工學(xué)]《汽輪機(jī)原理》講稿第01章.ppt

1,汽輪機(jī)原理,2,緒論,1 火電廠基本概念 （一）能量轉(zhuǎn)換過程 燃料化學(xué)能 蒸汽熱能 機(jī)械能 電能 （二）火電廠三大主機(jī) 鍋 爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?汽輪機(jī)：將鍋爐生產(chǎn)蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能 發(fā)電機(jī)：將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,3,B：鍋爐 S：鍋爐過熱器 T：汽輪機(jī) C：冷凝器 P：水泵,火力發(fā)電廠示意圖,4,我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展概況,5,歷年人均指標(biāo),6,歷年主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7,我國(guó)能源供需變化情況,8,我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（%）,9,我國(guó)能源生產(chǎn)構(gòu)成（%）,10,2000年世界一次能源供給的構(gòu)成,11,2000年全球電力生產(chǎn)的能源構(gòu)成,12,我國(guó)電力生產(chǎn)的情景預(yù)測(cè) (TWh),13,渦輪機(jī),透平機(jī),汽輪機(jī),透平膨脹機(jī),燃?xì)廨啓C(jī),水輪機(jī),火電廠的原動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作機(jī),火電廠的原動(dòng)機(jī) 船舶、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),能量回收 制冷低溫領(lǐng)域,水電廠的原動(dòng)機(jī),渦輪機(jī) 構(gòu)成圖示,Turbine,Steam Turbine,Gas Turbine,Turbo-expander,Water Turbine,14,2 汽論機(jī)分類：,汽輪機(jī),沖動(dòng)式汽輪機(jī),反動(dòng)式汽輪機(jī),凝汽式汽輪機(jī),供熱式汽輪機(jī),背壓式汽輪機(jī),調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī),低壓汽輪機(jī),中壓汽輪機(jī),高壓汽輪機(jī),超高壓汽輪機(jī),亞臨界壓力汽輪機(jī),超臨界壓力汽輪機(jī),按作功原理分,按功能分,按參數(shù)高低分,15,按熱力特性分類（即汽輪機(jī)型式） 凝汽式、中間再熱式 背壓式 調(diào)整抽汽式,供熱,Turbine,Turbine,熱用戶,Turbine,16,按主蒸汽參數(shù)分類 低壓汽輪機(jī)：小于1.47 Mpa； 中壓汽輪機(jī)：1.96 3.92 Mpa； 高壓汽輪機(jī)：5.88 9.81 Mpa； 超高壓汽輪機(jī)：為11.77 13.93 Mpa； 臨界壓力汽輪機(jī)：15.69 17.65 Mpa； 超臨界壓力汽輪機(jī)：大于22.15 Mpa； 超超臨界壓力汽輪機(jī)：大于32 Mpa,17,3 汽輪機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展,采用大容量機(jī)組 提高蒸汽初參數(shù) 采用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)提高效率 提高機(jī)組的運(yùn)行水平,18,4 汽輪機(jī)制造工業(yè),美國(guó) 通用電氣公司、西屋電氣公司 日本 日立制作所、東芝電器會(huì)社、三 菱重工株式會(huì)社 瑞士 BBC公司 中國(guó) 哈爾濱汽輪機(jī)廠、上海汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠、北京重型電機(jī)廠、青島汽輪廠、武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠、南京汽輪發(fā)電機(jī)廠,19, XX - XX - XX,變型設(shè)計(jì)次序,蒸汽參數(shù),額定功率,型式,例：N300-16.7/538/538 300MW凝汽式汽輪機(jī),主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538C,再熱蒸汽溫度538C。,汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表：,汽輪機(jī)型號(hào)：,20,第一章 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 第一節(jié) 概述,一 ， 汽 輪 機(jī) 的 級(jí) 、級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 1，汽輪機(jī)的級(jí)：靜葉柵 動(dòng)葉柵 是汽輪機(jī)作功的最小單元。,21,第一節(jié) 概述,二、汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 1、級(jí)的組成 靜葉柵 動(dòng)葉柵,22,23,24,2，級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程： 具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)時(shí)，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動(dòng)能，然后進(jìn)入動(dòng)葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時(shí)又膨脹加速，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。,25,26,3，沖動(dòng)級(jí)：當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，由于受到動(dòng)葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉片上，被稱為沖動(dòng)力。這時(shí)蒸汽在汽輪機(jī)的級(jí)所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動(dòng)葉通道時(shí)其動(dòng)能的變化量。而這種級(jí)稱為沖動(dòng)級(jí)。,27,4，反動(dòng)級(jí)：當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，一方面要改變方向，同時(shí)還要膨脹加速，前者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力，后 者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)反作用力，即反動(dòng)力。蒸汽通過這種級(jí)，兩種力同時(shí)作功。通常稱這種級(jí)為反動(dòng)級(jí)。,28,5、級(jí)的通流部分熱力過程曲線,第一節(jié) 概述,6、級(jí)的反動(dòng)度,29,反 動(dòng) 度,30,三 ， 沖 動(dòng) 級(jí) 和 反 動(dòng) 級(jí),沖 動(dòng) 級(jí) 有 三 種 不 同 的 形 式 ： 1，純沖動(dòng)級(jí)： 通常把反動(dòng)度等于零的級(jí)稱為純沖動(dòng)級(jí)。對(duì)于純沖動(dòng)級(jí)來說， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出動(dòng)葉的速度C ,具有一定的動(dòng)能 C未被利用而損失，稱這種損失為余速損失，用 表示。 2 ，帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) 為了提高級(jí)的效率，通常，沖動(dòng)級(jí)也帶有一定的反動(dòng)度（ = 0.05 0.20 ) ，這種級(jí)稱為帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)，它具有作功能力大、效率高的特點(diǎn)。,31,3. 復(fù) 速 級(jí) 由一組靜葉柵和安裝在同一葉輪上的兩列動(dòng)葉柵及一組介于第一、二列動(dòng)葉柵之間、固定在汽缸上的導(dǎo)向葉柵所組成的級(jí)，稱為復(fù)速級(jí)。第一列動(dòng)葉柵通道流出汽流，其流速還相當(dāng)大，為了利用這一部分動(dòng)能，在第一列動(dòng)葉柵之后裝上一列導(dǎo)向葉柵以改變汽流的方向，使之順利進(jìn)入第二列動(dòng)葉柵通道繼續(xù)作功。復(fù)速級(jí)也采用一定的反動(dòng)度。復(fù)速級(jí)具有作功能力大的特點(diǎn)。 4 . 反 動(dòng) 級(jí) 通常把反動(dòng)度 = 0.5的級(jí)稱為反動(dòng)級(jí)。對(duì)于反動(dòng)級(jí)來說，蒸汽在靜葉和動(dòng)葉通道的膨脹程度相同，即是 ， 。反動(dòng)級(jí)是在沖動(dòng)力和反動(dòng)力同時(shí)作用下作功。反動(dòng)級(jí)的效率比沖動(dòng)級(jí)高，但作功能力小。,32,33,第二節(jié) 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程,一 ， 基 本 假 設(shè) 和 基 本 方 程 式 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定的三元流動(dòng)的實(shí)際流體。為了研究方便，特作如下假設(shè)： 1 . 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是穩(wěn)定的：即在流動(dòng)過程中，通道中任意點(diǎn)的蒸汽參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變。 2. 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是一元流動(dòng)：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)，其參數(shù)只沿流動(dòng)方向變化，而在與流動(dòng)方向相垂直的截面上不變化。 3. 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng)：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)與外界沒有熱交換。,34,基本方程式,（1）狀態(tài)方程 pv=RT,（2）連續(xù)性方程 Gv=Ac,（3）能量守恒方程,35,二，蒸汽在靜葉柵通道中的膨脹過程,噴嘴的作用是讓蒸汽在其通道中流動(dòng)時(shí)得到膨脹加速，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。噴嘴是固定不動(dòng)的，蒸汽流過時(shí)，不對(duì)外作功，W = 0；同時(shí)與外界無熱交換，q = 0。則根據(jù)能量方程式 ，則 對(duì)于過熱蒸汽，可近似看做理想氣體，則上式可寫成：,36,1、噴嘴出口汽流速度計(jì)算 噴嘴出口的汽流理想速度,(一) 噴嘴內(nèi)流動(dòng)分析,噴嘴出口的汽流實(shí)際速度,0*,0,1,p1,p0*,p0,h1,hn*,hn,hC0,h0*,h1t,1,h0,噴嘴損失,噴嘴能量損失系數(shù),37,2，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 實(shí)際流動(dòng)是有損失的，汽流實(shí)際速度小于汽流理想速度。通常用噴嘴速度系數(shù)來考查兩者之間的差別（通常取 = 0.97 )。這樣，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為 3，噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動(dòng)時(shí)，動(dòng)能的損失 稱為 噴嘴損失，用 表 示 ： ( 1- 26 ) 噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為噴嘴能量損失系數(shù)，用 表示： ( 1 - 26 a ),38,( 二 ） 噴 嘴 中 汽 流 的 臨 界 狀 態(tài),1，臨界速度 汽流的音速為 ， 用滯止參數(shù)表示有關(guān)參數(shù)時(shí)，代入音速公式，則有 上式中， 為滯止?fàn)顟B(tài)下的音速。當(dāng) 知時(shí)， 一定值。 在膨脹過程中，到某一截面會(huì)出現(xiàn)汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲?。?dāng)汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)，則稱此時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)為臨界狀態(tài)。這時(shí)的參數(shù)為臨界參數(shù)，用 等表示。則臨界速度為：,39,2，臨界壓力 臨界壓力為： 對(duì)于等熵膨脹過程來說，有 ，則上式為 上式表明，臨界壓力只與蒸汽指數(shù)k和初壓有關(guān)。臨界壓力與初壓之比稱為臨界壓力比，用 表示： ( 1 -24 ) 對(duì)于過熱蒸汽（k=1.3)則 =0.546;對(duì)于飽和蒸汽（k =1.135 )則 =0.577 .,40,（ 三 ） 噴 嘴 截 面 積 的 變 化 規(guī) 律,噴嘴截面積與汽流速度c和馬赫數(shù)Ma有關(guān)： （1）當(dāng)汽流速度小于音速，即M0，則必須dA/dx1時(shí)，若要使汽流能繼續(xù)加速，即dc/dx0，則必須dA/dx0，也就是說噴嘴截面積必須沿流動(dòng)方向逐漸增加，即做成漸擴(kuò)噴嘴。 （3）當(dāng)汽流速度在噴嘴某截面上剛好等于音速，即M=1，這時(shí)，dA/dx =0。表明橫截面A不變化，即A達(dá)到最少值。根據(jù)上述分析可知，簡(jiǎn)單的漸縮噴嘴是得不到超音速汽流的。為了達(dá)到超音速，除了噴嘴出口蒸汽壓力必須小于臨界壓力外，還必須在噴嘴形狀上加以保證，即作成縮放噴嘴。汽流通過縮放噴嘴時(shí)，在噴嘴喉部達(dá)音速，然后在漸擴(kuò)部分達(dá)超音速。,汽流能夠在噴嘴中加速的條件： （1）Ma 1：漸擴(kuò)噴嘴 （3）Ma =1：縮放噴嘴,41,（ 四 ） 噴 嘴 流 量 計(jì) 算,1，噴嘴的理想流量 計(jì)算 噴嘴的理想流量 可用下式計(jì)算: 式中， - 噴嘴出口處截面積， (m) ; - 噴嘴出口處理想汽流速度，(m/s) ; - 噴 嘴 出 口 處 比 容 ， （ m / k q ) 。 稱 為噴嘴前后壓力比。,42,2，噴嘴流量曲線 對(duì)于式(1-33），當(dāng)噴嘴前的參數(shù) 和 噴嘴出口截面積 一定時(shí)，通過噴嘴的流量 只取決于噴嘴前后壓力比。它們的關(guān)系如 圖1-11中ABC曲線所示。當(dāng)壓力比從1逐漸 圖1-11 縮小時(shí)，流量逐漸增加，當(dāng)噴嘴前后壓力比 等于臨界壓力比（ ) ， 達(dá)最大值，如B所示。這時(shí)的流量稱為臨界流量，用 表示。當(dāng)噴嘴前后壓力比小于臨界壓力比時(shí)，流量保持最大值不變，如AB所示。其臨界流量為： ( 1 - 3 6 ) 式中，只與k值有關(guān)。對(duì)于過熱蒸汽（k=1.3), =0.667；飽和蒸汽（k=1.135) , =0.635。,43,3，通過噴嘴的實(shí)際流量的計(jì)算 通過噴嘴的實(shí)際流量為： ( 1- 39 ) 式中， 稱為噴嘴流量系數(shù)。對(duì)于過熱蒸汽，取 = 0.97；對(duì)于飽和蒸汽，取 = 1.02。 考慮了流量系數(shù)之后，通過噴嘴的實(shí)際流量為： 對(duì)于過熱蒸汽： 對(duì)于飽和蒸汽： 另外還可以用單一的計(jì)算公式表示： (1- 42 ） 其中，稱為彭臺(tái)們系數(shù)。對(duì)于亞臨界流動(dòng)，1,對(duì)于臨界流動(dòng)，=1。,44,（ 五 ） 蒸 汽 在 噴 嘴 斜 切 部 分 的 流 動(dòng),為了使噴嘴中流出的汽流順利進(jìn)入動(dòng)葉通道，在噴嘴出口處必須有一段斜切部分,如圖所示。這樣，實(shí)際噴嘴由兩部分所組成：一部分是漸縮部分ABDE，AB為最小截面處。另一部分為斜切部分ABC。 由于斜切部分的存 在，它將給汽流產(chǎn) 生影響。,45,1，當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）大于或等于臨界壓力時(shí)，AB截面上的流速小于或等于音速，喉部壓力等于背壓（ ），汽流通過噴嘴，只在漸縮部分膨脹加速，而在斜切部分ABC處不膨脹加速。斜切部分只起導(dǎo)向作用。從噴嘴流出的汽流與動(dòng)葉運(yùn)動(dòng)方向成一角度(稱為噴嘴出汽角 ）。 2，當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）小于臨界壓力時(shí)，汽流在AB截面上達(dá)臨界狀態(tài)，汽流在斜切部分要繼續(xù)膨脹加速，蒸汽壓力由臨界 壓力下降為 ，汽流速度由臨界速度到大于音速，并且汽流方向要發(fā)生擾動(dòng)和偏轉(zhuǎn)。,46,三 ，蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換過 程,（一）動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形 從噴嘴中來的高速汽流，進(jìn)入動(dòng)葉通道中，其方向和大小都要發(fā)生變化，其結(jié)果是將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。為了計(jì)算蒸汽作功大小，必須確定動(dòng)葉柵進(jìn)出口汽流速度的變化。動(dòng)葉柵進(jìn)出口速度三角形表示動(dòng)葉柵進(jìn)出口處汽流絕對(duì)速度 、相對(duì)速度 和圓周速度u 之間的關(guān)系的。如圖所示， 為噴嘴出口汽流速度，出汽角為 ，u為動(dòng)葉柵圓周速度， 是進(jìn)入動(dòng)葉柵的相對(duì)速度，方向角為 。這樣，由 、 和u組成的三角形就是動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形。,47,動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形的相對(duì)速度 和方向角 可由下式確定： 為了使汽流順利進(jìn)入動(dòng)葉通道而不發(fā)生碰撞，動(dòng)葉柵的幾何進(jìn)口角 應(yīng)等于進(jìn)汽角 。 如圖所示，蒸汽最后以相對(duì)速度 （動(dòng)葉出汽角 ）流出動(dòng)葉通道。對(duì)于沖動(dòng)級(jí)來說， 的大小取決于反動(dòng)度的大小，一般來說， 。這樣，汽流從動(dòng)葉通道中流出的絕對(duì)速度的大小和方向可以從圖解得到。 、 可用下式求得： 為了方便，通常將動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形繪制成一起。,48,（二）蒸汽作用在動(dòng)葉片上的力及輪周功,為求取蒸汽在動(dòng)葉柵作功大小，必先求取蒸汽 對(duì)動(dòng)葉柵的作用力。 1，蒸汽對(duì)動(dòng)葉片的作用力 蒸汽在動(dòng)葉柵通道中要改變方向、或者還要 膨脹加速，其對(duì)動(dòng)葉片的作用力可用下式進(jìn)行計(jì)算： 圓周分力 ( 1- 64 ) 或者 ( 1-64 a ) 軸向分力 或者 ( 1 - 67 ) 合力 (1 - 68 ) 以上各式中， -單位時(shí)間內(nèi)流過動(dòng)葉柵的流量； -動(dòng)葉通道軸向投影面積。,49,2，輪周功和輪周功率 蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)在動(dòng)葉片上所作的有效機(jī)械功稱為輪周功。而單位時(shí)間內(nèi)作出的輪周功稱為輪周功率。輪周功率為圓周分力和圓周速度的乘積： 或者， (J / s ) 用G除以上二式，得到每1kq蒸汽所作出的輪周功。輪周功表示作功能力，用 表示： 或者， 結(jié)合速度三角形和余弦定理，輪周功還可以用下式表示： ( J / k q ),50,3，動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)速度和絕對(duì)速度 通過動(dòng)葉通道的能量方程式可得到動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)理想速度為： 結(jié)合圖1-17，焓降 稱為動(dòng)葉柵理想焓降， 。 這樣， 其中， , 稱為動(dòng)葉柵的滯止焓降。 由于通過動(dòng)葉柵的流動(dòng)是有損失的，為了說明 問題 引用動(dòng)葉速度系數(shù)。這樣，動(dòng)葉出口的 實(shí)際相對(duì)速度為,51,4，動(dòng)葉損失 動(dòng)葉損失就是蒸汽通過動(dòng)葉柵的能量損失，由于動(dòng)葉損失的存在，使動(dòng)葉出口的焓值由 ，則動(dòng)葉損失為： 動(dòng)葉損失 之比成為動(dòng)葉柵的能量損失系數(shù)，即 ( 1- 62 ) 在計(jì)算時(shí)，通常取 = 0.850.95。,52,5、余速損失 由速度三角形可知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對(duì)速度 離開動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為余速損失： 在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度可用余速利用系數(shù)表示，=01之間。,考慮了噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失之后，汽輪機(jī)的級(jí)在h - s圖上的過程曲線如圖1-21所示。圖中， 稱為級(jí)的輪周有效焓降： ( 1 - 76 ),53,作業(yè)與思考題：,1、已知機(jī)組某級(jí)級(jí)前壓力 =1.85MPa ，溫度 =340 ；級(jí)后蒸汽壓力為 =1.5MPa 。級(jí)的反動(dòng)度 =0.12 。噴嘴出汽角 =11.1 ，動(dòng)葉出汽角 =18.3 。若級(jí)的速度比 =0.54，噴嘴速度系數(shù) =0.97 ，進(jìn)入噴嘴的初速度 =52.3m/s ，試計(jì)算動(dòng)葉出口相對(duì)速度 及絕對(duì)速度 ，并繪制動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形(標(biāo)出速度、角的符號(hào)和數(shù)值）。 2、分析噴嘴截面積的變化規(guī)律。 3、分析蒸汽在噴嘴斜切部分的流動(dòng)規(guī)律。 4、畫出漸縮噴嘴的流量曲線圖。,54,1-3 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳速度比,蒸汽在級(jí)內(nèi)所具有的理想能量不能百分之百地轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄?，存在著損失。為了描述蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的完善程度，通常用各種不同的效率來加以說明。 一，輪周效率與速度比 1，輪周效率：蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)所作出輪周功 與它在級(jí)內(nèi)所具有的理想能量 之比稱為級(jí)的輪周效率,即 2，級(jí)的理想能量：一般來說，級(jí)的理想能量是級(jí)的理想焓降、進(jìn)入本級(jí)的動(dòng)能和本級(jí)余速動(dòng)能被下一級(jí)所利用部分的代數(shù)和，即,55,3，級(jí)的理想速度：為了研究方便，這里引入一個(gè)級(jí)的理想速度 ,定義： 4，級(jí)的輪周效率： 或者 式中， 分別為噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失與級(jí)的理想能量之比，稱其為噴嘴、動(dòng)葉和余速能量損失系數(shù)。,56,5，速度比：從式（1-80)可以看到，為了提高 級(jí)的輪周效率，則要求減少噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失。其中，前二項(xiàng)損失與相應(yīng)的速度系數(shù)、有關(guān)。如果選定了動(dòng)靜葉柵的葉型， 則系數(shù)、就確定了。這樣，為了提高輪周效率，就得盡量減少余速損失。而余速損失 ，很顯然 不可能為零。這里從動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形上來分析。為了說明問題，把動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形畫成圖1-22的形式。其中，圖b,動(dòng)葉出口速度 剛好為軸向排汽，其余速損失最少。只要u/ 選用合理，就能達(dá)到軸向排汽的目的。而圖a、b中的u / 都不可能使 軸向排汽，也就不可能使余速損失最小。這樣，使 達(dá)到軸向排汽的速度比u / 稱為最佳速度比，用 表示。級(jí)的速度比通常用字母 表示。它是汽輪機(jī)級(jí)的一個(gè)很重要的特性。速度比的取值直接影響汽輪機(jī)的效率和作功能力。對(duì)于不同型式的級(jí)，其最佳速度比是不相同的。,57,二 ，輪 周 效 率 與 速 度 比 的 關(guān) 系,（1）對(duì)于不考慮余速利用的純沖動(dòng)級(jí)： 其最佳速度比是： 或 一般來說， 對(duì)于反動(dòng)度不為零的沖動(dòng)級(jí)， 0.48 0.52； 當(dāng)考慮余速利用的中間級(jí)， 0.585左右。 （2）對(duì)于復(fù)速級(jí)，其最佳速度比為： 通常，復(fù)速級(jí)的最佳速度比為： =0.20.28之間。 （3）對(duì)于反動(dòng)級(jí)，其最佳速度比為： 若取 則 =0 .94。,58,作業(yè)與思考題：,1、已知汽輪機(jī)某級(jí)前壓力 =5.2MPa ，溫度 =470 ；級(jí)后蒸汽壓力為 =4.4MPa 。進(jìn)口初速動(dòng)能 = 1.2 kJ/kg，級(jí)的平均直徑 =0.999 m， 級(jí)的速度比 =0.517，噴嘴出汽角 =10.8 ，動(dòng)葉出汽角 =17.9 。噴嘴速度系數(shù)分別為 =0.97，機(jī)組轉(zhuǎn)速n = 3000r/m。若排汽動(dòng)能全部利用，試求級(jí)的有效焓降和輪周效率。 2、已知單級(jí)汽輪機(jī)，級(jí)的平均直徑 =106.7cm，轉(zhuǎn)速n=3000r/s，噴嘴出汽角 =18 ，級(jí)的速度比 =0.42，噴嘴速度系數(shù)分別為 =0.96，動(dòng)葉的速度系數(shù) =0.84 。又知?jiǎng)尤~出汽角比進(jìn)汽角小3 ，級(jí)的流量G=7.26kg/s，試求蒸汽作用在動(dòng)葉片上的切向力 ，輪周功率 和輪周效率 ，并畫出級(jí)的速度三角形。,59,1-4 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定,前提條件：蒸汽流量G，參數(shù) 、 、 ；轉(zhuǎn)速 ，初速 ，級(jí)的平均直徑 ，反動(dòng)度 。 一 ， 葉 柵 型 式 的 選 擇 ： 1，噴嘴葉柵型式的選擇 噴嘴葉柵型式的選擇主要決定于需要得到多大的出口速度。即根據(jù)噴嘴前后壓力比 來確定： 當(dāng)需要得到小于或等于音速汽流時(shí)，即 0.546，可選用漸縮噴嘴。 當(dāng)噴嘴前后壓力比還不大于0.30.4時(shí)，即0.3 0.546，仍然可選用漸縮噴嘴，這時(shí)，可利用噴嘴斜切部分繼續(xù)膨脹加速，以得到超音速汽流。 當(dāng)噴嘴前后壓力比小于 0.3時(shí)，則必須選用縮放噴嘴。 我國(guó)常用噴嘴型線見表1-1（p41）。,60,2，動(dòng)葉柵型式的選擇 動(dòng)葉柵型式的選擇的方法和靜葉柵相似。但動(dòng)葉柵通道中的流動(dòng)多為亞音速流動(dòng)。根據(jù)動(dòng)葉柵的各參數(shù)，根據(jù)速度三角形，計(jì)算 ，查 ；再根據(jù)壓力比 的值和臨界壓力比相比，是否超臨界。,61,二，噴嘴葉柵與動(dòng)葉柵尺寸的確定：,汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的任務(wù)，除了確定級(jí)的效率、功率和蒸汽對(duì)葉片的作用力之外，還必須選定動(dòng)靜葉片的型線、有關(guān)幾何尺寸大小。 （一）漸縮噴嘴 （1）當(dāng)噴嘴前后壓力比等于或大于臨界壓力比時(shí)， 噴嘴出口汽流速度小于或等于臨界速度。與噴嘴出 口汽流速度 相垂直的截面 為最小截面，如圖 133所示，其面積為： 式中， -級(jí)的蒸汽流量，（ kg / s ) ； - 噴嘴出口處的蒸汽比容， -流量系數(shù)，對(duì)于過熱蒸汽， = 0.97 , 對(duì)于飽和蒸汽， =1.02 ; -噴嘴出口汽流理想速度 (m / s )。,62,若整級(jí)噴嘴個(gè)數(shù) ，每個(gè)汽道喉部面積為： 則級(jí)的噴嘴出口總面積為： 上式中， 為噴嘴節(jié)距， 為安裝有噴嘴的弧長(zhǎng)。當(dāng)級(jí)為全周進(jìn)汽時(shí)， （ 為級(jí)的平均直徑）。當(dāng)級(jí)為部分進(jìn)汽( e 1 ) 時(shí)， ( e 為部分進(jìn)汽度）。當(dāng)考慮了部分進(jìn)汽之后，則噴嘴葉高為： 上式中， 由所選用噴嘴型線來確定。而噴嘴型線又由噴嘴前后壓力比來確定。,63,(2)當(dāng)噴嘴前后壓力比為： ，這時(shí)，仍然選用漸縮噴嘴, 是利用其斜切部分繼續(xù)膨脹而得到超音速汽流。這時(shí)噴嘴出口汽流角要發(fā)生偏轉(zhuǎn)。噴嘴喉部截面積和葉高分別為： 噴嘴出口汽流偏轉(zhuǎn)角由下式確定： ( 1-121 ) 上式中， -噴嘴喉部截面處的比容； -噴嘴臨界速度。 （二） 縮 放 噴 嘴 當(dāng)噴嘴前后壓力比小于0.3時(shí)，則要采用縮放噴嘴。,64,（三） 動(dòng)葉柵幾何參數(shù)的確定 動(dòng)葉柵幾何參數(shù)的計(jì)算方法和靜葉柵相似。但動(dòng)葉柵通道中的流動(dòng)多為亞音速流動(dòng)。動(dòng)葉柵出口截面積和葉高可按下式計(jì)算： 其中， - 動(dòng)葉柵出口理想比容； - 動(dòng)葉柵出口相對(duì)速度； - 流量系數(shù)，對(duì)于過熱蒸汽， =0.930.95,對(duì)于飽和 蒸汽， = 0.940.98 ； e- 部分進(jìn)汽度。 其中，動(dòng)葉出汽角由所選定的葉型確定。國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)常用動(dòng)葉葉型見表1-2。,65,三，噴嘴葉柵與動(dòng)葉柵幾個(gè)主要參數(shù) 的 選 定,（一）噴嘴出汽角 的選擇 通常，噴嘴出汽角 =1114； 復(fù)速級(jí)幾何的參數(shù)可按上述方法計(jì)算，但復(fù)速級(jí)的噴嘴出汽角比單列級(jí)大一些，一般， 。另外，在復(fù)速級(jí)中，要使通流部分光滑變化。為此，復(fù)速級(jí)必須適當(dāng)?shù)夭捎梅磩?dòng)度以滿足通流部分光滑變化。復(fù)速級(jí)各列葉柵的出汽角可以在下列范圍內(nèi)選擇 。 （二）部分進(jìn)汽度的選擇： 1，一般采用全周進(jìn)汽（e=1）；小型機(jī)采用部分進(jìn)汽（e1）； 2，調(diào)節(jié)級(jí)采用部分進(jìn)汽（e1），分47組。 （三）蓋度的選擇：通常要求動(dòng)葉進(jìn)口高度略大于噴嘴出口高度。,66,（四）沖動(dòng)級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的合理選用： 純沖動(dòng)級(jí)具有作功能力大的特點(diǎn)，但其效率較低。當(dāng)適當(dāng)?shù)剡x用反動(dòng)度之后，就可以達(dá)到提高效率的目的。這是因?yàn)?，采用適當(dāng)?shù)姆磩?dòng)度，可以提高動(dòng)葉的速度系數(shù)，以減小動(dòng)葉損失；也可以減小動(dòng)葉根部軸向間隙中由于吸汽而產(chǎn)生的附加損失 。 1，當(dāng)根部反動(dòng)度較大時(shí)，則平均反動(dòng)度會(huì)更大，會(huì)造成葉頂和平衡孔漏汽，因而產(chǎn)生損失； 2，當(dāng)根部反動(dòng)度太小或者為負(fù)時(shí)，會(huì)造成葉片根部吸汽，或者使級(jí)后蒸汽通過平衡孔回到動(dòng)葉前，造成損失； 3，當(dāng)根部反動(dòng)度 = 0.030.05 時(shí)可以達(dá)到以上目的，同時(shí)也可以使動(dòng)葉前后壓力差不至太大以至造成大的葉頂漏汽損失。,67,在進(jìn)行汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)時(shí)，通常是按級(jí)的平均直徑處的平均反動(dòng)度進(jìn)行計(jì)算的。但級(jí)的反動(dòng)度沿葉高是變化的，這樣，平均反動(dòng)度為： ( 1- 128 ) 葉根反動(dòng)度為： ( 1 -129 ) 式中， 動(dòng)葉柵的平均直徑、葉高。,圖1-36,68,確 定 某 一 級(jí) 的 反 動(dòng) 度 ， 除 了 合 理 選 用 動(dòng) 靜 葉 柵 之 葉 型 之 外 ， 主 要 是 靠 通 過 一 定 的 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 ( f）來 實(shí) 現(xiàn) 的 。 即 一 定 的 反 動(dòng) 度 對(duì) 應(yīng) 一 定 的 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 （ f） 。 面 積 比 隨 著 反 動(dòng) 度 的 增 加 而 減 小 。 汽 輪 機(jī) 中 反 動(dòng) 度 與 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 的 對(duì) 應(yīng) 范 圍 為 ： 1 . 直 葉 片 級(jí) f = 1.86 - 1.65 . 2. 扭 葉 片 級(jí) = 0.2 - 0.4 , f = 1.7 -1.4 . 3. 復(fù) 速 級(jí) 復(fù) 速 級(jí) 的 反 動(dòng) 度 在 = 0.030.08 范 圍 內(nèi) ， 則 其 面 積 比 為 ：,69,15 葉柵試驗(yàn)與葉柵損失,這里，只簡(jiǎn)單介紹葉柵幾何特性 一，葉柵幾何特性 1，葉型、型線：葉片截面的形狀、周線分別稱為葉型、型線； 2，等截面葉片和變截面葉片：葉型及面積沿葉高不變的葉片稱為等截面葉片，反之為變截面葉片。 3，亞音速葉柵、近音速葉柵、超音速葉柵。 4，葉柵幾何參數(shù)：（如圖138） -平均直徑； 葉高； 節(jié)距； B葉片寬度； b弦長(zhǎng)；,70,出口邊厚度； 、 、 進(jìn)出口寬度。 5，無因次幾何特性： 相對(duì)節(jié)距； 相對(duì)葉高； 徑高比。 6，汽流角度： 、 噴嘴、動(dòng)葉進(jìn)口汽流角； 、 噴嘴、動(dòng)葉出口汽流角； 、 噴嘴、動(dòng)葉葉型進(jìn)口角； 、 噴嘴、動(dòng)葉葉型出口角； 、 噴嘴、動(dòng)葉葉型安裝角。,圖138,71, 16 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率,前 面 提 到 的 噴 嘴 損 失 、 動(dòng) 葉 損 失 、 余 速 損 失 都 是 級(jí) 內(nèi) 損 失 。 除 此 之 外 ， 級(jí) 內(nèi) 損 失 還 包 括 ：葉 高 損 失 、扇 形 損 失 、 葉 輪 摩 擦 損 失 、 部 分 進(jìn) 汽 損 失 、 漏 汽 損 失 、 濕 汽 損 失 。 當(dāng) 然 ， 不 是 每 一 都 同 時(shí) 具 有 這 所 有 損 失 ， 而 是 根 據(jù) 具 體 情 況 分 別 分 析 計(jì) 算 其 不 同 的 損 失 。 如 只 有 在 部 分 進(jìn) 汽 的 級(jí) 才 有 部 分 進(jìn) 汽 損 失 ， 工 作 在 濕 蒸 汽 區(qū) 的 級(jí) 才 有 濕 汽 損 失 。,72,一 ， 級(jí) 內(nèi) 損 失,1 ， 葉 高 損 失 將 噴 嘴 和 動(dòng) 葉 中 與 葉 高 有 關(guān) 的 損 失 稱 為 級(jí) 的 葉 高 損 失 或 叫 端 部 損 失 。 當(dāng) 葉 片 較 短 （ 一 般 說 葉 高 l 1 2 -1 5) 時(shí) ， 葉 高 損 失 明 顯 增 加 。 這 時(shí) ， 必 須 采 用 部 分 進(jìn) 汽 。 葉 高 損 失 常 用 下 面 半 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 ： 式 中 ， a-經(jīng) 驗(yàn) 系 數(shù) ， a = 1.2 ( 單 列 級(jí) ， 不 含 扇 形 損 失 ） ； a = 1 . 6 （ 單 列 級(jí) ， 含 扇 形 損 失 ) ； a = 2 ( 雙 列 級(jí) ） ； - 不 包 括 葉 高 損 失 的 輪 周 有 效 焓 降 ， = l - 葉 柵 高 度 ( m m ) 。,73,2 ，扇 形 損 失 由 于 汽 輪 機(jī) 的 葉 柵 是 安 裝 在 葉 輪 上 的 ， 呈 環(huán) 形 。 汽 流 參 數(shù) 和 葉 片 幾 何 參 數(shù) （ 節(jié) 距 、 進(jìn) 汽 角 ） 沿 葉 高 是 變 化 的 。 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 只 有 在 平 均 直 徑 處 ， 設(shè) 計(jì) 條 件 才 能 得 到 滿 足 。 而 其 他 截 面 上 ， 由 于 偏 離 設(shè) 計(jì) 條 件 將 會(huì) 引 起 附 加 損 失 。 這 個(gè) 附 加 損 失 稱 為 扇形 損 失 ， 用 下 式 計(jì) 算 ： ( k J / k g ) ( 1 - 147 ) （1- 14 7 ) 式 中 ， 稱 為 徑 高 比 。 可 以 看 到 ，扇 形 損 失 的 大 小 與 徑 高 比 的 平 方 成 反 比 ， 越 小 ， 扇 形 損 失 越 大 。 當(dāng) 10 12 時(shí) ， 級(jí) 應(yīng) 該 采 用 等 截 面 直 葉 片 。等 截 面 直 葉 片 的 設(shè) 計(jì) 和 加 工 都 比 較 容 易 ， 但 存 在 著 扇 形 損 失 ； 當(dāng) 10 的 級(jí) ， 則 應(yīng) 采 用 扭 葉 片 。,74,3， 葉 輪 摩 擦 損 失,由 于 蒸 汽 粘 性 ， 葉 輪 在 汽 室 中 作 高 速 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 存 在 著 葉 輪 輪 面 與 蒸 汽 及 蒸 汽 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 的 摩 擦 。 克 服 摩 擦 和 帶 動(dòng) 蒸 汽 質(zhì) 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) ， 就 要 耗 功 。 同 時(shí) ， 靠 近 葉 輪 輪 面 側(cè) 的 蒸 汽 質(zhì) 點(diǎn) 隨 葉 輪 一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 受 到 離 心 力作 用 而 產(chǎn) 生 徑 向 運(yùn) 動(dòng) 。 這 樣 ， 靠 近 隔 板 處 的 蒸 汽 質(zhì) 點(diǎn) 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 小 ， 自 然 要 向 旋 轉(zhuǎn) 中 心 處 流 動(dòng) 以 保 持 蒸 汽 的 連 續(xù) 性 。 于 是 ， 在 葉 輪 兩 側(cè) 的 汽 室 中 就 形 成 了 渦 流 運(yùn) 動(dòng) ， 如 圖 1-50所 示 。 蒸 汽 的 渦 流 運(yùn) 動(dòng) 要 消 耗 一 部 分 輪 周 功 。,75,葉 輪 摩 擦 損 失 可 用 以 下 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 ： , (k W) ( 1 - 49 ) 式 中 ， k - 與 蒸 汽 性 質(zhì) 有 關(guān) ， 對(duì) 于 過 熱 蒸 汽 ， k = 1， 對(duì) 于 飽 和 蒸 汽 ， k = 1. 2 1 . 3 ； d 、l、u - 級(jí) 的 平 均 直 徑 、 葉 高 、 圓 周 速 度 ； v - 動(dòng) 葉 出 口 蒸 汽 比 容 。 葉 輪 摩 擦 損 失 也 可 用 焓 降 來 表 示 ： = =,或者,76,4， 部 分 進(jìn) 汽 損 失,采 用 部 分 進(jìn) 汽 ， 就 產(chǎn) 生 了 部 分 進(jìn) 汽 損 失 ， 由 “ 鼓 風(fēng)” 損 失 和 “ 斥 汽 ” 損 失 兩 部 分 所 組 成 的 。 “ 鼓 風(fēng)” 損 失 發(fā) 生 在 沒 有 噴 嘴 葉 片 的 弧 段 內(nèi) 。 動(dòng) 葉 通 過 這 一 弧 段 時(shí) ， 要 象 鼓 風(fēng) 機(jī) 一 樣 把 滯 留 在 這 一 弧 段 內(nèi) 的 蒸 汽 鼓 到 出 汽 邊 而 耗 功 。 “ 斥 汽 損 失 ” 發(fā) 生 在 安 裝 有 噴 嘴 葉 片 的 弧 段 內(nèi) 。動(dòng) 葉 片 由 非 工 作 區(qū) 進(jìn) 入 工 作 區(qū) 弧 段 時(shí) ， 動(dòng) 葉 通 道 中 滯 留 的 蒸 汽 要 靠 工 作 區(qū) 弧 段 中 噴 嘴 噴 出 的 主 流 蒸 汽 將其 吹 出 ， 要 消 耗 輪 周 功 。另 外 ， 如 圖 1 -52 由 于葉 輪 作 高 速 旋 轉(zhuǎn) ， 這 樣 ， 在 噴 嘴 出 口 端 的 A 點(diǎn) 存 在 著 漏 汽 ； 而 在 B 點(diǎn) 又 存 在 著 抽 吸 作 用 ， 將 一 部 分 蒸 汽 吸 入 動(dòng) 葉 通 道 ， 干 擾 主 流 ， 同 樣 會(huì) 引 起 損 失 。 這 樣 就 形 成 了 斥 汽 損 失 。,77,總 的 部 分 進(jìn) 汽 損 失 由 以 上 兩 部 分 所 組 成 ， 即 , ( k J / k g ) ( 1-1 5 6 ) 而 上 三 式 中 ， e - 部 分 進(jìn) 汽 度 ；,e - e = 1 - e ; E - 級(jí) 的 理 想 能 量 ； X - 級(jí) 的 速 度 比 ； B - 系 數(shù) ， 單 列 級(jí) ， B =0 . 15, 雙 列 級(jí) ， B = 0 . 5 5 ; Z - 噴 嘴 組 數(shù) ； C - 經(jīng) 驗(yàn) 系 數(shù) ， 單 列 級(jí) ， C = 0 . 0 12 , 雙 列 級(jí) ， C = 0.016 。,78,5 ， 漏 汽 損 失,在 汽 輪 機(jī) 中 ， 由 動(dòng) 靜 兩 部 分 所 組 成 的 級(jí) ， 有 間 隙 。 由 于 壓 差 的 作 用 ， 有 間 隙 存 在 ， 就會(huì)漏汽 如 圖 1 -53 所 示 。 在 隔 板 前 后 存 在 壓 差 ， 又 有 隔 板 間 隙 。 就 必 然 有 一 部 分 蒸 汽 通 過 隔 板 間 隙 流 到 級(jí) 后 。 這 部 分 蒸 汽 不 作 功 。 另 外 ， 漏 汽 不 是 從 噴 嘴 中 以 正 確 方 向 流 入 動(dòng) 葉 通 道 ， 它 不 但 不 做 功 ， 反 而 要 干 擾 主 流 。 這 樣 ， 就 形 成 了 隔 板 漏 汽 損 失。 為 了 解 決 這 一 問 題 ， 要 在 葉 輪 盤 上 開 設(shè) 平 衡 孔 ， 以 便 讓 隔 板 漏 汽 從 平 衡 孔 漏 出 ， 而 不 干 擾 主 流 。 另 外 ， 由 于 反 動(dòng) 度 的 存 在 ， 動(dòng) 葉 前 后 有 壓 力 差 。 必 然 有 一 部 分 蒸 汽 不 通 過 動(dòng) 葉 通 道 而 從 葉 頂 間 隙 漏 到 級(jí) 后 。 這 部 分 蒸 汽 也 不 作 功 ， 形 成 了 葉 頂 損 失 。,79,漏 汽 損 失 是 由 于 壓 力 差 和 間 隙 的 存 在 而 引 起 的 。 減 少 漏 汽 損 失、減 小 漏 汽 量 ， 就 應(yīng) 該 減 小 間 隙 面 積 和 蒸 汽 壓 力 差 。 通 常 采 用 齒 形 軸 封 來 解 決 這 一 問 題 。 漏 汽 量 和 漏 汽 損 失 計(jì) 算 方 法 如 下 ： （ 1） 隔 板 漏 汽 量 的 計(jì) 算 （ 2） 動(dòng) 葉 頂 漏 汽 量 的 計(jì) 算,80,（ 3） 隔 板 損 失 計(jì) 算,（ 4 ） 葉 頂 漏 汽 損 失 計(jì) 算,（注：以上四式中的符號(hào)見書）,81,6 . 濕 汽 損 失,蒸 汽 在 汽 輪 機(jī) 最 后 幾 級(jí) 時(shí) 便 進(jìn) 入 濕 蒸 汽 區(qū) ， 這 里 將 產(chǎn) 生 濕 汽 損 失 。產(chǎn) 生 濕 汽 損 失 的 原 因 在 于 ： （ 1 ）一部分蒸汽在膨脹加速過程中凝結(jié)成水滴，減少了作功蒸汽量；,（ 2 ）水滴不膨脹作功，反為高速汽流所夾帶前進(jìn)，要消耗一部分 輪 周 功 ； （3 ）由于水滴前進(jìn)速度低于蒸汽速度。這樣，從動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形上分析，水滴從噴嘴中流出時(shí)，正好打擊動(dòng)葉背弧，阻止動(dòng)葉前進(jìn)，減小了有用 功；而水滴從動(dòng)葉流出之后又打擊下一級(jí)噴嘴的背弧。水滴長(zhǎng)期沖蝕片，使 葉片進(jìn)口邊背弧被打擊成許多麻點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)打穿葉片。,82,濕 汽 損 失 通 常 用 下 面 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 ：,式 中 ， X - 級(jí) 的 平 均 蒸 汽 干 度 ； =,見 如 濕 蒸 汽 會(huì) 引 起 濕 汽 損 失 和 沖 蝕 葉 片 ， 就 必 須 采 取 一 些 去 濕 措 施 。 即 ： 采 用 去 濕 裝 置 ， 如 捕 水 槽 、 捕 水 室 等 ， 以 減 少 蒸 汽 中 的 水 分 。提 高 葉 片 本 身 的 抗 濕 能 力 ， 主 要 是 設(shè) 法 增 強(qiáng) 葉 片 進(jìn) 汽 邊 背 弧 的 抗 濕 性 能 。 如 ， 在 動(dòng) 葉 片 進(jìn) 汽 邊 背 弧 加 焊 硬 質(zhì) 合 金 、 電 火 花 處 理 等 。,83,（ 二 ） 級(jí) 的 相 對(duì) 內(nèi) 效 率 和 內(nèi) 功 率,1、級(jí) 的 實(shí) 際 熱 力 過 程 曲 線 級(jí) 內(nèi)許 多 損 失存 在 。 則 進(jìn) 入 級(jí) 的 蒸 汽 所 具 有 的 理 想 能 量 就 不 可 能 全 轉(zhuǎn) 化 為 有 效 功 。 但 損 失 又 轉(zhuǎn) 換 為 熱 能 ， 加 熱 蒸 汽 本 身 ， 使 動(dòng) 葉 出 口 排 汽 焓 值 升 高 。 考 慮 了 各 種 損 失 之 后 級(jí) 的 實(shí) 際 熱 力 過 程 曲 線 如 圖 1 - 63 所 示 。 其 中 ， 0 點(diǎn) 為 級(jí) 前 滯 止 狀 態(tài) 點(diǎn) ， 3 為 有 余 速 利 用 時(shí) 的 下 一 級(jí) 級(jí) 前 進(jìn) 口 狀 態(tài) 點(diǎn) 。 為 級(jí) 的 有 效 焓 降 ， 它 表 示 1 kg 蒸 汽 所 具 有 的 理 想 能 量 最 后 轉(zhuǎn) 化 為 有 效 功 的 能 量 。 越 大 ， 機(jī) 的 內(nèi) 效 率 就 越 高 。,84,1，級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率（級(jí)效率）,級(jí) 效 率 是 衡 量 級(jí) 內(nèi) 能 量 轉(zhuǎn) 換 完 善 成 度 的 最 后 指 標(biāo) 。,2， 級(jí) 的 內(nèi) 功 率,或者,85,作業(yè)與思考題：,1、級(jí)的熱力計(jì)算：已知汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速n = 3000r/m，通過級(jí)的流量G=65t/h，級(jí)的平均直徑 =1.44 m，級(jí)的理想焓降 =125.6kJ/kg，蒸汽初速 =91.5m/s，級(jí)前壓力 = 0.0981MPa ，干度 =0.99，級(jí)的反動(dòng)度 =0.2，噴嘴出汽角 =19 。要求： （1）確定靜、動(dòng)葉柵通流面積、葉高； （2）級(jí)的速度三角形； （3）級(jí)的內(nèi)功率、內(nèi)效率； （4）級(jí)的熱力過程曲線。 2、提高葉片抗蝕的辦法有哪些？ 3、汽輪機(jī)的級(jí)共有哪些損失？其產(chǎn)生原因，如何減??？,86, 17 長(zhǎng) 葉 片 級(jí),前 面 討 論 級(jí) 的 氣 動(dòng) 特 性 和 幾 何 參 數(shù) 時(shí) ， 都 是 以 一 元 流 動(dòng) 模 型 為 理 論 依 據(jù) ， 以 級(jí) 的 平 均 直 徑 截 面 上 的 參 數(shù) 作 為 代 表 來 進(jìn) 行 研 究 和 計(jì) 算 的 。 按 這 種 計(jì) 算 方 法 設(shè) 計(jì) 的 葉 片 ， 稱 為 等 截 面 直 葉 片 ， 即 葉 片 的 幾 何 參 數(shù) 沿 葉 高 不 變 。 顯 然 ， 這 種 設(shè) 計(jì) 方 法 計(jì) 算 方 便 ， 葉 片 加 工 簡(jiǎn) 單 。 但 是 ， 對(duì) 于 汽 輪 機(jī) 低 壓 部 分 的 級(jí) 來 說 ，