汽輪機(jī)原理-葉柵幾何尺寸的確定課件

汽輪機(jī)原理

PrincipleofSteamTurbine主講老師：密騰閣適用專(zhuān)業(yè)：能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)汽輪機(jī)原理

PrincipleofSteamTurb22.4葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特征1.什么是葉柵？葉柵：由相同葉片構(gòu)成汽流流道的組合體。2.葉型及葉型參數(shù)（1）葉型：葉片的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù)

1）葉柵幾何特性參數(shù)

dm—平均直徑。

l—葉片高度。

t—葉柵節(jié)距。

B—葉柵寬度。

b—葉柵弦長(zhǎng)。22.4葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特征1.什么是葉3一、葉柵的幾何特征2.葉型及葉型參數(shù)（1）葉型：葉片的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù)

1）葉柵幾何特性參數(shù)

dm—平均直徑。

l—葉片高度。

t—葉柵節(jié)距。

B—葉柵寬度。

b—葉柵弦長(zhǎng)。

Δ—出口邊厚度。

a—進(jìn)口邊寬度。

a1、a2—出口邊寬度。

am—喉部寬度。

分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)高度、相對(duì)長(zhǎng)度。2.4葉柵幾何尺寸的確定3一、葉柵的幾何特征2.葉型及葉型參數(shù)分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)4一、葉柵的幾何特征2）汽流相關(guān)參數(shù)

α0、β1、α1、β2—分別為噴嘴葉柵進(jìn)口汽流角、動(dòng)葉葉柵進(jìn)口汽流角、噴嘴葉柵出口汽流角、動(dòng)葉葉柵出口汽流角。

αs、βs—進(jìn)口汽流角。

α0g、β1g、α1g、β2g—分別為噴嘴葉柵葉型進(jìn)口角、動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角、噴嘴葉柵葉型出口角、動(dòng)葉葉柵葉型出口角。汽流沖角—葉型進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差。2.4葉柵幾何尺寸的確定4一、葉柵的幾何特征2）汽流相關(guān)參數(shù)2.4葉柵幾何尺寸的5二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇1．葉柵類(lèi)型的選擇依據(jù)：Ma。*亞聲速葉柵—Ma<0.8*跨聲速葉柵—Ma∈[0.8,1.4]*超聲速葉柵—Ma>1.4

由于超聲速葉柵的工藝性能和變工況性能較差，且亞聲速葉柵可利用其斜切部分的繼續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)超聲速，仍可采用亞聲速葉柵。

2.汽流出口角α1、β2的選擇（1）高壓級(jí)：選擇出口角較小的葉型，沖動(dòng)級(jí)α1=11-14°，反動(dòng)級(jí)α1=14-20°。由于體積流量小，為了不使葉片高度太小，減少端部損失。（2）中、低壓部分：選擇出口角較大的葉型，α1=13-17°。由于體積流量大，為了不使葉片高度太大。

3.葉片個(gè)數(shù)和高度的選擇氣動(dòng)特性相對(duì)節(jié)距計(jì)算葉片數(shù)目；強(qiáng)度核算高度。

4.葉片寬度的選擇通過(guò)葉片制造工藝和通用性的要求進(jìn)行選擇。2.4葉柵幾何尺寸的確定5二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇1．葉柵類(lèi)型的選擇2.6二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇2.4葉柵幾何尺寸的確定6二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇2.4葉柵幾何尺寸的確定7三、反動(dòng)度的選擇要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制泵浦效應(yīng)、射汽抽汽效應(yīng)，并使隔板的漏汽全部通過(guò)平衡孔流入級(jí)后。2.4葉柵幾何尺寸的確定7三、反動(dòng)度的選擇要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制泵浦8四、噴嘴葉柵尺寸的確定已知參數(shù)：級(jí)前蒸汽參數(shù)p0、t0和c0，級(jí)后壓力p2和反動(dòng)度（p1可計(jì)算出）。

任務(wù)：

1）噴嘴形式的選擇。

2）通流面積和葉片高度的確定。在進(jìn)行噴嘴尺寸計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)噴嘴壓力比εn選擇噴嘴型式。當(dāng)εn>εcr時(shí)，應(yīng)采用漸縮斜切噴嘴；當(dāng)0.3<εn<εcr時(shí)，仍采用漸縮斜切噴嘴，此時(shí)，蒸汽通過(guò)在斜切部分膨脹獲得超聲速汽流；當(dāng)εn>0.3時(shí)，才采用縮放斜切噴嘴，這是因?yàn)榭s放噴嘴加工較困難，且工況效率低，故在汽輪機(jī)中應(yīng)盡量避免采用縮放斜切噴嘴。2.4葉柵幾何尺寸的確定8四、噴嘴葉柵尺寸的確定已知參數(shù)：級(jí)前蒸汽參數(shù)p0、t0和9四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定9四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定10四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定10四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定11四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定11四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定12五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定12五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定13五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定13五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定14五、動(dòng)葉柵尺寸的確定保持一定的蓋度對(duì)減少流動(dòng)損失有利，但是蓋度過(guò)大反而助長(zhǎng)了汽流在徑向的突然膨脹，形成旋渦。2.4葉柵幾何尺寸的確定14五、動(dòng)葉柵尺寸的確定保持一定的蓋度對(duì)減少流動(dòng)損失有利，15六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定（一）級(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比15六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定（一）16六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定（二）級(jí)的間隙2.徑向間隙δr1.軸向間隙δ開(kāi)式軸向間隙δz閉式軸向間隙δ1,δ216六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定（二）汽輪機(jī)原理

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PrincipleofSteamTurb182.4葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特征1.什么是葉柵？葉柵：由相同葉片構(gòu)成汽流流道的組合體。2.葉型及葉型參數(shù)（1）葉型：葉片的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù)

1）葉柵幾何特性參數(shù)

dm—平均直徑。

l—葉片高度。

t—葉柵節(jié)距。

B—葉柵寬度。

b—葉柵弦長(zhǎng)。22.4葉柵幾何尺寸的確定一、葉柵的幾何特征1.什么是葉19一、葉柵的幾何特征2.葉型及葉型參數(shù)（1）葉型：葉片的橫斷面形狀，包括等截面葉型和變截面葉型。（2）葉型參數(shù)

1）葉柵幾何特性參數(shù)

dm—平均直徑。

l—葉片高度。

t—葉柵節(jié)距。

B—葉柵寬度。

b—葉柵弦長(zhǎng)。

Δ—出口邊厚度。

a—進(jìn)口邊寬度。

a1、a2—出口邊寬度。

am—喉部寬度。

分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)高度、相對(duì)長(zhǎng)度。2.4葉柵幾何尺寸的確定3一、葉柵的幾何特征2.葉型及葉型參數(shù)分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)20一、葉柵的幾何特征2）汽流相關(guān)參數(shù)

α0、β1、α1、β2—分別為噴嘴葉柵進(jìn)口汽流角、動(dòng)葉葉柵進(jìn)口汽流角、噴嘴葉柵出口汽流角、動(dòng)葉葉柵出口汽流角。

αs、βs—進(jìn)口汽流角。

α0g、β1g、α1g、β2g—分別為噴嘴葉柵葉型進(jìn)口角、動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角、噴嘴葉柵葉型出口角、動(dòng)葉葉柵葉型出口角。汽流沖角—葉型進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差。2.4葉柵幾何尺寸的確定4一、葉柵的幾何特征2）汽流相關(guān)參數(shù)2.4葉柵幾何尺寸的21二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇1．葉柵類(lèi)型的選擇依據(jù)：Ma。*亞聲速葉柵—Ma<0.8*跨聲速葉柵—Ma∈[0.8,1.4]*超聲速葉柵—Ma>1.4

由于超聲速葉柵的工藝性能和變工況性能較差，且亞聲速葉柵可利用其斜切部分的繼續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)超聲速，仍可采用亞聲速葉柵。

2.汽流出口角α1、β2的選擇（1）高壓級(jí)：選擇出口角較小的葉型，沖動(dòng)級(jí)α1=11-14°，反動(dòng)級(jí)α1=14-20°。由于體積流量小，為了不使葉片高度太小，減少端部損失。（2）中、低壓部分：選擇出口角較大的葉型，α1=13-17°。由于體積流量大，為了不使葉片高度太大。

3.葉片個(gè)數(shù)和高度的選擇氣動(dòng)特性相對(duì)節(jié)距計(jì)算葉片數(shù)目；強(qiáng)度核算高度。

4.葉片寬度的選擇通過(guò)葉片制造工藝和通用性的要求進(jìn)行選擇。2.4葉柵幾何尺寸的確定5二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇1．葉柵類(lèi)型的選擇2.22二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇2.4葉柵幾何尺寸的確定6二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇2.4葉柵幾何尺寸的確定23三、反動(dòng)度的選擇要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制泵浦效應(yīng)、射汽抽汽效應(yīng)，并使隔板的漏汽全部通過(guò)平衡孔流入級(jí)后。2.4葉柵幾何尺寸的確定7三、反動(dòng)度的選擇要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制泵浦24四、噴嘴葉柵尺寸的確定已知參數(shù)：級(jí)前蒸汽參數(shù)p0、t0和c0，級(jí)后壓力p2和反動(dòng)度（p1可計(jì)算出）。

任務(wù)：

1）噴嘴形式的選擇。

2）通流面積和葉片高度的確定。在進(jìn)行噴嘴尺寸計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)噴嘴壓力比εn選擇噴嘴型式。當(dāng)εn>εcr時(shí)，應(yīng)采用漸縮斜切噴嘴；當(dāng)0.3<εn<εcr時(shí)，仍采用漸縮斜切噴嘴，此時(shí)，蒸汽通過(guò)在斜切部分膨脹獲得超聲速汽流；當(dāng)εn>0.3時(shí)，才采用縮放斜切噴嘴，這是因?yàn)榭s放噴嘴加工較困難，且工況效率低，故在汽輪機(jī)中應(yīng)盡量避免采用縮放斜切噴嘴。2.4葉柵幾何尺寸的確定8四、噴嘴葉柵尺寸的確定已知參數(shù)：級(jí)前蒸汽參數(shù)p0、t0和25四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定9四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定26四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定10四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定27四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定11四、噴嘴葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定28五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定12五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定29五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定13五、動(dòng)葉柵尺寸的確定2.4葉柵幾何尺寸的確定30五、動(dòng)葉柵尺寸的確定保持一定的蓋度對(duì)減少流動(dòng)損失有利，但是蓋度過(guò)大反而