3 轮周功率及效率

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1、第三节级的轮周功率与轮周效率李惊涛lijingtao@ncepu.edu.cn2021/6/111p1p2c1c2uc2zc2c1uc1zFb’Fu’Fz’uzadbc一、蒸汽作用在动叶上的力取控制体：汽道中心的流线ab和cd上、下两平面ad和bc叶型表面表面力：(1).ad面p1,bc面p2(2).ab，dc中心流线，相互抵消(3).叶片作用于汽流的力(4).叶片表面的摩擦力（忽略）质量力：质量力(忽略)2021/6/112圆周u方向的动量方程：单位蒸汽流量，令蒸汽作用于叶片的周向力：c1uuw1w2c2β1α1α2β22021/6/113轴向

2、z方向的动量方程：说明：圆周向力Fu与汽轮机旋转方向一致，推动叶片作功，轴向力Fz不作功，产生轴向推力。蒸汽作用于叶片的轴向力:蒸汽作用叶片的总作用力：c1uuw1w2c2β1α1α2β22021/6/114二、蒸汽作用在动叶上的轮周功率轮周功率Pu：单位时间内蒸汽对动叶片所作的有效功级的作功能力Wu：单位蒸汽产生的轮周功率级的作功能力组成：①喷嘴出口进入动叶带入的动能②动叶内热能转换的动能③离开动叶带走的动能(余速损失)利用速度三角形00012Δhu10反动级β1、β2大，做功能力小2021/6/115汽轮机级的热力过程线级的有效焓降：级的滞止

3、理想焓降：喷嘴滞止理想焓降：喷嘴能量损失：动叶理想焓降：动叶滞止理想焓降：动叶能量损失：余速损失：初速动能：余速利用系数(μ):本级余速动能可被下一级利用的程度2021/6/116轮周效率是衡量汽轮机级的工作经济性的重要指标。三、轮周效率轮周效率定义：2021/6/117三、轮周效率写成能量平衡形式（焓降）喷嘴损失系数：动叶损失系数：余速损失系数：2021/6/118影响轮周效率主要因素有三项：喷嘴损失系数、动叶损失系数、余速损失系数。当叶型选定后，轮周效率主要受余速损失影响。四、轮周效率与速比的关系速比是汽轮机的重要指标，直接影响汽轮机组的轮周

4、效率和作功能力。速比：或速比：引入一个参数：对应于最高轮周效率的速比称为最佳速比。2021/6/119(∵纯冲动级)1、纯冲动级——不考虑余速利用从上式可知：i）和越高，高；ii）小，也高，但过小，↓，↓。一般；iii）↓，↑，但过小，↓，↓。一般；iv）对的影响是按抛物线变化。(∵,)叶型一经选定，前三项参数基本确定c1uuw1w2c2β1α1α2β22021/6/1110纯冲动级最佳速比与轮周效率关系轮周效率2021/6/1111一般，，末级最大200，纯冲动级的最佳速比：纯冲动级的最佳速比2021/6/1112对于纯冲动级，，若，则若用理

5、想速度计算速比2021/6/11132、纯冲动级——考虑余速利用ηuxa当，，其中:对于:对于:1、利用余速可提高轮周效率；2、余速利用使得xa在实用范围内对轮周效率的影响减弱。2021/6/11143、冲动级若不考虑余速利用:式中：设计中，常取Ωm(X1)optμ1=1μ1=0.8μ1=02021/6/11154、反动级当，，时x1,xaηu2021/6/1116反动级轮周效率与速比的变化曲线①在最佳速比附近变化平坦，所以在一定范围内偏离最佳值时，不会导致轮周效率的明显下降。适用工况变化较频繁机组，如调峰机组、工业汽轮机组等。②反动级最佳速比大

6、，相同轮周速度前提下，反动级能承担的焓降比冲动级小，也即在相同功率的汽轮机，反动式汽轮机的级数要比冲动式汽轮机的级数要多。2021/6/11175、复速级—结构图缩放喷嘴转向导叶第一列动叶第二列动叶2021/6/1118复速级—速度三角形第一列动叶的速度三角形与单列级一样第二列动叶的速度三角形中各量加上标“’”表示转向导叶以下标“gb”表示2021/6/1119复速级—轮周功率假定：纯冲动级，Ω=0，β1=β2，α2=α’1，β’1=β’2，μ1=0，ψ=ψgb=ψ’=1复速级轮周功:两列动叶栅轮周功之和∵轮周效率：2021/6/1120复速级—

7、轮周效率与速比关系x1单列级和复速级对比曲线ζnζbζgbζ’bζ’c2ηIIux1’ηu0.5单列级ηIu0.650.802021/6/1121复速级—出口速度通常复速级也不是纯冲动式的，而采用少量的反动度，即汽流在动叶和导叶中均有一定的膨胀，改善流动，提高复速级的效率。但过大的反动度会增加级内漏汽损失。第一列动叶的反动度：导叶的反动度：第二列动叶的反动度：复速级总反动度：焓降出口速度损失喷嘴第一列动叶导叶第二列动叶2021/6/1122复速级—焓熵图2021/6/1123最佳速比小结复速级反动级纯冲动级2021/6/1124