汽輪機(jī)通流部分熱力過(guò)程及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)課件

緒論根據(jù)課程體系對(duì)課程的描述，處理好與前后課程間的關(guān)系

電廠汽輪機(jī)設(shè)備先修課程，為該課程提供必要的知識(shí)準(zhǔn)備傳熱方式與應(yīng)用流體流動(dòng)與測(cè)試熱力工質(zhì)與熱力循環(huán)單元機(jī)組運(yùn)行本課程為后續(xù)課程提供必需的技術(shù)支撐電廠熱力系統(tǒng)分析熱力設(shè)備安裝與檢修

機(jī)械制圖力學(xué)基礎(chǔ)鍋爐給水鍋爐：燃料化學(xué)能→蒸汽熱能汽輪機(jī)：蒸汽熱能→轉(zhuǎn)軸機(jī)械能發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)軸機(jī)械能→電能煤電能給水泵汽輪機(jī)凝汽器凝結(jié)水乏汽過(guò)熱蒸汽發(fā)電機(jī)一、汽輪機(jī)概述1.汽輪機(jī)的定義（steamturbine)蒸汽透平機(jī)汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)。

特點(diǎn)轉(zhuǎn)速高單機(jī)功率大效率高使用壽命長(zhǎng)2.汽輪機(jī)的特點(diǎn)3.汽輪機(jī)的用途火力發(fā)電廠核電站主要用途：在火力發(fā)電廠和核電站中驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)船舶螺旋槳其他用途：驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備。汽輪機(jī)的外觀二、汽輪機(jī)的發(fā)展史1883年，Laval（瑞典）研制出第一臺(tái)軸流式汽輪機(jī)3.67kW1920給水回?zé)崞啓C(jī)1925第一臺(tái)中間再熱汽輪機(jī)70年代后，進(jìn)入百萬(wàn)級(jí)汽輪機(jī)主要制造業(yè)：GECo.（GeneralElectricCorporation)美國(guó)通用電氣公司（沖動(dòng)式）WHCo.(WestingHouseElectricCorporation)西屋（反動(dòng)式）BBC(BrownBoveriCo.)瑞士（反動(dòng)式）AA(Alsthon-AtlantagueCo.)法國(guó)（沖動(dòng)式、反動(dòng)式）日本：三菱，日立，東芝前蘇聯(lián)：列寧格勒金屬工廠200MW我國(guó)三大動(dòng)力設(shè)備廠：哈汽、上汽、東汽

工業(yè)汽輪機(jī)：杭州、青島、北重、南京等。三、汽輪機(jī)的分類熱力特性凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)中間再熱式抽汽背壓式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)（N）：乏汽處于真空狀態(tài)，排入凝汽器，回?zé)崮{(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)（C)：

部分蒸汽在給定壓力下供熱，其余蒸汽排入凝汽器背壓式汽輪機(jī)（B）：

排汽供熱中間再熱式汽輪機(jī)：

高壓缸做完功的蒸汽回到再熱器再熱

低壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力P0小于1.5MPa，新汽溫度t0一般小于400℃,容量范圍≤0.3~3MW中壓汽輪機(jī)

P0為2.0～4.0MPa,t0=450℃,3MW~12MW高壓汽輪機(jī)

P0為6.0～10.0MPa,t0=540℃,25MW~100MW超高壓汽輪機(jī)

P0為12.0～14.0MPa,t0=540℃,125~300MW亞臨界汽輪機(jī)

P0為16.0～18.0MPa,典型參數(shù)16.7MPa/538/538℃。300~600MW超臨界汽輪機(jī)新蒸汽壓力大于22.2MPa，

P0≥350MW典型參數(shù)為24.2MPa/538/566℃和24.2/566/566℃7.超超臨界汽輪機(jī)按進(jìn)汽參數(shù)分：超超臨界汽輪機(jī)超臨界是物理概念（22.13MPa，374.15℃)超超臨界是（90年代提出）工程產(chǎn)品商業(yè)性的概念，超超臨界參數(shù)實(shí)際上是超臨界參數(shù)向更高壓力和更高溫度提高。對(duì)超臨界機(jī)組定義：日本：壓力

24.2MPa，溫度

593℃,丹麥：壓力

27.5MPa,我國(guó)電力百科全書認(rèn)為壓力

27MPa.2003年“863”“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”課題設(shè)定為：壓力

25MPa，溫度

580℃。目前我國(guó)運(yùn)行：江蘇玉環(huán)4×1000MW，26.25MPa/600℃/600℃；外高橋III期2×1000MW,27MPa/600℃/600℃四、型號(hào)型號(hào)：用一定的符號(hào)來(lái)表示汽輪機(jī)的基本特性汽輪機(jī)類型額定功率（MW)蒸汽參數(shù)變型設(shè)計(jì)次序注意：蒸汽參數(shù)表示法和汽輪機(jī)類型有關(guān)例題：N300-16.7/537/537型汽輪機(jī)表示為凝汽式、額定功率為300MW，新蒸汽壓力為16.7MPa，新蒸汽溫度為537℃再熱蒸汽溫度為537℃的中間再熱式汽輪機(jī)汽輪機(jī)的型號(hào)舉例：N100-9.8/535-10CC25-8.82/0.98/0.118B50-8.82/0.98CB25-8.82/0.98/0.118基本知識(shí)1.汽輪機(jī)的級(jí)2.級(jí)的工作原理3.級(jí)的分類4.級(jí)的結(jié)構(gòu)1.認(rèn)知各種級(jí)的結(jié)構(gòu)2.掌握級(jí)的工作原理3.分析參數(shù)變化的規(guī)律基本能力

汽輪機(jī)運(yùn)行崗位一、汽輪機(jī)的級(jí)

在汽輪機(jī)中，一列噴管（靜葉柵）和其后的動(dòng)葉組成將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的基本工作單元，稱為汽輪機(jī)的級(jí)。

動(dòng)葉：蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)子機(jī)械能噴管:蒸汽熱能蒸汽動(dòng)能動(dòng)葉噴管軸葉輪根據(jù)汽輪機(jī)內(nèi)級(jí)個(gè)數(shù)的不同可將汽輪機(jī)分為：?jiǎn)渭?jí)汽輪機(jī)：只有一個(gè)級(jí)的汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)：有多個(gè)級(jí)的汽輪機(jī)。二、級(jí)的基本工作原理（一）蒸汽的沖動(dòng)作用原理（impulse）FiFuFz葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向C0由噴管噴出的高速氣流沖擊動(dòng)葉，給動(dòng)葉一個(gè)沖動(dòng)力，動(dòng)葉受到?jīng)_擊后帶著葉輪旋轉(zhuǎn)作功的原理。噴管動(dòng)葉（二）蒸汽的反動(dòng)作用原理(reaction)FiFuFzFrC0蒸汽在收縮形的動(dòng)葉通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沖動(dòng)力，同時(shí)在動(dòng)葉流道內(nèi)繼續(xù)膨脹加速產(chǎn)生一個(gè)與氣流流動(dòng)方向相反的反動(dòng)力，推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)作功噴管動(dòng)葉葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向（三）特點(diǎn)分析動(dòng)葉進(jìn)出口面積相等Fi結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（impulse）能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)c1c2p1p2動(dòng)葉中壓力不變動(dòng)葉流通面積逐漸變小能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)c1c2p1p2動(dòng)葉中壓力下降結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（reaction）FiFr區(qū)別沖動(dòng)作用反動(dòng)作用膨脹特點(diǎn)噴管膨脹動(dòng)葉不膨脹改變方向噴管膨脹動(dòng)葉膨脹改變方向作用力沖動(dòng)力沖動(dòng)力反動(dòng)力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)動(dòng)葉進(jìn)出口面積相等動(dòng)葉流道收縮總結(jié)分析沖動(dòng)原理和反動(dòng)原理的特點(diǎn)三、級(jí)的結(jié)構(gòu)單列級(jí)：一列噴管，一列動(dòng)葉雙列速度級(jí)：一列噴管，兩列動(dòng)葉，一列導(dǎo)向葉片導(dǎo)向葉片第一列葉片第二列葉片噴嘴單列級(jí)的動(dòng)葉片雙列速度級(jí)的動(dòng)葉片四、級(jí)的簡(jiǎn)化流動(dòng)模型一元流動(dòng)：軸向流動(dòng)----軸流式汽輪機(jī)穩(wěn)定流動(dòng)：與時(shí)間無(wú)關(guān)---穩(wěn)定工況絕熱流動(dòng)：理想的絕熱---等熵過(guò)程（h-s）實(shí)際的絕熱---熵增過(guò)程理想氣體：便于分析問(wèn)題基本方程式：連續(xù)方程式

能量方程式

狀態(tài)方程式回顧級(jí)的工作原理沖動(dòng)作用原理沖動(dòng)力做功反動(dòng)作用原理沖動(dòng)力和反動(dòng)力做功告知基本知識(shí)1.級(jí)的反動(dòng)度定義2.級(jí)的h-s圖3.級(jí)的分類4.沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)5.調(diào)節(jié)級(jí)和壓力級(jí)1.掌握反動(dòng)度的定義2.畫級(jí)的熱力過(guò)程線3.級(jí)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.調(diào)節(jié)級(jí)和壓力級(jí)的特點(diǎn)基本能力

汽輪機(jī)運(yùn)行崗位引入新課1.反動(dòng)度的定義在數(shù)值上等于動(dòng)葉的理想比焓降與級(jí)的理想滯止比焓降之比稱為級(jí)的反動(dòng)度2.公式反動(dòng)力所作的功占沖動(dòng)力和反動(dòng)力作的總功的百分比。動(dòng)葉膨脹程度越大意義：級(jí)的反動(dòng)度表示蒸汽在動(dòng)葉中的膨脹程度。反動(dòng)力越大反動(dòng)力作功越大反動(dòng)度越大3.級(jí)的熱力過(guò)程線s0p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△hc0△h1t*1hp22t’2t2△ht*△h2tp20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△hc0△h1t*12t2△ht*△h2t2t’任務(wù)訓(xùn)練畫出級(jí)的熱力過(guò)程線解釋各個(gè)符號(hào)的含義0*1t1△h1t*△h1t02t’2t2△ht*△h2t下列公式說(shuō)明什么？4.級(jí)的分類純沖動(dòng)級(jí)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：只有沖動(dòng)力作功。蒸汽只在噴管中膨脹，在動(dòng)葉中不膨脹，只改變運(yùn)動(dòng)方向。應(yīng)用：在動(dòng)葉中不膨脹，效率太低，應(yīng)用很少。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

動(dòng)葉流通面積基本不變，葉型對(duì)稱彎曲。反動(dòng)級(jí)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：沖動(dòng)力作功和反動(dòng)力作功基本相等。蒸汽在噴管和動(dòng)葉中都膨脹，且在噴管和動(dòng)葉中膨脹程度基本相等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：噴管和動(dòng)葉的形狀相同，流道均為收縮型。應(yīng)用：反動(dòng)式汽輪機(jī)：由反動(dòng)級(jí)組成的汽輪機(jī)帶有一定反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)（沖動(dòng)級(jí)）能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：

以沖動(dòng)力做功為主，蒸汽在動(dòng)葉中有一定的膨脹，但小于在噴管中的膨脹量。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：動(dòng)葉的結(jié)構(gòu)介于純沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)之間，流道均為收縮型。應(yīng)用：沖動(dòng)式汽輪機(jī)：由沖動(dòng)級(jí)組成的汽輪機(jī)任務(wù)訓(xùn)練簡(jiǎn)述沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)畫出純沖動(dòng)級(jí)的熱力過(guò)程線畫出反動(dòng)級(jí)的熱力過(guò)程線畫出沖動(dòng)級(jí)的熱力過(guò)程線三種級(jí)的比較純沖動(dòng)級(jí)反動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)反動(dòng)度0

0.50.05~0.20蒸汽膨脹情況只在噴管內(nèi)膨脹在噴管和動(dòng)葉內(nèi)膨脹程度基本相同在噴管內(nèi)膨脹程度大，在動(dòng)葉中膨脹程度小作功的力沖動(dòng)力作功為主，反動(dòng)力作功較少?zèng)_動(dòng)力作功沖動(dòng)力和反動(dòng)力作功大小基本相等動(dòng)葉結(jié)構(gòu)流通面積基本不變收縮形的，與噴管相似介于兩者之間三種級(jí)的比較5.作用分類調(diào)節(jié)級(jí)通流面積能隨負(fù)荷改變而改變的級(jí)稱為調(diào)節(jié)級(jí)

第一級(jí)，沖動(dòng)級(jí)100MW以下的調(diào)節(jié)級(jí)為雙列速度級(jí)，100MW以上的調(diào)節(jié)級(jí)為單列沖動(dòng)級(jí)非調(diào)節(jié)級(jí)是通流面積不隨負(fù)荷改變而改變的級(jí)。（壓力級(jí)）單列級(jí)，可以是沖動(dòng)級(jí)，也可以是反動(dòng)級(jí)非調(diào)節(jié)級(jí)總結(jié)反動(dòng)度的概念反動(dòng)度的計(jì)算公式;級(jí)的類型及特點(diǎn)級(jí)的熱力過(guò)程線沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)回顧汽輪機(jī)級(jí)噴管動(dòng)葉汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的外燃式原動(dòng)機(jī)。膨脹加速?zèng)_轉(zhuǎn)作功一、噴嘴的類型：漸縮噴嘴：截面積不斷減小，汽流的速度為亞音速或者音速?？s放噴嘴：截面積先縮后放，最小截面稱為喉部

可以獲得超音速

音速a：在連續(xù)介質(zhì)中受到微弱擾動(dòng)而產(chǎn)生的波動(dòng)的傳播速度

音速總是狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)，不同的熱力狀態(tài)具有不同的音速臨界狀態(tài)：最小截面處（喉部），c=a=

臨界狀態(tài)參數(shù)pc

臨界流量Gc

s0p0t0h0c0p11t△h1t0*P0*t0*h0*△hc0△h1t*1二、噴嘴的h-s圖h三、噴嘴出口的速度

1.出口理想速度c1t能量方程式結(jié)論：用于噴嘴的計(jì)算，理想速度的大小取決于滯止理想焓降狀態(tài)方程式結(jié)論：用于理論分析，表明影響噴嘴出口速度的影響因素噴嘴壓力比2.出口實(shí)際速度c1噴嘴速度系數(shù)：表示噴嘴出口蒸汽速度減小的程度噴嘴損失

能量損失系數(shù)：s0p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△hc0△h1t*1h△hn值越大，實(shí)際出口速度越高，噴嘴損失也越小，因素：與噴嘴高度、表面光潔度、汽道形狀以及流速等有關(guān)。

Bn=55mmBn=80mm盡量選擇窄噴嘴

L>100mm，L<15mm，速度系數(shù)急劇下降，損失增加四、噴嘴的流量噴嘴的理想流量

噴嘴的實(shí)際流量

流量系數(shù)

過(guò)熱區(qū)膨脹

基本不變

濕蒸汽區(qū)膨脹

＝0.97

＝1.02

臨界流量

結(jié)論：臨界流量的大小取決于滯止參數(shù)：

臨界壓力比過(guò)熱蒸汽干飽和蒸汽彭臺(tái)門系數(shù)五、漸縮斜切噴嘴的膨脹特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：漸縮部分：00ab，斜切部分：abc直角三角形進(jìn)口截面：00最小截面：ab汽流速度方向與ab垂直出口截面：ac汽流速度方向與ac成一夾角（銳角）噴嘴結(jié)構(gòu)角：射汽角：2.膨脹特點(diǎn)：蒸汽不流動(dòng)，流量為零漸縮部分膨脹，斜切部分導(dǎo)流作用漸縮部分膨脹，斜切部分膨脹汽流偏轉(zhuǎn)abe

膨脹，aec導(dǎo)流ae面偏轉(zhuǎn)出口壓力越低，膨脹的斜切部分越大，直至ac面結(jié)束極限壓力：出口截面所能膨脹到的最低壓力d偏轉(zhuǎn)角度為漸縮斜切噴嘴：縮放斜切噴嘴：極限壓力比不完整的縮放噴嘴汽流偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算最小截面出口截面

連續(xù)性方程式

回顧p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△hc0△h1t*12t2△ht*△h2t2t’告知1.動(dòng)葉的進(jìn)口速度三角形2.動(dòng)葉的出口速度三角形3.余速動(dòng)能4.h-s圖1.畫動(dòng)葉的進(jìn)出口速度三角形2.計(jì)算動(dòng)葉損失3.余速動(dòng)能損失4.h-s圖1.動(dòng)葉的進(jìn)口速度三角形射汽角動(dòng)葉的圓周速度動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度切線方向動(dòng)葉相對(duì)進(jìn)汽角動(dòng)葉進(jìn)口結(jié)構(gòu)角動(dòng)葉的圓周速度余弦定理求大小

正弦定理求方向

2.動(dòng)葉的出口速度三角形動(dòng)葉相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)的噴嘴w2w2動(dòng)葉速度系數(shù)與葉型、動(dòng)葉高度、動(dòng)葉進(jìn)出口角、反動(dòng)度及表面光潔度等因素有關(guān)，葉高及反動(dòng)度對(duì)其影響尤其大。通常取0.85～0.95動(dòng)葉出口相對(duì)角純沖動(dòng)級(jí)

沖動(dòng)級(jí)

反動(dòng)級(jí)

w2余弦定理求大小

正弦定理求方向

絕對(duì)排汽角

3.動(dòng)葉損失4.余速動(dòng)能p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△hc0△h1t*12t2△ht*△h2t△hn△hb回顧△hc22t’級(jí)的工作原理沖動(dòng)作用原理沖動(dòng)力做功反動(dòng)作用原理沖動(dòng)力和反動(dòng)力做功基本知識(shí)1.輪周功率2.輪周效率3.余速動(dòng)能的利用4.h-s圖1.輪周功率的計(jì)算2.輪周效率的計(jì)算3.余速動(dòng)能的利用基本能力告知1.蒸汽對(duì)動(dòng)葉片的作用力圓周力

推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)做功軸向力

使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向位移

動(dòng)葉對(duì)蒸汽的作用力為

沖量定理質(zhì)量流量kg/s2.輪周功率汽流的圓周力在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)動(dòng)葉所做的功

3.輪周功單位質(zhì)量的蒸汽所做的功沖動(dòng)力作功反動(dòng)力作功

由上式可以看出：?jiǎn)挝徽羝髁吭谝患?jí)內(nèi)所做輪周功等于沖動(dòng)力作功和反動(dòng)力作功之和。p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△h1t*12t2△ht*△h2t△hn△hb△hc24.h-s圖2t’4.輪周效率1kg蒸汽所做的輪周功Wu與該級(jí)的理想能量之比

在多級(jí)汽輪機(jī)中，前一級(jí)的余速損失?？梢圆糠只蛉勘幌乱患?jí)所利用。用余速利用系數(shù)表示被利用的部分為本級(jí)利用上級(jí)余速動(dòng)能的系數(shù)

為下級(jí)利用本級(jí)余速動(dòng)能的系數(shù)

未利用的余速動(dòng)能p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*h0*△h1t*12t2△ht*△h2t△hn△hb△hc2回顧基本知識(shí)1.速度比的定義2.最佳速度比3.速度三角形4.復(fù)速級(jí)的特點(diǎn)和用途1.畫出各種級(jí)在最佳速比下的速度三角形2.各種級(jí)的比較3.速度級(jí)的分析和應(yīng)用基本能力告知1.速度比動(dòng)葉的圓周速度與噴嘴出口實(shí)際速度之比

分析速度比增加，w1下降以純沖動(dòng)級(jí)為例分析

說(shuō)明：噴嘴速度系數(shù)對(duì)輪周效率的影響大于動(dòng)葉的速度系數(shù)

損失最小損失最小余速動(dòng)能損失最小2.最佳速度比余速動(dòng)能損失最小，輪周效率最高時(shí)的速度比

純沖動(dòng)級(jí)解析法

三角形法

反動(dòng)級(jí)拓展訓(xùn)練沖動(dòng)級(jí)3.純沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)的比較1）在最佳速度比下做功能力的比較結(jié)論：純沖動(dòng)級(jí)的理想焓降比反動(dòng)級(jí)的理想焓降大一倍

全機(jī)的理想焓降相同時(shí)，則反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)將比純沖動(dòng)式汽輪機(jī)多一倍

才用小于最佳速度比的辦法來(lái)減少反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)

2）輪周效率的比較

結(jié)論：在各自的最佳速度比下，反動(dòng)級(jí)的輪周效率高于純沖動(dòng)級(jí)

反動(dòng)級(jí)的變工況性能較好

沖動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)中，帶有一定的反動(dòng)度，目的是改善其變工況特性，提高做功效率

3）速度比與級(jí)的焓降和平均直徑的關(guān)系

效率最高單級(jí)汽輪機(jī)的功率不會(huì)設(shè)計(jì)得太大

小型汽輪機(jī)常采用高轉(zhuǎn)速

各級(jí)在最佳速度比下工作，則必然要求各級(jí)焓降應(yīng)逐漸增大

結(jié)論：假想速度比xaC1不好確定，很難測(cè)定假想速度比純沖動(dòng)級(jí)結(jié)論：利用余速可以提高級(jí)的輪周效率余速利用削弱速度比對(duì)效率的影響（較大的平坦區(qū)）設(shè)計(jì)：稍微下降點(diǎn)效率，速度比下降很多，級(jí)的做功能力大幅度提高余速利用，最佳速度比增加最高效率偏向速度比大的一側(cè)，此時(shí)的效率曲線取決于動(dòng)葉損失余速利用對(duì)速度比和效率的影響4.速度級(jí)1）定義：在一列噴嘴中膨脹加速產(chǎn)生的動(dòng)能分次在動(dòng)葉中利用的級(jí)2）結(jié)構(gòu)：一列噴嘴，兩列動(dòng)葉，一列導(dǎo)向葉片3）工作原理：沖動(dòng)級(jí)，反動(dòng)度大約為10%~15%4）最佳速度比：5）特點(diǎn)：速度級(jí)可承擔(dān)的焓降為單列純沖動(dòng)級(jí)的4倍，為單列反動(dòng)級(jí)的8倍

速度級(jí)和單列級(jí)都在各自的最佳速度比下工作時(shí)，單列級(jí)的效率高于速度級(jí)

損失：噴嘴損失，導(dǎo)葉損失，兩列動(dòng)葉損失

6）應(yīng)用：中小型多級(jí)汽輪機(jī)中的調(diào)節(jié)級(jí)

減少非調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)數(shù)

減少高壓軸封的漏汽

簡(jiǎn)化汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和降低造價(jià)

變化比單列級(jí)平穩(wěn)

CC12-3.43/0.98/0.49N100-8.83/535拓展訓(xùn)練分析該圖兩條效率曲線相交于A點(diǎn)A純沖動(dòng)級(jí)復(fù)速級(jí)復(fù)速級(jí)的效率高于純沖動(dòng)級(jí)的效率，第一余速大復(fù)速級(jí)的效率低于純沖動(dòng)級(jí)的效率，第二余速大在各自最佳速比下，純沖動(dòng)級(jí)的效率高于速度級(jí)總結(jié)速度比的定義最佳速度比三種級(jí)在最佳速度比下的速度三角形三種級(jí)的比較速度級(jí)的特點(diǎn)回顧p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*△h1t*12t2△ht*△h2t△hn△hb△hc2基本知識(shí)1.級(jí)內(nèi)損失產(chǎn)生的原因及采取的措施2.相對(duì)內(nèi)效率的計(jì)算3.內(nèi)功率的計(jì)算4.h-s圖的表示1.相對(duì)內(nèi)效率的計(jì)算2.內(nèi)功率的計(jì)算3.減少損失的措施4.了解葉片的結(jié)構(gòu)基本能力告知一、級(jí)內(nèi)損失定義：直接影響蒸汽狀態(tài)的各種損失

種類：噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失、扇形損失、摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失和濕汽損失。

影響：均使級(jí)效率降低，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

輪周效率是衡量級(jí)內(nèi)蒸汽流動(dòng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換程度的重要指標(biāo)。

但不是最終指標(biāo)。（一）葉柵損失噴嘴損失和動(dòng)葉損失統(tǒng)稱為葉柵損失

葉柵的幾何參數(shù)

葉片的橫截面形狀稱為葉型。其周線稱為型線。平均直徑dm、葉片高度l、葉柵節(jié)距t、葉型寬度B、葉型弦長(zhǎng)b出口邊厚度Δ、安裝角

s、s(葉柵額線與弦長(zhǎng)之間的夾角)葉型進(jìn)口角

0g

、1g（葉型中弧線在前緣點(diǎn)的切線與葉柵前額線之間的夾角）汽流沖角（葉型進(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差）反動(dòng)葉柵沖動(dòng)葉柵1.葉型損失平面氣流繞流葉柵產(chǎn)生的能量損失葉柵內(nèi)的壓力分布不均勻，內(nèi)弧的壓力大于背弧的壓力（離心力的原因）進(jìn)口段的壓力下降較快，而后放慢。斜切部分背弧的壓力下降較快，可能低于出口壓力，因此后面跟隨擴(kuò)壓段，將使附面層增厚，氣流脫離，損失增加。(1)附面層中的摩擦損失：葉面粗糙，壓力分布不均勻，附面層，加速較小的氣流，附面層厚，摩擦大，沖動(dòng)葉柵損失大于反動(dòng)葉柵損失。采取的措施：(2)附面層分離時(shí)的渦流損失：(3)尾跡損失：出口邊有一定的厚度，形成兩股氣流拉扯現(xiàn)象，內(nèi)耗采取的措施：盡量減少出口邊的厚度無(wú)渦流有渦流2.葉端損失：（葉高損失）汽流通道由內(nèi)弧，背弧和上下端面組成，葉型損失是內(nèi)弧和背弧的損失。上下端面由于蒸汽的粘性形成附面層。上下兩端面的速度較小，產(chǎn)生的離心力不能抵消壓差，產(chǎn)生二次流動(dòng)，產(chǎn)生漩渦。二次流損失與葉片高度密切相關(guān)，當(dāng)葉片較長(zhǎng)時(shí)，二次流在上下兩端面產(chǎn)生的漩渦對(duì)主流的影響較弱。反之漩渦匯合并充滿整個(gè)汽道，二次流劇增。二次流損失又稱為葉高損失。減小葉柵的平均直徑增加葉片高度，減小葉高損失。3.沖波損失：超音速氣流，產(chǎn)生沖波，表現(xiàn)為葉型損失。（二）扇形損失徑高比

動(dòng)葉平均直徑與葉片高度之比稱為徑高比短葉片，該葉片多為等截面葉片高壓級(jí)

長(zhǎng)葉片低壓級(jí)

1．圓周速度不同引起的損失：汽流沖擊背弧或內(nèi)弧2．相對(duì)柵距不同引起的損失：最佳相對(duì)節(jié)距（平均直徑處）3．汽流徑向流動(dòng)引起的損失：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)生損失切線葉片作成沿葉高變化的變截面葉片，以適應(yīng)圓周速度和汽流參數(shù)沿葉高變化的規(guī)律扭曲葉片（三）摩擦損失

產(chǎn)生的原因：粘滯性，速度梯度徑向渦流摩擦損失與成反比，高壓級(jí)的摩擦損失大低壓級(jí)的小摩擦損失與蒸汽流量成反比，小機(jī)組摩擦損失大低負(fù)荷或空負(fù)荷，應(yīng)監(jiān)視排汽溫度（四）部分進(jìn)汽損失噴嘴連續(xù)部滿整個(gè)圓周，這種進(jìn)汽方式稱為全周進(jìn)汽

噴嘴布置在某個(gè)弧段內(nèi)，這種進(jìn)汽方式稱為部分進(jìn)汽

裝有噴嘴的弧長(zhǎng)與整個(gè)圓周之比，稱為部分進(jìn)汽度

調(diào)節(jié)級(jí)：最大的部分進(jìn)汽度一般也只能達(dá)到0.8

部分進(jìn)汽方式1.鼓風(fēng)損失動(dòng)葉就像鼓風(fēng)機(jī)的葉片一樣，將非工作區(qū)域的蒸汽從葉輪一側(cè)鼓向另一側(cè)，從而消耗一部分有用功，造成損失護(hù)罩裝置:非進(jìn)汽弧

護(hù)罩2.斥汽損失：噴嘴排斥并加速停滯的蒸汽（進(jìn)汽弧段內(nèi)）應(yīng)盡量減少噴嘴組數(shù)漏汽斥汽停滯蒸汽無(wú)噴嘴（五）漏汽損失沖動(dòng)級(jí)：1.隔板漏氣損失：加隔板汽封,在噴嘴和動(dòng)葉根部設(shè)軸向汽封,在葉輪開平衡孔，選擇合適的反動(dòng)度。2.動(dòng)葉頂部漏汽損失：可在圍帶上安裝徑向汽封和軸向汽封,無(wú)圍帶的動(dòng)葉頂部削薄。隔板漏汽葉頂損失汽封節(jié)流原理選擇合適的反動(dòng)度根部反動(dòng)度較大根部漏汽根部反動(dòng)度很小，根部吸汽根部反動(dòng)度合適，不吸不漏根部反動(dòng)度為0.03~0.05反動(dòng)級(jí)：漏汽損失大于沖動(dòng)級(jí)：內(nèi)徑汽封直徑大，汽封齒數(shù)少動(dòng)葉前后壓差大：葉頂漏汽量大措施：徑向軸向汽封動(dòng)葉頂部削薄減小葉頂反動(dòng)度（六）濕汽損失---濕蒸汽區(qū)水珠的膨脹速度大約是蒸汽膨脹速度的十分之一。撞擊動(dòng)葉進(jìn)口的背弧對(duì)噴嘴進(jìn)口避免產(chǎn)生撞擊，擾亂主汽流降低排汽濕度措施1捕水裝置2吸水縫空心噴嘴3采用中間再熱，限制末級(jí)葉片排汽濕度<12%~15%4提高葉片抗沖蝕能力

（七）余速動(dòng)能損失余速利用的條件：（1）兩個(gè)級(jí)的平均直徑接近相等；（2）下一級(jí)的噴嘴進(jìn)汽方向應(yīng)與上一級(jí)的動(dòng)葉排汽方向一致；（3）兩級(jí)之間的距離應(yīng)盡可能小，而且在此間隙內(nèi)汽流不發(fā)生擾動(dòng)。余速不能被利用的級(jí)（1）調(diào)節(jié)級(jí)；（2）級(jí)后有抽汽口的級(jí)；（3）部分進(jìn)汽度和平均直徑突然變化的級(jí)；（4）最末一級(jí)。二、級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率級(jí)的有效焓降

考慮了級(jí)內(nèi)的各項(xiàng)損失之后，真正轉(zhuǎn)變?yōu)檩S功的焓降級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率

級(jí)的有效焓降與級(jí)的理想能量之比

級(jí)的內(nèi)功率

不考慮余速利用h-s圖總結(jié)級(jí)內(nèi)損失產(chǎn)生的原因及采取的措施級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率級(jí)的有效焓降級(jí)的內(nèi)功率任務(wù)訓(xùn)練如何改變級(jí)的內(nèi)功率？三、級(jí)的某些結(jié)構(gòu)對(duì)效率的影響1.蓋度動(dòng)葉進(jìn)口高度超過(guò)噴嘴出口高度的那部分葉高有利影響：減少葉頂漏汽損失滿足汽流徑向擴(kuò)散的要求減少流動(dòng)損失不利影響：頂部和根部產(chǎn)生漩渦最佳蓋度：葉頂漏汽損失和端部漩渦損失之和最小頂部蓋度根部蓋度凝汽式汽輪機(jī)末幾級(jí)，反動(dòng)度較大有徑向汽封無(wú)徑向汽封結(jié)論：1.無(wú)徑向汽封：蓋度增加，葉頂漏汽損失減少，效率增加顯著2.有徑向汽封：蓋度對(duì)效率影響不顯著3.蓋度存在最佳值2.軸向間隙開式軸向間隙閉式軸向間隙閉式軸向間隙：過(guò)大，減少尾跡損失，但是增加摩擦損失，存在最佳值3.徑向間隙?。簻p少葉頂漏汽損失；但不利于振動(dòng)和熱膨脹無(wú)平衡孔有平衡孔4.平衡孔作用：主要是為了減少軸向推力但是反動(dòng)度不合適的話，會(huì)漏汽或吸汽隔板漏汽量較小時(shí)，無(wú)平衡孔的級(jí)效率高隔板漏汽量較大時(shí)，有平衡孔的級(jí)效率高回顧效率最高受到材料強(qiáng)度的限制：?jiǎn)渭?jí)汽輪機(jī)的功率不會(huì)設(shè)計(jì)得太大

單級(jí)汽輪機(jī)的效率太低，余速得不到利用基本知識(shí)1.多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)2.重?zé)岈F(xiàn)象3.多級(jí)汽輪機(jī)的損失4.軸向推力5.極限功率分析多級(jí)汽輪機(jī)的特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)的損失采取的措施3.軸向推力的平衡4.軸封系統(tǒng)基本能力告知一、多級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1．多級(jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大提高（回?zé)嵫h(huán)，中間再熱循環(huán)）2．多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率明顯提高（1）多級(jí)汽輪機(jī)每一級(jí)承擔(dān)的焓降不必很大，可以保證各級(jí)都在最佳速比附近工作。（2）在一定的條件下，多級(jí)汽輪機(jī)的余速動(dòng)能可以全部或部分地被下一級(jí)利用。（3）多級(jí)汽輪機(jī)級(jí)的焓降較小，可以采用漸縮噴嘴，避免了縮放噴嘴。（4）當(dāng)級(jí)的焓降較小時(shí)，根據(jù)最佳速比的要求，可相應(yīng)減小級(jí)的平均直徑，從而可適當(dāng)增加葉柵高度，減小葉柵的端部損失。（5）多級(jí)汽輪機(jī)具有重?zé)岈F(xiàn)象3．多級(jí)汽輪機(jī)單位功率的投資大大減小二、多級(jí)汽輪機(jī)存在的問(wèn)題（1）增加了一些附加的能量損失，如隔板漏汽損失、濕汽損失等。（2）由于級(jí)數(shù)多，相應(yīng)地增加了機(jī)組的長(zhǎng)度和質(zhì)量。（3）多級(jí)汽輪機(jī)高中壓缸工作溫度較高，零部件的金屬材料要求較高（4）級(jí)數(shù)增加，零部件增多，使多級(jí)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。發(fā)展的方向：大功率，高參數(shù)，高效率

哈汽廠：600MW反動(dòng)式汽輪機(jī)

1個(gè)調(diào)節(jié)級(jí)，10個(gè)高壓級(jí)，2*9個(gè)中壓級(jí)，4*7個(gè)低壓級(jí)125MW，31個(gè)級(jí)，13.5米，310t三、多級(jí)汽輪機(jī)各級(jí)段的工作特點(diǎn)多級(jí)汽輪機(jī)分為高壓缸，中壓缸，低壓缸1．高壓段工作蒸汽的壓力、溫度很高，比體積較小所需的通流面積也較小。高壓段各級(jí)的反動(dòng)度較小高壓段各級(jí)的焓降較小高壓段漏汽損失較大，葉高損失較大，摩擦損失較大，因此高壓各級(jí)效率較低2．低壓段容積流量很大，葉片高度大，反動(dòng)度較高，理想焓降較高濕飽和蒸汽區(qū)，濕氣損失大，其他損失較小，最末級(jí)余速動(dòng)能損失不被利用，效率較低3．中壓段各級(jí)損失較小，效率較高，反動(dòng)度和級(jí)的尺寸逐級(jí)升高四、整機(jī)損失（一）內(nèi)部損失影響蒸汽狀態(tài)的損失1．進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失原因：措施：主汽門和調(diào)節(jié)汽門的節(jié)流作用，使蒸汽壓力下降限制蒸汽流速40~60m/s主要方法：優(yōu)化閥門的型線。2．各級(jí)級(jí)內(nèi)損失3.排汽管的壓力損失

原因：乏汽在排汽管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生摩擦、渦流等，造成壓力降低凝汽機(jī)組的cn<100~120m/s，背壓機(jī)組cn<40~60m/s措施：導(dǎo)流板和擴(kuò)壓排汽管道（二）外部損失1．機(jī)械損失支持軸承和推力軸承的摩擦阻力，以及帶動(dòng)主油泵等，消耗一部分有用功而造成損失（0.5～1）％2．軸端漏汽損失高壓軸封：防止漏出蒸汽低壓軸封：阻止空氣漏入汽封的工作原理蒸汽密度