汽輪機課件：級內(nèi)損失和效率

級內(nèi)損失和效率回顧p20p0t0h0c0p11t△h1t0*t0*△h1t*12t2△ht*△h2t△hn△hb△hc2基本知識1.級內(nèi)損失產(chǎn)生的原因及采取的措施2.相對內(nèi)效率的計算3.內(nèi)功率的計算4.h-s圖的表示1.相對內(nèi)效率的計算2.內(nèi)功率的計算3.減少損失的措施4.了解葉片的結(jié)構基本能力告知一、級內(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、動葉損失、余速損失、扇形損失、摩擦損失、部分進汽損失、漏汽損失和濕汽損失。

影響：均使級效率降低，影響汽輪機運行的經(jīng)濟性

輪周效率是衡量級內(nèi)蒸汽流動過程中能量轉(zhuǎn)換程度的重要指標。

但不是最終指標。（一）葉柵損失噴嘴損失和動葉損失統(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b出口邊厚度Δ、安裝角

s、

s(葉柵額線與弦長之間的夾角)葉型進口角

0g

、

1g（葉型中弧線在前緣點的切線與葉柵前額線之間的夾角）汽流沖角（葉型進口角與汽流進口角之差）反動葉柵沖動葉柵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，沖動葉柵損失大于反動葉柵損失。采取的措施：(2)附面層分離時的渦流損失：(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，產(chǎn)生漩渦。二次流損失與葉片高度密切相關，當葉片較長時，二次流在上下兩端面產(chǎn)生的漩渦對主流的影響較弱。反之漩渦匯合并充滿整個汽道，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

長葉片低壓級

1．圓周速度不同引起的損失：汽流沖擊背弧或內(nèi)弧2．相對柵距不同引起的損失：最佳相對節(jié)距（平均直徑處）3．汽流徑向流動引起的損失：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，高壓級的摩擦損失大

低壓級的小摩擦損失與蒸汽流量成反比，小機組摩擦損失大低負荷或空負荷，應監(jiān)視排汽溫度（四）部分進汽損失噴嘴連續(xù)部滿整個圓周，這種進汽方式稱為全周進汽

噴嘴布置在某個弧段內(nèi)，這種進汽方式稱為部分進汽

裝有噴嘴的弧長與整個圓周之比，稱為部分進汽度

調(diào)節(jié)級：最大的部分進汽度一般也只能達到0.8

部分進汽方式1.鼓風損失動葉就像鼓風機的葉片一樣，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，造成損失護罩裝置:非進汽弧

護罩2.斥汽損失：噴嘴排斥并加速停滯的蒸汽（進汽弧段內(nèi)）應盡量減少噴嘴組數(shù)漏汽斥汽停滯蒸汽無噴嘴（五）漏汽損失沖動級：1.隔板漏氣損失：加隔板汽封,在噴嘴和動葉根部設軸向汽封,在葉輪開平衡孔，選擇合適的反動度。2.動葉頂部漏汽損失：可在圍帶上安裝徑向汽封和軸向汽封,無圍帶的動葉頂部削薄。隔板漏汽葉頂損失汽封節(jié)流原理選擇合適的反動度根部反動度較大根部漏汽根部反動度很小，根部吸汽根部反動度合適，不吸不漏根部反動度為0.03~0.05反動級：漏汽損失大于沖動級：內(nèi)徑汽封直徑大，汽封齒數(shù)少動葉前后壓差大：葉頂漏汽量大措施：徑向軸向汽封

動葉頂部削薄

減小葉頂反動度（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。撞擊動葉進口的背弧對噴嘴進口避免產(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，限制末級葉片排汽濕度<12%~15%4提高葉片抗沖蝕能力

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

考慮了級內(nèi)的各項損失之后，真正轉(zhuǎn)變?yōu)檩S功的焓降級的相對內(nèi)效率

級的有效焓降與級的理想能量之比

級的內(nèi)功率

不考慮余速利用h-s圖總結(jié)級內(nèi)損失產(chǎn)生的原因及采取的措施級的相對內(nèi)效率級的有效焓降級的內(nèi)功率任務訓練如何改變級的內(nèi)功率？三、級的某些結(jié)構對效率的影響1.蓋度動葉進口高度超過噴嘴出口高度的那部分葉高有利影響：減少葉頂漏汽損失

滿足汽流徑向擴散的要求

減少流動損失不利影響：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末幾級，反動度較大有徑向汽封無徑向汽封結(jié)論：1.無徑向汽封：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；但不利于振動和熱膨脹無平衡孔有平衡孔4.平衡孔作用：主要是為了減少軸向推力但是反動度不合適的話，會漏汽或吸汽隔板漏汽量較小時，無平衡孔的級效率高隔板漏汽