汽輪機(jī)原理-汽輪機(jī)原理概述課件

汽輪機(jī)原理

PrincipleofSteamTurbine22汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程本章要求1）掌握汽輪機(jī)通流部分中蒸汽的流動(dòng)規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，提高綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)分析研究具體工程技術(shù)問(wèn)題和科研課題的能力。2）明確在級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，各項(xiàng)損失的物理概念及減少損失的措施和計(jì)算方法。3）明確級(jí)的速比、反動(dòng)度、比焓降及葉型參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)熱功轉(zhuǎn)換能力（輪周功率）和輪周效率的重要影響，及對(duì)汽輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)的影響。4）掌握用一元流理論進(jìn)行級(jí)的熱力設(shè)計(jì)的方法。3級(jí)——由一列噴嘴葉柵（靜葉柵）和其后的一列動(dòng)葉柵構(gòu)成的汽輪機(jī)作功的最基本單元。2.1概述一、汽輪機(jī)的級(jí)1.什么是級(jí)?多級(jí)則能產(chǎn)生較大的功率，大型汽輪機(jī)均由多級(jí)串聯(lián)組成。4級(jí)=噴嘴葉柵+動(dòng)葉柵2.1概述一、汽輪機(jī)的級(jí)2.級(jí)的結(jié)構(gòu)編號(hào)和下標(biāo)：0,1,2；n-nozzle噴嘴，b-blade動(dòng)葉。52.1概述62.1概述一、汽輪機(jī)的級(jí)3.級(jí)內(nèi)工作過(guò)程（1）功能：推動(dòng)葉輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。（2）蒸汽的流動(dòng)路線：進(jìn)入噴嘴→離開噴嘴→進(jìn)入動(dòng)葉→離開動(dòng)葉。（3）工質(zhì)性質(zhì)的變化：噴嘴中得到加速（p↓，c↑），在動(dòng)葉中加速繼續(xù)（p↓，w↑）。（4）能量轉(zhuǎn)換：在噴嘴中將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在動(dòng)葉中將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。p0c0p1c1c2p2壓力及速度曲線72.1概述一、汽輪機(jī)的級(jí)4.熱力過(guò)程線反應(yīng)級(jí)的做功過(guò)程和工質(zhì)的變化特性的h-s曲線。（1）四個(gè)狀態(tài)：

1）滯止?fàn)顟B(tài)（0*狀態(tài)）。

2）噴嘴進(jìn)口狀態(tài)（0狀態(tài)）。

3）噴嘴出口狀態(tài)（動(dòng)葉進(jìn)口狀態(tài)，1狀態(tài)）。

4）動(dòng)葉出口狀態(tài)（2狀態(tài)）。滯止參數(shù)：相對(duì)于葉柵通道速度為零的氣流熱力參數(shù)(假想汽流絕熱等比熵滯止到速度為0的狀態(tài)）。用上標(biāo)為”*”來(lái)表示。8（2）三類參數(shù)：1）焓降——物理意義：做功能力級(jí)的滯止理想比焓降，級(jí)的理想比焓降噴嘴的滯止理想比焓降，噴嘴的理想比焓降動(dòng)葉的理想比焓降2.1概述一、汽輪機(jī)的級(jí)4.熱力過(guò)程線2）熵增過(guò)程——物理意義：不可逆過(guò)程3）損失

a.噴嘴損失

b.動(dòng)葉損失在實(shí)際研究中常認(rèn)為=92.1概述4.熱力過(guò)程線

余速損失噴嘴中的能量損失動(dòng)葉中的能量損失一、汽輪機(jī)的級(jí)102.1概述1.沖動(dòng)力和反動(dòng)力二、級(jí)的反動(dòng)度（1）沖動(dòng)力

經(jīng)過(guò)噴嘴膨脹加速后的蒸汽作用于動(dòng)葉的力（2）反動(dòng)力

在動(dòng)葉中加速的汽流施加在動(dòng)葉上的與流動(dòng)方向相反的反作用力Fi。END2112.1概述122.1概述132.1概述（1）反動(dòng)度的定義二、級(jí)的反動(dòng)度2.反動(dòng)度反動(dòng)度：動(dòng)葉的理想比焓降占總體

理想比焓降的份額。

定義式：（2）特征截面

1）由于環(huán)行葉柵的使用，沿著葉高的方向流動(dòng)特性不同。

2）葉根截面（root），

平均截面（middle），頂部截面（top），3）142.1概述三、級(jí)的分類1.分類依據(jù)：反動(dòng)度——直接影響葉片形狀的設(shè)計(jì)、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

沖動(dòng)級(jí)——靠沖動(dòng)力做功的級(jí)，反動(dòng)度小的級(jí)。級(jí)的分類反動(dòng)級(jí)——靠反動(dòng)力做功的級(jí)，反動(dòng)度大的級(jí)。152.1概述三、級(jí)的分類2.沖動(dòng)級(jí)（1）純沖動(dòng)級(jí)

1）Ω=0，蒸汽只在噴嘴中膨脹，而在動(dòng)葉中不膨脹，只改變流動(dòng)方向。

2）p1=p2，△hb=0,△ht*=△hn*。

3）效率較低，很少使用。162.1概述軸葉輪動(dòng)葉片噴嘴172.1概述182.1概述

新蒸汽室第一級(jí)噴嘴第一級(jí)動(dòng)葉第二級(jí)噴嘴隔板192.1概述三、級(jí)的分類2.沖動(dòng)級(jí)（2）帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)

1）Ω∈(0,0.5)，一般而言Ω∈[0.05,0.20]2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a.動(dòng)葉柵截面形狀近似對(duì)稱；

b.噴嘴前后壓差大，為了減少泄漏常用隔板結(jié)構(gòu)和隔板汽封；

c.動(dòng)葉柵前后壓差小，軸向受力不大，采用葉輪式。

202.1概述三、級(jí)的分類3.反動(dòng)級(jí)1）Ω=0.52）p1>p2，△hb=0.5△ht*=△hn*。

3）效率比沖動(dòng)級(jí)高，但是工作能力較小。

4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a.噴嘴葉柵和動(dòng)葉葉柵可采用相同的葉型；

b.動(dòng)葉前后壓差大，常用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，不用葉輪式；

c.熱慣性大，還需設(shè)置平衡活塞以平衡軸向推力；

d.采用全周進(jìn)汽。212.1概述壓力及流速變化曲線三、級(jí)的分類222.1概述4.沖動(dòng)式與反動(dòng)式汽輪機(jī)的特點(diǎn)比較（1）葉型不同：

1）沖動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)、靜葉型不同：靜葉柵的折角小，動(dòng)葉柵的折角大；動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面較勻稱，氣流通道從入口到出口其面積基本不變。

2）反動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)、靜葉型相似；動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面不對(duì)稱，葉型入口較肥大，而出口側(cè)較薄，蒸汽流道從入口到出口呈漸縮狀。沖動(dòng)式反動(dòng)式232.1概述（2）結(jié)構(gòu)不同：沖動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉片裝在葉輪上，噴嘴安裝在隔板上；由于反動(dòng)式的動(dòng)葉前后壓差大，為減小軸向推力，不采用葉輪，動(dòng)葉片直接裝在轉(zhuǎn)鼓上，噴嘴安裝在持環(huán)上。葉輪隔板242.1概述（3）沖動(dòng)式汽輪機(jī)中蒸汽的壓力降產(chǎn)生在隔板的噴嘴中，反動(dòng)式汽輪機(jī)中蒸汽的壓力降產(chǎn)生在裝在汽缸上的靜葉片和裝在轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片中。（4）由于反動(dòng)式汽輪機(jī)每一級(jí)前后都存在壓力差，軸向推力很大，在轉(zhuǎn)子前部裝設(shè)平衡活塞來(lái)抵消軸向推力。（5）反動(dòng)式機(jī)組的調(diào)節(jié)級(jí)（速度級(jí)）采用沖動(dòng)級(jí)。252.1概述四、級(jí)的其他分類方法

1．調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié)級(jí)

1）調(diào)節(jié)級(jí)——可以通過(guò)改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量的級(jí)；

2）非調(diào)節(jié)級(jí)——不通過(guò)改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量的級(jí)。

汽輪機(jī)的第一級(jí)就是調(diào)節(jié)級(jí)，機(jī)組靠改變調(diào)速汽門的開度，控制汽室的投入和噴嘴的工作，改變部分進(jìn)汽度，改變進(jìn)汽量，以調(diào)整負(fù)荷。

262.1概述四、級(jí)的其他分類方法

2．單列級(jí)和速度級(jí)

1）單列級(jí)——?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能只在一列動(dòng)葉柵中完成的級(jí)既可是沖動(dòng)級(jí)也可是反動(dòng)級(jí)。

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