热能动力基础删减版

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1、热能与动力机械基础第三章涡轮机与喷气发动机主讲教师：叶增明课时：8学时思考题涡轮机的定义是什么？哪些动力机械属于涡轮机？涡轮机与活塞式发动机相比有哪些优点？涡轮机目前的主要技术发展趋势是什么？与蒸汽轮机相比较燃气轮机有哪些优点？蒸汽轮机与燃气轮机主要用途是什么？在使用上有何区别？轮机按热力特性分类可分为那几类？凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的主要区别是什么？涡轮喷气发动机退役陆用为什么还要加动力透平汽轮机级的反动度的定义是什么？纯冲动级的反动度是多少？有那些特点？反动级的反动度是多少？有那些特点？速度系数与能量损失系数之间有什么关系？利用轮周功的表达式证明相对能量方程的

2、成立轮周功的定义是什么？其表达式是什么？轮周效率的定义是什么？其表达式是什么？第一节概述一、涡轮机的定义和范围什么是涡轮机？透平机（Turbine）定义：涡轮机是一种将流体（工质）的热能和势能转换为机械功的旋转式动力机械。包括：蒸汽轮机、燃气轮机和水轮机。喷气发动机应属于燃气轮机蒸汽轮机（SteamTurbine）主要分为：电站汽轮机和工业汽轮机两种燃气轮机（GasTurbine）主要分为：陆用燃气轮机、船用燃气轮机和航空发动机。二、涡轮机在国民经济中的地位旋转式的蒸汽轮机、燃汽轮机与往复式的蒸汽机、内燃机一样都是一种原动机，具有同样的功能。与往复式蒸汽机相比，汽轮

3、机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度，故热效率较高。涡轮机与往复式机械相比具有单机功率大、效率高、运转平稳和使用寿命长等优点，具有较大的优势，目前已逐步取代往复式的蒸汽机与内燃机。涡轮机目前的使用范围1、在火力发电厂、核电站以及水力发电站中是用来驱动发电机的一个重要的动力机械；2、 在研金、化工、采矿等大型工业上用来驱动各种大型的水泵、风机、高炉鼓风机和压缩机（由于可以变转速，代替大型电动机）；3、 在船上用来驱动螺旋桨（代替内燃机）；4、 在军事上用来驱动航空、航天器，以及作为军舰

4、和大型坦克的发动机；5、 近期已在列车和大型卡车上作为发动机开始启用。三、涡轮机的发展1、蒸汽轮机公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮机的雏形；1629年意大利的布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1884年英国的Charies.Pansons(帕森斯)制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，并取得英国专利，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位,这是第一台在工业上实际使用的汽轮机。目前世界上最大的汽轮机制造厂家是美国的GE（通用电气公司）和WH（西屋公司）。我国汽轮机制造是从1955年开始的，

5、从6MW（6000千瓦）开始，然后有12MW、50MW、10MW、125MW、200MW、300MW，直至2000年生产了600MW汽轮机。目前正在设计生产1000MW的汽轮机。我国最大的汽轮机制造厂有三家：哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂和东方汽轮机厂，主要生产大型发电用汽轮机。第一台燃气轮机法国拉马尔等人设计制造的，压比为4、透平进口温度560℃，只有3％的效率。1920年出现了第一台在工业上正式使用的燃气轮机，输出功率370KW，效率达13%。1939年BBC制造了第一台用于发电的燃气轮机，压比为4.38，透平前温为575℃，效率18%，功率达到4000KW。同时

6、期德国heinkel工厂第一台涡轮喷气式发动机驱动的He178飞机试飞成功。（德国he系列战斗机诞生）2、燃气轮机燃气轮机的发展历史曾经经过三个高潮：①第二次世界大战期间涡轮喷气式发动机的诞生及大量使用；在第二次世界大战中，德国1940年首先投人了用燃气轮机驱动的喷气式战斗机，首批参战的喷气式飞机时速为850公里，超过当时英美飞机时速约160公里，在速度上占有很大优势。随后美、英、苏等国家也大量投人了喷气式战斗机，②五十年代大量航空发动机退役，作为燃气发生器加上动力透平，改造成为陆用燃气轮机，引起了陆用燃气轮机的一个发展高潮；③1965年美国东北电网大停电事故发生后

7、，引起各国电力界对燃气轮机作为尖峰负荷用来应急发电的重视。最近人们对燃气轮机－蒸汽轮机联合循环的优越性已引起很大的重视，也许现在正是燃气轮机发展的第四个高潮。3、航空发动机涡轮喷气式－－涡轮风扇式（B52和波音707）JT3D，压比16，（波音767）JT9D－7R，压比21－244、水轮机新安江水电站三峡水电站适用场合和特点蒸汽轮机：功率大、制造成本低，运行成本低。适用于大型发电机组，发电厂普遍使用。燃气轮机：体积小、重量轻、启动快、少用水或不用水。机动性强的特点决定了它适用于作为移动性动力机组，如飞机、军舰、及移动电站。水轮机：发电成本低，节约能源，但必须要