《汽轮机原理》讲稿第01章.ppt
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《汽轮机原理》绪论B:锅炉S:锅炉过热器T:汽轮机C:冷凝器P:水泵2汽轮机的主要技术发展3汽轮机制造工业动叶栅喷嘴叶栅894汽轮机分类:按热力特性分类(即汽轮机型式)凝汽式、中间再热式背压式调整抽汽式按主蒸汽压力分类低压汽轮机主蒸汽压力小于1.5MPa中压汽轮机2~4MPa高压汽轮机6~10MPa超高压汽轮机12~14MPa亚临界汽轮机16~18MPa超临界汽轮机超过22.5MPa超超临界汽轮机超过32MPa汽轮机不同型号的参数表示汽轮机还可以按汽缸数目分类第一章汽轮机级的工作原理第一节概述2,级内能量转换过程:具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时,首先在喷嘴叶栅通道中得到膨胀加速,将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能,然后进入动叶通道,在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速,推动叶轮旋转,将高速汽流的动能转变为旋转机械能。173,冲动级:当汽流通过动叶通道时,由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向,因而产生离心力,离心力作用于叶片上,被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽进、出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。4,反动级:当汽流通过动叶通道时,一方面要改变方向,同时还要膨胀加速,前者会对叶片产生一个冲动力,后者会对叶片产生一个反作用力,即反动力。蒸汽通过这种级,两种力同时作功。通常称这种级为反动级。二,反动度三,冲动级和反动级3.复速级由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅所组成的级,称为复速级。第一列动叶栅通道流出汽流,其流速还相当大,为了利用这一部分动能,在第一列动叶栅之后装上一列导向叶栅以改变汽流的方向,使之顺利进入第二列动叶栅通道继续作功。复速级也采用一定的反动度。复速级具有作功能力大的特点。4.反动级通常把反动度=0.5的级称为反动级。对于反动级来说,蒸汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同,即是p1>p2,。反动级是在冲动力和反动力同时作用下作功。反动级的效率比冲动级高,但作功能力小。第二节汽轮机级内能量转换过程基本方程式二,蒸汽在喷嘴叶栅通道中的膨胀过程(一)喷嘴出口汽流速度计算图中,称为喷嘴的理想焓降。为了方便,引用滞止参数,如图所示,滞止焓值为:把相应的滞止参数分别代入,则2,喷嘴出口的汽流实际速度实际流动是有损失的,汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用喷嘴速度系数来考查两者之间的差别(通常取=0.97)。这样,喷嘴出口实际速度为3,喷嘴损失蒸汽在喷嘴通道中流动时,动能的损失称为喷嘴损失,用δhn表示:喷嘴损失与喷嘴滞止理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数,用ζn表示:(二)喷嘴中气流的临界状态2,临界压力根据,临界压力为:对于等熵膨胀过程来说,有,则上式为上式表明,临界压力只与蒸汽指数k和初压有关。临界压力与初压之比称为临界压力比,用表示:对于过热蒸汽(k=1.3)则对于饱和蒸汽(k=1.135)则图1—8压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律(三)喷嘴截面积的变化规律(四)喷嘴流量计算2,喷嘴流量曲线对于上面公式,当喷嘴前的参数和喷嘴出口截面积An一定时,通过喷嘴的流量Gt只取决于喷嘴前后压力比。它们的关系如图中ABC曲线所示。当压力比从1逐渐缩小时,流量逐渐增加,当喷嘴前后压力比等于临3,通过喷嘴的实际流量的计算通过喷嘴的实际流量为:式中,称为喷嘴流量系数。对于过热蒸汽,取0.97;对于饱和蒸汽,取1.02。考虑了流量系数之后,通过喷嘴的实际流量为:对于过热蒸汽:对于饱和蒸汽:另外还可以用单一的计算公式表示:其中,称为彭台们系数。对于亚临界流动,<1,对于临界流动,=1。(五)蒸汽在喷管斜切部分中的流动1,当喷嘴出口压力(背压)大于或等于临界压力时,AB截面上的流速小于或等于音速,喉部截面AB压力等于背压(),汽流通过喷嘴,只在渐缩部分膨胀加速,而在斜切部分ABC处不膨胀加速。斜切部分只起导向作用。从喷嘴流出的汽流与动叶运动方向成一角度(称为喷嘴出汽角)。2,当喷嘴出口压力(背压)小于临界压力时,汽流在AB截面上达临界状态,汽流在斜切部分要继续膨胀加速,蒸汽压力由临界pcr压力下降为p1,汽流速度由临界速度到大于音速,并且汽流方向要发生扰动和偏转,如图1---14所示。三,蒸汽在动叶中的流动与能量转换过程动叶进口速度三角形的相对速度和方向角可由下式确定:为了使汽流顺利进入动叶通道而不发生碰撞,动叶栅的几何进口角应等于进汽角β1。如图所示,蒸汽最后以相对速度w2(动叶出汽角β2)流出动叶通道。对于冲动级来