汽轮机级的工作原理课件.ppt

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1、汽轮机原理PrincipleofSteamTurbine重庆大学本科课程2010.10授课教师：陈艳容12汽轮机级的工作原理本章要求1）掌握汽轮机通流部分中蒸汽的流动规律及能量转换过程，提高综合应用基础知识分析研究具体工程技术问题和科研课题的能力。2）明确在级内能量转换过程中，各项损失的物理概念及减少损失的措施和计算方法。3）明确级的速比、反动度、比焓降及叶型参数对汽轮机热功转换能力（轮周功率）和轮周效率的重要影响，及对汽轮机整体结构的影响。4）掌握用一元流理论进行级的热力设计的方法。2级——由一列喷嘴叶栅（静叶栅）和其后的一列动叶栅构

2、成的汽轮机作功的最小单元。2.1概述一、汽轮机的级1.什么是级?多级则能产生较大的功率，大型汽轮机均由多级串联组成。喷嘴：由固定不动的静叶栅构成的蒸汽通道。转子：汽轮机的转动部分。通流部分：汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分，包括各级喷嘴和动叶、主汽门、调节汽门等。3级=喷嘴叶栅+动叶栅2.1概述一、汽轮机的级2.级的结构编号和下标：0,1,2；n-nozzle喷嘴，b-blade动叶。特征截面：喷嘴叶栅前截面0—0喷嘴叶栅和动叶栅之间的截面1-1动叶栅后截面2-242.1概述一、汽轮机的级3.级内工作过程（1）功能：推动叶

3、轮和轴转动，以带动发电机发电。（2）蒸汽的流动路线：进入喷嘴→离开喷嘴→进入动叶→离开动叶。（3）工质性质的变化：喷嘴中得到加速（p↓，c↑），在动叶中加速继续（p↓，c↑）。（4）能量转换：在喷嘴中将热能转换为动能，在动叶中将动能转换为机械能。p0c0p1c1c2p2压力及速度曲线53、级的工作过程（1）蒸汽在级内的流动过程两次能量转换Ⅰ喷嘴：蒸汽在喷嘴通道内膨胀，把蒸汽部分热能转换为出口蒸汽动能Ⅱ动叶：冲动力和反动力联合做功，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。（2）蒸汽在级内的压力、速度的变化趋势蒸汽通过喷嘴和动叶后，

4、其压力、速度的变化趋势如图1.3。特征截面或计算截面：喷嘴前：0-0；喷嘴后（动叶前）：1-1；动叶后：2-2。图1.3蒸汽级内压力，速度变化趋势1100226连续方程:72.1概述一、汽轮机的级4.热力过程线反应级的做功过程和工质的变化特性的h-s曲线。（1）四个状态：1）滞止状态（0*状态）。2）喷嘴进口状态（0状态）。3）喷嘴出口状态（动叶进口状态，1状态）。4）动叶出口状态（2状态）。8（2）三类参数：1）焓降——物理意义：做功能力级的滞止理想比焓降，级的理想比焓降喷嘴的滞止理想比焓降，喷嘴的理想比焓降动叶的理想比焓降2.1

5、概述一、汽轮机的级4.热力过程线喷嘴前汽流速度c0所具有的动能：滞止焓值：举例：滞止参数：滞止状态下的汽流热力参数，用上标“0”或“*”来表示；92）熵增过程——物理意义：不可逆过程3）损失a.喷嘴损失b.动叶损失在实际研究中常认为=理想过程：无不可逆损失的等熵过程；实际过程：存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为热能。一、汽轮机的级4.热力过程线（2）三类参数：102.1概述一、级的工作过程4.热力过程线余速损失喷嘴中的能量损失动叶中的能量损失11动叶理想比焓降：滞止比焓差：喷嘴理想比焓降：喷嘴损失：喷嘴实际比焓降：图1.5喷嘴及动叶的

6、热力过程线2、喷嘴及动叶的热力过程动叶损失：动叶实际比焓降：余速损失：12级的理想比焓降：级滞止理想比焓降：图1.5汽轮机的级的热力过程线2、喷嘴及动叶的热力过程喷嘴滞止理想比焓降：轮周损失：轮周有效比焓降：13⑴冲动力（Fi）：从喷嘴流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上，给动叶施加的力。⑵反动力（Fr）：蒸汽在动叶通道内膨胀加速，离开动叶通道时，给动叶一个与汽流运动方向相反的作用力。⑶级的受力：冲动力和反动力的合力F作用在动叶栅上，其在轮周方向上的分力Fu使动叶栅旋转而产生机械功。1、汽轮机级的受力分析ABCDEFiFrw1w2u蒸汽在

7、动叶流道内膨胀时对动叶的作用力12P0,h0c0α1uc1c2二、级的反动度2.1概述142.1概述（1）反动度的定义二、级的反动度2.反动度反动度：动叶的理想比焓降占总体理想比焓降的份额。定义式：（2）特征截面1）由于环行叶栅的使用，沿着叶高的方向流动特性不同。2）叶根截面（root），平均截面（middle），顶部截面（top），3）通常用级的平均直径处的反动度Ωm来表示。15（3）关于级的反动度的分析与讨论1）由于h-s图上等压线沿比熵增方向发散，故严格说，但由于喷嘴损失很小，因此在使用中常认为2）Ωm越大，△hb越大，则蒸汽对动

8、叶栅的反动力也越大；3）反动度Ω沿动叶高度是不相同的对于较短的直叶片级，用平均反动度Ωm表示，可不计反动度沿动叶高度的变化；对于长叶片级，在计算不同截面时，必须用相应截面的反动度。162.1概述三、级的分类