數(shù)，記為β。由以上分析可知，通過噴嘴的最大蒸汽流量（即臨界流186、蒸汽在斜切部分的膨脹p0ptαtct如圖所示，AB為漸縮噴嘴的出口截面，即吼口截面，ABC即為斜切部分。當(dāng)噴嘴出口壓力p1大于臨界壓力p1c時(shí)，蒸汽在斜切部分不發(fā)生膨脹。但當(dāng)p1d<p1<p1c時(shí)汽流將在斜切部分發(fā)生膨脹。汽流在斜切部分膨脹時(shí)將使汽流出口速度大于音速，同時(shí)汽流的方向也將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。p1d為極限壓力：特征線與AC重合時(shí)的出口壓力。6、蒸汽在斜切部分的膨脹p0ptαtct如圖所示，19擾動(dòng)的等壓線，即汽流膨脹的特征線，也稱馬赫錐母線。為馬赫角：特征線與汽流流動(dòng)方向的夾角。擾動(dòng)的等壓線，即汽流膨脹的特征線，也稱馬赫錐母線。20蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)

蒸汽在噴嘴中從壓力p0膨脹到出口壓力p1，以速度c1流向動(dòng)葉柵。當(dāng)蒸汽通過動(dòng)葉時(shí)，一般還要繼續(xù)膨脹，壓力由p1降到p2.如圖所示級的熱力過程，則此時(shí)級的滯止理想比焓降Δht*為：sh0*021P0*P0P1P2Δhn*Δht*Δhb’?hb近似認(rèn)為與?h‘b相等蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)蒸汽在噴嘴中從壓力p021——?jiǎng)尤~內(nèi)理想比焓降Δhb與級滯止理想比焓降Δht*之比，表示蒸汽在動(dòng)葉內(nèi)的膨脹程度。1、反動(dòng)度ΩmΩm=0時(shí)稱為純沖動(dòng)級Ωm=0.5時(shí)稱為典型反動(dòng)級2、動(dòng)葉出口的速度計(jì)算由能量平衡方程可知：由于存在不可逆損失，則動(dòng)葉出口實(shí)際相對速度為：動(dòng)葉速度系數(shù)——?jiǎng)尤~內(nèi)理想比焓降Δhb與級滯止理想比焓22這樣蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉時(shí)的能量損失：其能量損失系數(shù)是：小結(jié)：對蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中流動(dòng)的分析對整個(gè)汽輪機(jī)原理的學(xué)習(xí)來說，是最基本同時(shí)又是最重要的，必須深刻理解其熱力過程，牢固掌握各個(gè)計(jì)算關(guān)系式及其物理意義。這樣蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉時(shí)的能量損失：其能量損失系數(shù)是：小結(jié)：23第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形u——?jiǎng)尤~的圓周速度c1、w1、u構(gòu)成動(dòng)葉柵的進(jìn)口速度三角形，c2、w2、u構(gòu)成動(dòng)葉柵的出口速度三角形。則各個(gè)速度矢量之間的關(guān)系式為：第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形u——?jiǎng)尤~的24當(dāng)蒸汽以速度c2離開本級時(shí)，蒸汽所帶走的動(dòng)能不能本級利用，稱為該級余速損失。在多級汽輪機(jī)中，前一級的余速損失?？梢圆糠只蛉勘幌乱患壦?。用余速利用系數(shù)μ1表示被利用的部分，則為：當(dāng)蒸汽以速度c2離開本級時(shí)，蒸汽所帶走的動(dòng)能不25二、輪周功率和輪周功單位時(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所做的機(jī)械功，稱為輪周功率。根據(jù)動(dòng)量守恒，葉片對蒸汽周向力為：二、輪周功率和輪周功單位時(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所26則輪周功率為：1kg蒸汽產(chǎn)生的有效功，稱為級的做功能力，為：

由上式可以看出：單位蒸汽流量在一級內(nèi)所做輪周功等于沖動(dòng)力作功和反動(dòng)力作功之和。沖動(dòng)力作功反動(dòng)力作功則輪周功率為：1kg蒸汽產(chǎn)生的有效功，稱為級的做功能力，為：27級的輪周效率和最佳速度比蒸汽在級內(nèi)的焓降計(jì)算公式級的輪周效率和最佳速度比蒸汽在級內(nèi)的焓降計(jì)算公式28級的有效焓降等于級的做功能力。輪周效率和速度比的定義根據(jù)能量平衡，級的有效焓降為單位蒸汽量流過某級所產(chǎn)生的輪周功與蒸汽在該級中理想可用能之比，稱為該級的輪周效率。級的有效焓降等于級的做功能力。根據(jù)能量平衡，級的有效焓降為29速度比x1=u/c1——反映了余速損失的大小假想速度比xa=u/ca,其中假想速度輪周效率與噴嘴能量損失、動(dòng)葉能量損失和余速損失有關(guān)。能量損失與速度系數(shù)有關(guān)。葉柵確定以后，速度系數(shù)也就確定。余速損失最小，輪周效率最大，如下圖。速度比x1=u/c1——反映了余速損失的大小假想速度比xa=30汽輪機(jī)原理培訓(xùn)課程課件31輪周效率與速度比之間的關(guān)系純沖動(dòng)級的最佳速度比輪周效率與速度比之間的關(guān)系純沖動(dòng)級的最佳速度比32反動(dòng)級的最佳速度比所以：則由可得：反動(dòng)級的最佳速度比所以：則由33速度級（復(fù)速級）的最佳速度比為便于分析，對速度級做如下假設(shè)：（1）蒸汽只在噴嘴中膨脹（2）在級中沒有能量損失（3）各個(gè)進(jìn)出口角度相等經(jīng)過同樣的分析可以得到：最佳假想速度比為速度級（復(fù)速級）的最佳速度比為便于分析，對速度級做如下假設(shè)：34葉柵幾何特性（p49~50)一、部分進(jìn)汽度的定義在確定噴嘴的尺寸之前，首先應(yīng)根據(jù)噴嘴前后壓力比的大小確定噴嘴的型式葉柵幾何特性（p49~50)一、部分進(jìn)汽度的定義在確定35二、流管的計(jì)算截面、葉高或?qū)挾?、n>cr2、cr>

n>1d3、n<1d二、流管的計(jì)算截面、葉高或?qū)挾?、cr>n>1d36三、長葉片級的設(shè)計(jì)1、葉片徑高比和相對節(jié)距的定義8~10的葉片就成為長葉片，其特點(diǎn)為：（1）圓周速度沿葉高不同，氣流沖擊背弧或凹?。唬?）葉柵存在最佳相對節(jié)距，大于或小于（x1）op造成損失；（3）c1較c0、c2要大得多，受c1u離心力產(chǎn)生徑向壓力梯度的影響，p1沿葉高是增加的，徑向流動(dòng)產(chǎn)生損失；三、長葉片級的設(shè)計(jì)1、葉片徑高比和相對節(jié)距的定義8~1037綜合以上特點(diǎn)，可知長葉片要按二元或三元流進(jìn)行設(shè)計(jì)2、二元流設(shè)計(jì)（簡單徑向平衡法cr=0）（1）理想等環(huán)量流型（cz=const→c1ur=const）（2）等1角流型(cos1=c1u/c1=const→c1urcos1=const）3、完全徑向平衡法（1）三元流流型（2）可控渦流型（反動(dòng)度沿葉高可按需要進(jìn)行控制）綜合以上特點(diǎn)，可知長葉片要按二元或三元流進(jìn)行設(shè)計(jì)2、二元流設(shè)38第四節(jié)級內(nèi)各項(xiàng)損失和級效率一、級內(nèi)損失1、噴嘴能量損失、動(dòng)葉能量損失和余速損失噴嘴能量損失和動(dòng)葉能量損失又稱為葉柵損失，葉柵損失又可分（1）葉型邊界層的磨擦損失（2）邊界層脫離引起的渦流損失（3）尾跡損失（4）流道中有超音速時(shí)可能存在激波損失2、葉高損失第四節(jié)級內(nèi)各項(xiàng)損失和級效率一、級內(nèi)損失393、撞擊損失4、扇形損失5、葉輪摩擦損失6、部分進(jìn)汽損失（1）鼓風(fēng)損失（2）斥汽損失3、撞擊損失4、扇形損失5、葉輪摩擦損失6、部分進(jìn)汽損失407、濕汽損失hx8、漏汽損失h二、級效率級的有效焓降7、濕汽損失hx二、級效率41第二章多級汽輪機(jī)本章主要討論多級汽輪機(jī)中蒸汽的進(jìn)、排汽損失，軸向推力以及軸封系統(tǒng)等問題第二章多級汽輪機(jī)本章主要討論多級汽輪機(jī)中蒸汽的進(jìn)、排汽損失42第一節(jié)多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性及其特點(diǎn)一、多級汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1、多級汽輪機(jī)每級的焓降較小，有可能使速度比設(shè)計(jì)在最佳速度比附近，同時(shí)c1小、u也小，即直徑小，葉高或部分進(jìn)汽度相應(yīng)大，這些都是效率增大；2、各級余速動(dòng)能可以部分的被利用；3、多級汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；4、由于重?zé)岈F(xiàn)象，多級汽輪機(jī)前面級的損失部分的被后面各級所利用。二、重?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)第一節(jié)多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性及其特點(diǎn)一、多級汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)43ΔhmactΔht’1Δht’2Δht’3Δht’4Δht，2Δht，3Δht，4Δhi，1Δhi，2Δhi，3Δhi，4Δhmaci在h-s圖上，等壓線沿著比熵增大的方向是逐漸擴(kuò)張的，所以，多級汽輪機(jī)中上一級損失的一部分可以在以后各級中得到利用的現(xiàn)象。無損失和有損失時(shí)的理想焓降分別為：重?zé)嵯禂?shù)為：ΔhmactΔht’1Δht’2Δht’3Δht’4Δht，44全機(jī)有效比焓降則全機(jī)的相對內(nèi)效率為：各級平均的相對內(nèi)效率：

從以上分析可知，重?zé)岈F(xiàn)象使全機(jī)的相對內(nèi)效率高于各級平均的相對內(nèi)效率。但并不是說α越大，全機(jī)的效率就越高。因?yàn)橹責(zé)岈F(xiàn)象的存在只不過是使多級汽輪機(jī)能回收其損失的一部分而已。全機(jī)有效比焓降則全機(jī)的相對內(nèi)效率為：各級平均的相對內(nèi)效率：45三、汽輪機(jī)裝置的評價(jià)指標(biāo)蒸汽的熱能內(nèi)功率Pi電功率Pel軸功率Pax1、汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率2、機(jī)械效率3、發(fā)電機(jī)效率則汽輪發(fā)電機(jī)組的相對和絕對電效率為：三、汽輪機(jī)裝置的評價(jià)指標(biāo)蒸汽的熱能內(nèi)功率Pi電功率Pel軸功464、汽耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的蒸汽量5、熱耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所需的熱量4、汽耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的蒸汽量5、熱耗率47第二節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽、排汽損失和熱力過程線一、進(jìn)汽損失進(jìn)汽速度40~60m/s，進(jìn)汽壓力損失p0=0.03~0.05p0。優(yōu)化閥的型線，使其帶擴(kuò)壓管，把部分蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。二、排氣損失凝汽機(jī)組的cex<100~120m/s，背壓機(jī)組cex<40~60m/s。

當(dāng)進(jìn)入排汽管的汽流速度較低，即M<0.3時(shí)，可以將蒸汽視為不可壓縮流體，對其進(jìn)出口建立能量平衡方程：第二節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽、排汽損失和熱力過程線一、進(jìn)汽損失48兩邊同除以，則有：靜壓恢復(fù)系數(shù)能量損失系數(shù)當(dāng)排汽管進(jìn)口汽流M>0.3時(shí)，就必須考慮其壓縮性，但仍然有：三、多級汽輪機(jī)的熱力過程線（p112~116)兩邊同除以，則有：靜壓恢復(fù)系數(shù)能量損失系數(shù)49第三節(jié)多級汽輪機(jī)的軸向推力及其平衡反動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向力有100~200T，沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向力有40~80T。一、沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向推力1、作用在動(dòng)葉上的軸向推力2、作用在葉輪輪面上的軸向推力第三節(jié)多級汽輪機(jī)的軸向推力及其平衡反動(dòng)式汽輪機(jī)的軸50隔板軸封漏汽量為通過平衡孔的漏汽量為動(dòng)葉根部軸向間隙處的漏汽量為如動(dòng)葉稍有漏氣，其流量平衡為(d

→

pd→Fz,2)隔板軸封漏汽量為通過平衡孔的漏汽量為動(dòng)葉根部軸向間隙處的漏汽513、作用在軸封凸肩上的軸向推力4、轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力二、軸向推力的平衡1、設(shè)置平衡活塞p1212、采用具有平衡孔的葉輪p1173、利用汽輪機(jī)分缸的反向平衡p1214、采用推力軸承3、作用在軸封凸肩上的軸向推力4、轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力二、軸向52第四節(jié)軸封及其系統(tǒng)一、軸封類型1、高低齒曲徑軸封；2、平齒光軸軸封。二、芬諾曲線等流量曲線第四節(jié)軸封及其系統(tǒng)一、軸封類型53芬諾曲線芬諾曲線54三、軸封漏汽量的計(jì)算1、最后一個(gè)齒隙的汽流速度低于臨界速度2、最后一個(gè)齒隙的汽流速度等于臨界速度三、軸封漏汽量的計(jì)算2、最后一個(gè)齒隙的汽流速度等于臨界速度55第三章汽輪機(jī)在變工況下的工作汽輪機(jī)噴嘴變工況級變工況機(jī)組變工況調(diào)節(jié)級變工況第三章汽輪機(jī)在變工況下的工作汽輪機(jī)噴嘴變工況56一、漸縮噴嘴的變工況

對于漸縮噴嘴，當(dāng)其初參數(shù)及出口面積不變時(shí)，通過噴嘴的流量為：ACBGGcrG1PcrP1P1=PcP在流量與出口壓力的關(guān)系曲線圖中，BC段近似于橢圓曲線，則：一、漸縮噴嘴的變工況對于漸縮噴嘴，當(dāng)其初參57β即為彭臺(tái)門系數(shù)，此時(shí)通過噴嘴的任意流量G可表示為：當(dāng)蒸汽的參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，噴嘴流量為：1、當(dāng)初壓不變時(shí)2、噴嘴前后壓力同時(shí)變化時(shí)流量錐的概念在實(shí)際計(jì)算中，大都采用圖解法計(jì)算流量，即使用流量錐或是流量網(wǎng)圖。假設(shè)最大初壓為p0m，相應(yīng)的最大臨界流量為G0mβ即為彭臺(tái)門系數(shù)，此時(shí)通過噴嘴的任意流量G可表示為：當(dāng)蒸汽的58m、1、0之間關(guān)系的三維顯示為流量錐，二維表示為流量網(wǎng)圖。（oad為等腰直角三角形）漸縮噴嘴流量錐如右圖所示。abdc相對初壓相對背壓m、1、0之間關(guān)系的三維顯示為流量錐，二維表59二、縮放噴嘴的變工況（極限壓力p132）1、當(dāng)初壓不變時(shí)二、縮放噴嘴的變工況（極限壓力p132）1、當(dāng)初壓不變時(shí)602、初終參數(shù)同時(shí)改變時(shí)2、初終參數(shù)同時(shí)改變時(shí)61三、汽輪機(jī)級的變工況噴嘴前、后壓力發(fā)生變化引起流量的變化。反之，當(dāng)流經(jīng)噴嘴的流量變化時(shí)，噴嘴和動(dòng)葉前后的壓力也要隨之變化，從而引起級內(nèi)各個(gè)參數(shù)發(fā)生變化。本節(jié)主要研究級中諸參數(shù)隨流量變化而變化的基本規(guī)律。（一）設(shè)計(jì)工況和變動(dòng)工況均為臨界工況1、噴嘴在臨界狀態(tài)2、動(dòng)葉在臨界狀態(tài)三、汽輪機(jī)級的變工況噴嘴前、后壓力發(fā)生變化引起流62若近似認(rèn)為，則有：用噴嘴參數(shù)表示則同理有：小結(jié)：當(dāng)級在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，不論臨界狀態(tài)是發(fā)生在噴嘴中還是動(dòng)葉中，其流量均與級前壓力成正比，而與級后壓力無關(guān)。當(dāng)c0變化不大若近似認(rèn)為，則有：用噴嘴參數(shù)表示則63（二）設(shè)計(jì)工況及變工況均為亞臨界狀態(tài)

當(dāng)級在亞臨界狀態(tài)下工作時(shí)，通過級的流量與級前、后的壓力均有關(guān)（二）設(shè)計(jì)工況及變工況均為亞臨界狀態(tài)當(dāng)級在亞臨界狀態(tài)64動(dòng)葉進(jìn)口的撞擊損失一、沖角（p50）正沖角時(shí)，氣流沖擊內(nèi)弧面；負(fù)沖角時(shí)，氣流沖擊動(dòng)葉的背弧面。級負(fù)荷變化，是由于流量變化，壓力和焓降隨之發(fā)生變化。于是發(fā)生沖擊損失。二、撞擊損失（p139）焓降增大，導(dǎo)致正沖角；焓降減小，導(dǎo)致負(fù)沖角。動(dòng)葉進(jìn)口的撞擊損失一、沖角（p50）正沖角時(shí)，氣流沖擊內(nèi)弧面65級內(nèi)反動(dòng)度的變化設(shè)計(jì)工況下的連續(xù)性方程焓降減小時(shí)的連續(xù)性方程，理論上有從p139b圖上可以看出，實(shí)際情況是因此，級的反動(dòng)度要增加。級內(nèi)反動(dòng)度的變化設(shè)計(jì)工況下的連續(xù)性方程焓降減小時(shí)的連續(xù)性方程66焓降減小，速度比增大，級內(nèi)反動(dòng)度增大；焓降增大，速度比減小，級內(nèi)反動(dòng)度減?。混式禍p小，速度比增大，級內(nèi)反動(dòng)度增大；67四、汽輪機(jī)級組的變工況（一）機(jī)組前、后壓力與流量的關(guān)系機(jī)組可以看作一個(gè)當(dāng)量噴嘴假設(shè)最大初壓為p0m，相應(yīng)的最大臨界流量為G0m級組前壓力的相對值級組后壓力的相對值相對流量級組臨界壓力比四、汽輪機(jī)級組的變工況（一）機(jī)組前、后壓力與流量的關(guān)系級組前68試驗(yàn)證明：工況變動(dòng)時(shí)，機(jī)組前后的壓力與流量的關(guān)系可用斯托多拉流量錐表示，即0、2、m組成流量錐；級數(shù)越多，機(jī)組的臨界壓力比就越小；初參數(shù)不同的同一級組具有相同的臨界壓力比。無窮級數(shù)的級組中各級均處于亞臨界時(shí)的流量比為佛留格爾公式，如下試驗(yàn)證明：無窮級數(shù)的級組中各級均處于亞臨界時(shí)的流量比為佛留格69亞臨界變工況的流量與機(jī)組前后壓力平方差的開方成正比。級組中的末級均到達(dá)臨界狀態(tài)：例如級組由三級組成,如圖示P0P1P2P3P4P5P6GⅠⅢⅡ?qū)Φ诙売校簛喤R界變工況的流量與機(jī)組前后壓力平方差的開方成正比。P0P170同理有：（二）機(jī)組壓力與流量公式的應(yīng)用條件1、通過同一級組中各級的流量相等；2、不同工況級組中各級的通流截面保持不變；3、通過各級的汽流是一股均質(zhì)流；4、佛留格爾公式只適用于無窮級數(shù)的情況，有限級數(shù)時(shí)的精確計(jì)算要考慮級組的臨界壓力比。同理有：（二）機(jī)組壓力與流量公式的應(yīng)用條件71五、汽輪機(jī)的配汽方式和調(diào)節(jié)級的變工況目前常用的配汽方式有：噴嘴配汽和節(jié)流配汽。（一）噴嘴配汽333322221G工作過程：主要特點(diǎn)：①機(jī)組在部分負(fù)荷時(shí)，效率較高。②機(jī)組的高壓部分在工況變化時(shí)溫度變化很大，從而引起較大的熱應(yīng)力。五、汽輪機(jī)的配汽方式和調(diào)節(jié)級的變工況目前常用的配汽方式有：噴72噴嘴調(diào)節(jié)級壓力與流量的關(guān)系分析過程中，為了突出調(diào)節(jié)級主要變工況特點(diǎn)首先對上頁所示的調(diào)節(jié)級的工作過程作如下假定：1）忽略調(diào)節(jié)級后溫度變化的影響，調(diào)節(jié)級后壓力P2正比于全機(jī)流量；2）各種工況下級的反動(dòng)度都等于零，p11=p21；3）四個(gè)調(diào)節(jié)汽門依次開啟，沒有重疊度；4）凡全開調(diào)節(jié)汽門后的噴嘴組前壓力均為p0不變。噴嘴組壓力分配曲線（158頁）噴嘴組流量分配曲線調(diào)節(jié)劑效率與流量的關(guān)系（160頁）調(diào)節(jié)級、系數(shù)，焓降反動(dòng)度、壓力反動(dòng)度和輪軸效率計(jì)算（162~163頁）噴嘴調(diào)節(jié)級壓力與流量的關(guān)系分析過程中，為了突出調(diào)節(jié)級73pG018765432調(diào)節(jié)級出口壓力線G10.8G0.4GGQULIMKNVJGⅡ簡化的調(diào)節(jié)級的壓力與流量的關(guān)系pG018765432調(diào)節(jié)級出口壓力線G10.8G0.4GG74（三）節(jié)流配汽工作過程：進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽都通過一個(gè)調(diào)節(jié)汽門，然后進(jìn)入汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)汽門控制流量大小。GP0,t0主汽門調(diào)節(jié)汽門汽輪機(jī)hsh0t0p0p”0p’0pc（三）節(jié)流配汽工作過程：進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽都通過一個(gè)調(diào)節(jié)汽75工作特點(diǎn)：1）機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)汽門中節(jié)流損失較大，使扣除進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失后的理想比焓降減小得較多。（節(jié)流效率ηth）2）沒有調(diào)節(jié)級，結(jié)構(gòu)比較簡單；3）在工況變動(dòng)時(shí)，各級比焓降變化不大，同時(shí)級前溫度變化也較小。工作特點(diǎn)：76演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！77汽輪機(jī)原理

SteamTurbineTheory

機(jī)械學(xué)院熱能與環(huán)境工程研究所汽輪機(jī)原理

SteamTurbineTheory機(jī)械學(xué)78緒論汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也用來直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。緒論汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，主要用作發(fā)電原動(dòng)機(jī)，也79一、汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)抽汽背壓式汽輪機(jī)多壓式汽輪機(jī)一、汽輪機(jī)的分類1、按工作原理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)2、按熱力特性分803、按主蒸汽壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.12~1.5中壓汽輪機(jī)2~4高壓汽輪機(jī)6~10超高壓汽輪機(jī)12~14亞臨界壓力汽輪機(jī)16~18超臨界壓力汽輪機(jī)>22.1超超臨界壓力汽輪機(jī)>32二、汽輪機(jī)型號(hào)的表示方法汽輪機(jī)型號(hào)的組成為：3、按主蒸汽壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)081ΔXX-XX-XX變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī),主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538oC,再熱蒸汽溫度538oC。汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表：代號(hào)型式代號(hào)型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動(dòng)式CC兩次調(diào)整抽汽式HN核電汽輪機(jī)ΔXX-XX-XX變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率型式82第一章汽輪機(jī)級的工作原理級是汽輪機(jī)中最基本的工作單位級由靜葉柵（噴嘴柵）和動(dòng)葉柵組成本章著重闡述單級汽輪機(jī)的工作原理第一章汽輪機(jī)級的工作原理級是汽輪機(jī)中最基本的工作單位83第一節(jié)蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)基本假設(shè)（1）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是穩(wěn)定流動(dòng)（2）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是一元流動(dòng)（3）蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)是絕熱流動(dòng)第一節(jié)蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)基本假設(shè)84基本方程式（1）狀態(tài)方程——pv=RT（2）等熵過程方程——pvk=常數(shù)（3）連續(xù)性方程——Gv=Ac（4）能量守恒方程——基本方程式（1）狀態(tài)方程——pv=RT（2）等熵過程方程—85噴嘴中的熱力過程P0,P1分別是噴嘴進(jìn)出口壓力。理想熱力過程從0→1。實(shí)際熱力過程是0→2。0*點(diǎn)是0的滯止參數(shù)點(diǎn)。hsh1p112h1t?hn?hc00p0P0*0*h0h0*噴嘴中的熱力過程P0,P1分別是噴嘴進(jìn)出口壓力。hsh1p186蒸汽滯止和噴嘴出口參數(shù)計(jì)算蒸汽滯止和噴嘴出口參數(shù)計(jì)算87噴嘴出口汽流速度的計(jì)算噴嘴出口的理想速度c1t為：噴嘴實(shí)際出口速度為：噴嘴速度系數(shù)動(dòng)能損失為：噴嘴出口汽流速度的計(jì)算噴嘴實(shí)際出口速度為：噴嘴速度系數(shù)動(dòng)能損88噴嘴動(dòng)能損失滯止理想比焓降噴嘴的能量損失系數(shù)：與蒸汽之比噴嘴動(dòng)能損失滯止理想比焓降噴嘴的能量損失系數(shù)89噴嘴截面積的變化規(guī)律噴嘴截面積的變化規(guī)律90噴嘴中的臨界狀態(tài)噴嘴中的臨界狀態(tài)91臨界壓力比

只取決于蒸汽本身的性質(zhì)，與噴嘴的結(jié)構(gòu)無關(guān)。對于過熱蒸汽：對于干飽和蒸汽：臨界壓力比92噴嘴中的蒸汽流量（1）理想情況下，當(dāng)噴嘴前后的壓力比大于臨界壓力比時(shí)，由連續(xù)性方程有：實(shí)際流量：噴嘴中的蒸汽流量實(shí)際流量：93稱為噴嘴流量系數(shù)，它主要與蒸汽狀態(tài)及蒸汽在噴嘴中的膨脹程度有關(guān)。（2）當(dāng)噴嘴前后的壓力比小于或等于臨界壓力比時(shí)，通過噴嘴的流量將保持不變，即為臨界流量：實(shí)際臨界流量：對于過熱蒸汽，對于飽和蒸汽，稱為噴嘴流量系數(shù)，它主要與蒸汽狀態(tài)及蒸汽94由以上分析可知，通過噴嘴的最大蒸汽流量（即臨界流量），在噴嘴出口面積和蒸汽性質(zhì)確定后，只與蒸汽的初參數(shù)有關(guān)；只要初參數(shù)已知，則通過噴嘴的臨界流量即為定值。5、彭臺(tái)門系數(shù)β

當(dāng)噴嘴進(jìn)出口壓力比處于某個(gè)數(shù)值時(shí)，其相應(yīng)的流量Gn與同一初狀態(tài)下的臨界流量Gnc之比值稱為流量比，也稱為彭臺(tái)門系數(shù)，記為β。由以上分析可知，通過噴嘴的最大蒸汽流量（即臨界流956、蒸汽在斜切部分的膨脹p0ptαtct如圖所示，AB為漸縮噴嘴的出口截面，即吼口截面，ABC即為斜切部分。當(dāng)噴嘴出口壓力p1大于臨界壓力p1c時(shí)，蒸汽在斜切部分不發(fā)生膨脹。但當(dāng)p1d<p1<p1c時(shí)汽流將在斜切部分發(fā)生膨脹。汽流在斜切部分膨脹時(shí)將使汽流出口速度大于音速，同時(shí)汽流的方向也將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。p1d為極限壓力：特征線與AC重合時(shí)的出口壓力。6、蒸汽在斜切部分的膨脹p0ptαtct如圖所示，96擾動(dòng)的等壓線，即汽流膨脹的特征線，也稱馬赫錐母線。為馬赫角：特征線與汽流流動(dòng)方向的夾角。擾動(dòng)的等壓線，即汽流膨脹的特征線，也稱馬赫錐母線。97蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)

蒸汽在噴嘴中從壓力p0膨脹到出口壓力p1，以速度c1流向動(dòng)葉柵。當(dāng)蒸汽通過動(dòng)葉時(shí)，一般還要繼續(xù)膨脹，壓力由p1降到p2.如圖所示級的熱力過程，則此時(shí)級的滯止理想比焓降Δht*為：sh0*021P0*P0P1P2Δhn*Δht*Δhb’?hb近似認(rèn)為與?h‘b相等蒸汽在動(dòng)葉中的流動(dòng)蒸汽在噴嘴中從壓力p098——?jiǎng)尤~內(nèi)理想比焓降Δhb與級滯止理想比焓降Δht*之比，表示蒸汽在動(dòng)葉內(nèi)的膨脹程度。1、反動(dòng)度ΩmΩm=0時(shí)稱為純沖動(dòng)級Ωm=0.5時(shí)稱為典型反動(dòng)級2、動(dòng)葉出口的速度計(jì)算由能量平衡方程可知：由于存在不可逆損失，則動(dòng)葉出口實(shí)際相對速度為：動(dòng)葉速度系數(shù)——?jiǎng)尤~內(nèi)理想比焓降Δhb與級滯止理想比焓99這樣蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉時(shí)的能量損失：其能量損失系數(shù)是：小結(jié)：對蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中流動(dòng)的分析對整個(gè)汽輪機(jī)原理的學(xué)習(xí)來說，是最基本同時(shí)又是最重要的，必須深刻理解其熱力過程，牢固掌握各個(gè)計(jì)算關(guān)系式及其物理意義。這樣蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉時(shí)的能量損失：其能量損失系數(shù)是：小結(jié)：100第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形u——?jiǎng)尤~的圓周速度c1、w1、u構(gòu)成動(dòng)葉柵的進(jìn)口速度三角形，c2、w2、u構(gòu)成動(dòng)葉柵的出口速度三角形。則各個(gè)速度矢量之間的關(guān)系式為：第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形u——?jiǎng)尤~的101當(dāng)蒸汽以速度c2離開本級時(shí)，蒸汽所帶走的動(dòng)能不能本級利用，稱為該級余速損失。在多級汽輪機(jī)中，前一級的余速損失?？梢圆糠只蛉勘幌乱患壦谩Ｓ糜嗨倮孟禂?shù)μ1表示被利用的部分，則為：當(dāng)蒸汽以速度c2離開本級時(shí)，蒸汽所帶走的動(dòng)能不102二、輪周功率和輪周功單位時(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所做的機(jī)械功，稱為輪周功率。根據(jù)動(dòng)量守恒，葉片對蒸汽周向力為：二、輪周功率和輪周功單位時(shí)間內(nèi)蒸汽推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所103則輪周功率為：1kg蒸汽產(chǎn)生的有效功，稱為級的做功能力，為：

由上式可以看出：單位蒸汽流量在一級內(nèi)所做輪周功等于沖動(dòng)力作功和反動(dòng)力作功之和。沖動(dòng)力作功反動(dòng)力作功則輪周功率為：1kg蒸汽產(chǎn)生的有效功，稱為級的做功能力，為：104級的輪周效率和最佳速度比蒸汽在級內(nèi)的焓降計(jì)算公式級的輪周效率和最佳速度比蒸汽在級內(nèi)的焓降計(jì)算公式105級的有效焓降等于級的做功能力。輪周效率和速度比的定義根據(jù)能量平衡，級的有效焓降為單位蒸汽量流過某級所產(chǎn)生的輪周功與蒸汽在該級中理想可用能之比，稱為該級的輪周效率。級的有效焓降等于級的做功能力。根據(jù)能量平衡，級的有效焓降為106速度比x1=u/c1——反映了余速損失的大小假想速度比xa=u/ca,其中假想速度輪周效率與噴嘴能量損失、動(dòng)葉能量損失和余速損失有關(guān)。能量損失與速度系數(shù)有關(guān)。葉柵確定以后，速度系數(shù)也就確定。余速損失最小，輪周效率最大，如下圖。速度比x1=u/c1——反映了余速損失的大小假想速度比xa=107汽輪機(jī)原理培訓(xùn)課程課件108輪周效率與速度比之間的關(guān)系純沖動(dòng)級的最佳速度比輪周效率與速度比之間的關(guān)系純沖動(dòng)級的最佳速度比109反動(dòng)級的最佳速度比所以：則由可得：反動(dòng)級的最佳速度比所以：則由110速度級（復(fù)速級）的最佳速度比為便于分析，對速度級做如下假設(shè)：（1）蒸汽只在噴嘴中膨脹（2）在級中沒有能量損失（3）各個(gè)進(jìn)出口角度相等經(jīng)過同樣的分析可以得到：最佳假想速度比為速度級（復(fù)速級）的最佳速度比為便于分析，對速度級做如下假設(shè)：111葉柵幾何特性（p49~50)一、部分進(jìn)汽度的定義在確定噴嘴的尺寸之前，首先應(yīng)根據(jù)噴嘴前后壓力比的大小確定噴嘴的型式葉柵幾何特性（p49~50)一、部分進(jìn)汽度的定義在確定112二、流管的計(jì)算截面、葉高或?qū)挾?、n>cr2、cr>

n>1d3、n<1d二、流管的計(jì)算截面、葉高或?qū)挾?、cr>n>1d113三、長葉片級的設(shè)計(jì)1、葉片徑高比和相對節(jié)距的定義8~10的葉片就成為長葉片，其特點(diǎn)為：（1）圓周速度沿葉高不同，氣流沖擊背弧或凹弧；（2）葉柵存在最佳相對節(jié)距，大于或小于（x1）op造成損失；（3）c1較c0、c2要大得多，受c1u離心力產(chǎn)生徑向壓力梯度的影響，p1沿葉高是增加的，徑向流動(dòng)產(chǎn)生損失；三、長葉片級的設(shè)計(jì)1、葉片徑高比和相對節(jié)距的定義8~10114綜合以上特點(diǎn)，可知長葉片要按二元或三元流進(jìn)行設(shè)計(jì)2、二元流設(shè)計(jì)（簡單徑向平衡法cr=0）（1）理想等環(huán)量流型（cz=const→c1ur=const）（2）等1角流型(cos1=c1u/c1=const→c1urcos1=const）3、完全徑向平衡法（1）三元流流型（2）可控渦流型（反動(dòng)度沿葉高可按需要進(jìn)行控制）綜合以上特點(diǎn)，可知長葉片要按二元或三元流進(jìn)行設(shè)計(jì)2、二元流設(shè)115第四節(jié)級內(nèi)各項(xiàng)損失和級效率一、級內(nèi)損失1、噴嘴能量損失、動(dòng)葉能量損失和余速損失噴嘴能量損失和動(dòng)葉能量損失又稱為葉柵損失，葉柵損失又可分（1）葉型邊界層的磨擦損失（2）邊界層脫離引起的渦流損失（3）尾跡損失（4）流道中有超音速時(shí)可能存在激波損失2、葉高損失第四節(jié)級內(nèi)各項(xiàng)損失和級效率一、級內(nèi)損失1163、撞擊損失4、扇形損失5、葉輪摩擦損失6、部分進(jìn)汽損失（1）鼓風(fēng)損失（2）斥汽損失3、撞擊損失4、扇形損失5、葉輪摩擦損失6、部分進(jìn)汽損失1177、濕汽損失hx8、漏汽損失h二、級效率級的有效焓降7、濕汽損失hx二、級效率118第二章多級汽輪機(jī)本章主要討論多級汽輪機(jī)中蒸汽的進(jìn)、排汽損失，軸向推力以及軸封系統(tǒng)等問題第二章多級汽輪機(jī)本章主要討論多級汽輪機(jī)中蒸汽的進(jìn)、排汽損失119第一節(jié)多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性及其特點(diǎn)一、多級汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1、多級汽輪機(jī)每級的焓降較小，有可能使速度比設(shè)計(jì)在最佳速度比附近，同時(shí)c1小、u也小，即直徑小，葉高或部分進(jìn)汽度相應(yīng)大，這些都是效率增大；2、各級余速動(dòng)能可以部分的被利用；3、多級汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；4、由于重?zé)岈F(xiàn)象，多級汽輪機(jī)前面級的損失部分的被后面各級所利用。二、重?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)第一節(jié)多級汽輪機(jī)的優(yōu)越性及其特點(diǎn)一、多級汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)120ΔhmactΔht’1Δht’2Δht’3Δht’4Δht，2Δht，3Δht，4Δhi，1Δhi，2Δhi，3Δhi，4Δhmaci在h-s圖上，等壓線沿著比熵增大的方向是逐漸擴(kuò)張的，所以，多級汽輪機(jī)中上一級損失的一部分可以在以后各級中得到利用的現(xiàn)象。無損失和有損失時(shí)的理想焓降分別為：重?zé)嵯禂?shù)為：ΔhmactΔht’1Δht’2Δht’3Δht’4Δht，121全機(jī)有效比焓降則全機(jī)的相對內(nèi)效率為：各級平均的相對內(nèi)效率：

從以上分析可知，重?zé)岈F(xiàn)象使全機(jī)的相對內(nèi)效率高于各級平均的相對內(nèi)效率。但并不是說α越大，全機(jī)的效率就越高。因?yàn)橹責(zé)岈F(xiàn)象的存在只不過是使多級汽輪機(jī)能回收其損失的一部分而已。全機(jī)有效比焓降則全機(jī)的相對內(nèi)效率為：各級平均的相對內(nèi)效率：122三、汽輪機(jī)裝置的評價(jià)指標(biāo)蒸汽的熱能內(nèi)功率Pi電功率Pel軸功率Pax1、汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率2、機(jī)械效率3、發(fā)電機(jī)效率則汽輪發(fā)電機(jī)組的相對和絕對電效率為：三、汽輪機(jī)裝置的評價(jià)指標(biāo)蒸汽的熱能內(nèi)功率Pi電功率Pel軸功1234、汽耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的蒸汽量5、熱耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所需的熱量4、汽耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的蒸汽量5、熱耗率124第二節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽、排汽損失和熱力過程線一、進(jìn)汽損失進(jìn)汽速度40~60m/s，進(jìn)汽壓力損失p0=0.03~0.05p0。優(yōu)化閥的型線，使其帶擴(kuò)壓管，把部分蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。二、排氣損失凝汽機(jī)組的cex<100~120m/s，背壓機(jī)組cex<40~60m/s。

當(dāng)進(jìn)入排汽管的汽流速度較低，即M<0.3時(shí)，可以將蒸汽視為不可壓縮流體，對其進(jìn)出口建立能量平衡方程：第二節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽、排汽損失和熱力過程線一、進(jìn)汽損失125兩邊同除以，則有：靜壓恢復(fù)系數(shù)能量損失系數(shù)當(dāng)排汽管進(jìn)口汽流M>0.3時(shí)，就必須考慮其壓縮性，但仍然有：三、多級汽輪機(jī)的熱力過程線（p112~116)兩邊同除以，則有：靜壓恢復(fù)系數(shù)能量損失系數(shù)126第三節(jié)多級汽輪機(jī)的軸向推力及其平衡反動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向力有100~200T，沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向力有40~80T。一、沖動(dòng)式汽輪機(jī)的軸向推力1、作用在動(dòng)葉上的軸向推力2、作用在葉輪輪面上的軸向推力第三節(jié)多級汽輪機(jī)的軸向推力及其平衡反動(dòng)式汽輪機(jī)的軸127隔板軸封漏汽量為通過平衡孔的漏汽量為動(dòng)葉根部軸向間隙處的漏汽量為如動(dòng)葉稍有漏氣，其流量平衡為(d

→

pd→Fz,2)隔板軸封漏汽量為通過平衡孔的漏汽量為動(dòng)葉根部軸向間隙處的漏汽1283、作用在軸封凸肩上的軸向推力4、轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力二、軸向推力的平衡1、設(shè)置平衡活塞p1212、采用具有平衡孔的葉輪p1173、利用汽輪機(jī)分缸的反向平衡p1214、采用推力軸承3、作用在軸封凸肩上的軸向推力4、轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力二、軸向129第四節(jié)軸封及其系統(tǒng)一、軸封類型1、高低齒曲徑軸封；2、平齒光軸軸封。二、芬諾曲線等流量曲線第四節(jié)軸封及其系統(tǒng)一、軸封類型130芬諾曲線芬諾曲線131三、軸封漏汽量的計(jì)算1、最后一個(gè)齒隙的汽流速度低于臨界速度2、最后一個(gè)齒隙的汽流速度等于臨界速度三、軸封漏汽量的計(jì)算2、最后一個(gè)齒隙的汽流速度等于臨界速度132第三章汽輪機(jī)在變工況下的工作汽輪機(jī)噴嘴變工況級變工況機(jī)組變工況調(diào)節(jié)級變工況第三章汽輪機(jī)在變工況下的工作汽輪機(jī)噴嘴變工況133一、漸縮噴嘴的變工況

對于漸縮噴嘴，當(dāng)其初參數(shù)及出口面積不變時(shí)，通過噴嘴的流量為：ACBGGcrG1PcrP1P1=PcP在流量與出口壓力的關(guān)系曲線圖中，BC段近似于橢圓曲線，則：一、漸縮噴嘴的變工況對于漸縮噴嘴，當(dāng)其初參134β即為彭臺(tái)門系數(shù)，此時(shí)通過噴嘴的任意流量G可表示為：當(dāng)蒸汽的參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，噴嘴流量為：1、當(dāng)初壓不變時(shí)2、噴嘴前后壓力同時(shí)變化時(shí)流量錐的概念在實(shí)際計(jì)算中，大都采用圖解法計(jì)算流量，即使用流量錐或是流量網(wǎng)圖。假設(shè)最大初壓為p0m，相應(yīng)的最大臨界流量為G0mβ即為彭臺(tái)門系數(shù)，此時(shí)通過噴嘴的任意流量G可表示為：當(dāng)蒸汽的135m、1、0之間關(guān)系的三維顯示為流量錐，二維表示為流量網(wǎng)圖。（oad為等腰直角三角形）漸縮噴嘴流量錐如右圖所示。abdc相對初壓相對背壓m、1、0之間關(guān)系的三維顯示為流量錐，二維表136二、縮放噴嘴的變工況（極限壓力p132）1、當(dāng)初壓不變時(shí)二、縮放噴嘴的變工況（極限壓力p132）1、當(dāng)初壓不變時(shí)1372、初終參數(shù)同時(shí)改變時(shí)2、初終參數(shù)同時(shí)改變時(shí)138三、汽輪機(jī)級的變工況噴嘴前、后壓力發(fā)生變化引起流量的變化。反之，當(dāng)流經(jīng)噴嘴的流量變化時(shí)，噴嘴和動(dòng)葉前后的壓力也要隨之變化，從而引起級內(nèi)各個(gè)參數(shù)發(fā)生變化。本節(jié)主要研究級中諸參數(shù)隨流量變化而變化的基本規(guī)律。（一）設(shè)計(jì)工況和變動(dòng)工況均為臨界工況1、噴嘴在臨界狀態(tài)2、動(dòng)葉在臨界狀態(tài)三、汽輪機(jī)級的變工況噴嘴前、后壓力發(fā)生變化引起流139若近似認(rèn)為，則有：用噴嘴參數(shù)表示則同理有：小結(jié)：當(dāng)級在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，不論臨界狀態(tài)是發(fā)生在噴嘴中還是動(dòng)葉中，其流量均與級前壓力成正比，而與級后壓力無關(guān)。當(dāng)c0變化不大若近似認(rèn)為，則有：用噴嘴參數(shù)表示則14