2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)補(bǔ)充課件 蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)課件 (3)(重點(diǎn)難點(diǎn)易錯點(diǎn)核心熱點(diǎn)經(jīng)典考點(diǎn))

蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)一、從活塞機(jī)到燃機(jī)

工質(zhì)在工作部分所做的功不能全部轉(zhuǎn)到發(fā)動機(jī)的曲軸上,成為有用功輸出.其中有相當(dāng)大的一部分要消耗在轉(zhuǎn)動裝置上,這部分損失叫做機(jī)械損失.為了提高熱機(jī)的機(jī)械效率就必須盡可能減少在轉(zhuǎn)動過程中損失的無用功,從而提高有用功的比例.蒸汽機(jī)和活塞內(nèi)燃機(jī)的工作部分都是汽缸和活塞,要把動力轉(zhuǎn)到曲軸上,就必須吧活塞上的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成曲軸的轉(zhuǎn)動.二、蒸汽輪機(jī)1、概述汽輪機(jī)是用蒸汽做功的一種旋轉(zhuǎn)式熱力原動機(jī),它的優(yōu)點(diǎn)是功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少,運(yùn)行安全可靠,調(diào)速方便、振動小、噪音小、防爆等,在煉油廠還可以充分利用煉油過程的余熱生產(chǎn)蒸汽作為機(jī)泵的動力,這樣可以綜合利用熱能.正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),蒸汽輪機(jī)在煉油廠得到了廣泛的應(yīng)用.二、蒸汽輪機(jī)2、汽輪機(jī)的種類蒸汽輪機(jī)的種類繁多,根據(jù)其工作原理、性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等,可按如下幾方面進(jìn)行分類.

中壓汽輪機(jī)2~4MPa

按力分次高壓汽輪機(jī)5~6MPa

高壓汽輪機(jī)6~12MPa

超高壓汽輪機(jī)12~14MPa

低速汽輪機(jī)n＜3000轉(zhuǎn)/分按轉(zhuǎn)速分

中速汽輪機(jī)n＝3000轉(zhuǎn)/分

高速汽輪機(jī)n＞3000轉(zhuǎn)/分

分類名稱說明

按工作原理分沖動式汽輪機(jī)蒸汽主要在噴嘴葉柵內(nèi)膨脹

反動式汽輪機(jī)蒸汽在靜葉柵與動葉柵內(nèi)膨脹

按所具的級數(shù)分單級汽輪機(jī)通流部分只有一個級

多級汽輪機(jī)通流部分有兩個以上的級

按蒸汽在汽輪機(jī)軸流式汽輪機(jī)蒸汽流動方向與軸平行

輻流式汽輪機(jī)蒸汽流動方向與軸垂直內(nèi)流動的方向分

周流式汽輪機(jī)蒸汽流動方向沿圓周流動

按汽輪機(jī)熱力系凝汽式汽輪機(jī)排汽壓力低于大氣壓力

抽汽背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高于大氣壓力,中間有抽汽統(tǒng)特征分類

背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高于大氣壓力

電站汽輪機(jī)用于發(fā)電按用途分

工業(yè)汽輪機(jī)用于帶動泵、壓縮機(jī)泵

船用汽輪機(jī)作為船舶的動力裝置

按汽輪機(jī)進(jìn)汽壓低壓汽輪機(jī)1.2~1.5MPa

二、蒸汽輪機(jī)二、蒸汽輪機(jī)汽輪機(jī)的主要元件是由噴嘴（也稱靜葉）與動葉（也稱葉片）兩個部件組成.噴嘴固定在機(jī)殼或隔板上,動葉固定在輪盤上.蒸汽通過噴嘴時,壓力下降,體積膨脹形成高速汽流,推動葉輪旋轉(zhuǎn)而作功.如果蒸汽在葉片中壓力不再降低,也就是蒸汽在葉片通道中的流速（即相對速度）不變化,只是依靠汽流對葉片的沖擊力量而推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,這類汽輪機(jī)稱為沖動式,也稱壓力級,在工業(yè)中應(yīng)用廣泛.如果蒸汽在葉片中繼續(xù)膨脹（簡稱相對速度）比進(jìn)口時要大,這種汽輪機(jī)的作功不僅由于蒸汽對葉片的沖擊力,而且還有由于蒸汽相對速度的變化而產(chǎn)生的巨大的反作用力,因此這類汽輪機(jī)稱為反動式汽輪機(jī).只有一列噴嘴和一列動葉片組成的汽輪機(jī)叫單級汽輪機(jī).由幾個單級串聯(lián)起來叫多級汽輪機(jī).由于高壓蒸汽一次降壓后汽流速度極高,因而葉輪轉(zhuǎn)速極高,將超過目前材料允許的強(qiáng)度.因此采用壓力分級法,每次在噴嘴中壓力降都不大,因而汽流速度也不高,高壓蒸汽經(jīng)多級葉輪后能量既充分得到利用而葉輪轉(zhuǎn)速也不超過材料強(qiáng)度許可范圍.這就是采用多級汽輪機(jī)的原因.如果由于蒸汽離開每一級葉片的流速仍高,為了充分利用汽流的動能,可用導(dǎo)向葉片將汽流引入第二排葉片中（每一個葉輪可安裝二排葉片）進(jìn)一步推動轉(zhuǎn)軸做功,這稱為速度分級,簡稱速度級（又稱復(fù)速級）.速度級常用于小型汽輪機(jī),或汽輪機(jī)的第一級.二、蒸汽輪機(jī)1、

燃?xì)廨啓C(jī)的組成及工作原理SimplegasturbinesystemC-compresserT-TurbineB–Combustionchamber三、燃汽輪機(jī)三、燃汽輪機(jī)三、燃汽輪機(jī)2、

燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展公元前150年埃及哲學(xué)家Hero發(fā)明了一個玩具－－汽轉(zhuǎn)球(Aeolipile）1629-GiovanniBranca利用蒸汽驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)磨粉機(jī)1687IsaacNewton－－蒸汽貨車三、燃汽輪機(jī)1791JohnBarber第一個利用現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的熱力學(xué)原理申請的設(shè)計(jì)專利1872-Dr.F.Stolze(1836-1910)設(shè)計(jì)了真正的第一臺燃?xì)廨啓C(jī),具有多級渦輪和單級的壓氣機(jī),但并沒有靠自身動力轉(zhuǎn)動起來1914-CharlesCurtis

檔案記載的應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)第一人(1864-1949)

AegidiusElling1882開始設(shè)計(jì)GT；1884獲得專利；11馬力,六級離心式壓氣機(jī),可變?nèi)~片擴(kuò)壓器,級間噴水；帶有回?zé)崞鳎徽羝c燃?xì)饣旌线M(jìn)入噴嘴；一級向心透平；回?zé)嵬钙?；T3=500C；44馬力；具有了4軸的想法;三、燃汽輪機(jī)1930FrankWhittle1930年申請了第一個用于噴氣推進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)專利1941年第一臺安裝在飛機(jī)上的燃?xì)廨啓C(jī)誕生（速度＝370MPH,1000磅推力）1939－HansvonOhainandMaxHahn

第一架噴氣式飛機(jī)（HE-178）1100磅推力,400MPH速度；采用離心壓氣機(jī),后改用軸流壓氣機(jī)三、燃汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備功率：50MW效率：40%功率/重量、功率/體積最高的動力形式-燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備功率：5萬千瓦效率：40%功率/重量、功率/體積最高的動力形式-燃?xì)廨啓C(jī)三、燃汽輪機(jī)占地面積?。桓咝?、環(huán)保；21世紀(jì)最具競爭力的發(fā)電方式；占地面積??；高效、環(huán)保；21世紀(jì)最具競爭力的發(fā)電方式；三、燃汽輪機(jī)海軍艦船三、燃汽輪機(jī)機(jī)車車輛英國98年研制4000馬力機(jī)車英國98年研制4000馬力機(jī)車三、燃汽輪機(jī)3、燃?xì)廨啓C(jī)的分類簡單循環(huán)：單軸、分軸、雙軸、多軸燃?xì)廨啓C(jī)單軸：負(fù)荷固定、轉(zhuǎn)速固定；發(fā)電用；壓氣機(jī)固有的轉(zhuǎn)動慣量,有利于防止在甩負(fù)荷時產(chǎn)生飛車；加入熱交換器可以使整機(jī)熱效率提高,但這要損失10%功率.

分軸：起動機(jī)僅滿足燃?xì)獍l(fā)生器即可；甩負(fù)荷時會帶來渦輪的飛車,所以控制系統(tǒng)要有保證.

開式循環(huán)：三、燃汽輪機(jī)

多軸：如果不采用熱交換器而獲得高的熱效率,就要有高壓縮比.雖然多級離心式壓氣機(jī)具有高的壓比,但其效率要比軸流式的低,所以通常都是采用軸流式壓氣機(jī).而當(dāng)壓氣機(jī)在低轉(zhuǎn)速時,由于壓氣機(jī)后幾級由于出口面積減小,空氣密度降低,氣體軸向速度加大,葉片會出現(xiàn)阻塞.這種不穩(wěn)定區(qū)的出現(xiàn),會發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)起動或低負(fù)荷情況.所以只在一臺壓氣機(jī)上取得8以上的壓比是很困難的.但只要采取將一臺分為兩臺或更多臺時,就可以克服上述困難.在有些特殊的發(fā)動機(jī)上,由于流量小,多采用離心式；而軸流式則會由于流量小使其葉片過短,難以保證其效率.三、燃汽輪機(jī)多軸燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子

最初雙軸燃?xì)廨啓C(jī)壓比在10：1,而它適合于30：1這樣的比值.多軸的另一種形式：如果有幾級導(dǎo)葉是可調(diào)的,那么就可在高壓比下采用一臺壓氣機(jī).GE已在一臺壓氣機(jī)上實(shí)現(xiàn)了15：1.在給定壓比下,壓縮功只與入口空氣溫度有關(guān).---進(jìn)氣進(jìn)行冷卻.在許多情況下,機(jī)組的尺寸和重量要比熱效率重要.

優(yōu)點(diǎn)：可以在整個循環(huán)中采用較高的壓比---高的氣體密度,這可以在給定輸出功率下減小機(jī)組尺寸；可以使發(fā)電功率只隨閉路中的壓力變化.這種控制形式意味著在整個負(fù)荷范圍內(nèi),最高循環(huán)溫度不會改變,因此,總體效率少有變化.缺點(diǎn)：需要外部加熱系統(tǒng)；這樣加熱器表面溫度給主循環(huán)最高溫度設(shè)定了上限.復(fù)雜循環(huán)：閉式循環(huán)：三、燃汽輪機(jī)輕型結(jié)構(gòu)<10KG/PS,重型結(jié)構(gòu)>15KG/PS輕型結(jié)構(gòu)：航空機(jī)和航空改型艦用燃?xì)廨啓C(jī),工業(yè)輕型（重載輕型）重型結(jié)構(gòu)：工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī) 金屬耐熱極限---1100℃；渦輪進(jìn)氣溫度：1460℃

采用空氣冷卻葉片；---冷卻技術(shù) 耐高溫材料（單晶鑄造,定向凝固等技術(shù)）壽命：工業(yè)輕型2-