級的輪周功率和輪周效率解析課件

§1.3級的輪周功和輪周效率§1.3級的輪周功和輪周效率1一、蒸汽在動葉柵上的力和輪周功率

一、蒸汽在動葉柵上的力和輪周功率2進口c1：大?。悍较颍簎：大?。悍较颍狠喼芊较騱1：大?。悍较?/p>

c1、u、w1可構(gòu)成一封閉的三角形進口3出口

U：已知W2：大小

方向C2：大小方向

出口4蒸汽作用在動葉片上的力動葉通道內(nèi)汽流動量的變化等于汽道作用在汽流上的沖量：

汽流對動葉的作用力為蒸汽作用在動葉片上的力汽流對動葉的作用力為5另為單位時間流過的蒸汽質(zhì)量，則輪周力表示為：總作用力為：蒸汽對動葉的軸向作用力為：另為單位時間流過的蒸汽質(zhì)量，則輪周力表示為：總作6輪周功率：單位時間內(nèi)汽流推動葉輪旋轉(zhuǎn)所作出的機械功。級的作功能力：1kg蒸汽所做的輪周功，等于級的輪周有效比焓降.輪周功率：單位時間內(nèi)汽流推動葉輪旋轉(zhuǎn)所作出的機械功。級的作功7級的輪周功率和輪周效率解析課件8二、輪周效率定義：1kg蒸汽在級內(nèi)所作的輪周功與蒸汽在該級中所消耗的理想能量之比。

多級汽輪機中，本級余速動能被下一級部分或全部利用，其利用程度用表示，表示本級利用上一級余速動能的份額，表示本級余速動能被下一級所利用的份額.因此

二、輪周效率多級汽輪機中，本級余速動能被下一級部分或全9五、級的熱力過程線

五、級的熱力過程線10輪周效率可用汽流速度的形式表示為：輪周效率可用汽流速度的形式表示為：11級的輪周功率和輪周效率解析課件12對動葉進出口速度三角形用余弦定律，以能量平衡的方式表示的輪周效率：對動葉進出口速度三角形用余弦定律，以能量平衡的方式表示的輪周13得到以能量平衡的方式表示的輪周效率：分別為噴嘴、動葉和余速能量損失系數(shù)。得到以能量平衡的方式表示的輪周效率：分別為噴嘴、動葉和余速能14第五節(jié)級的輪周效率與速度比三、輪周效率與速比的關(guān)系速度比---圓周速度與噴嘴出口汽流速度之比。最佳速比---輪周效率最高時的速比。假想速比---即輪周速度與級假想速度之比.對不同類型的級分別討論第五節(jié)級的輪周效率與速度比三、輪周效率與速比的關(guān)系最佳速151、純沖動級解析法假設(shè)不利用上一級余速，本級余速也不被下一級利用，于是1、純沖動級假設(shè)不利用上一級余速，本級余速也不被下一級利用，16由速度三角形知將以上關(guān)系代入，得：由速度三角形知將以上關(guān)系代入，得：17結(jié)論：影響的因素有x1

、、ψ、α1、β1、β2.(1)速度系數(shù)越大，輪周效率也就越高，因此盡量改善葉柵的氣動特性以提高速度系數(shù)；(2)適當減小α1，β2，也可以提高輪周效率；過分減小，則造成汽道的彎曲程度增大，惡化流動特性；(3)當選定了葉型后，、ψ、α1、β2基本確定，則輪周效率只與速比x1有關(guān)。結(jié)論：影響的因素有x1、、ψ、α1、β1、β2.18當x1=0時，u=0，葉輪不動，=0當x1=cosα1時，u=c1cosα1，β1=β2=900Fu=0，=0當0＜x1＜cosα1時，的函數(shù)為連續(xù)函數(shù)，＞0，則有必有一x1值，使最大。當x1=0時，u=0，葉輪不動，=019輪周效率曲線：可見：噴嘴損失系數(shù)不隨變化；動葉損失系數(shù)隨增大而減小，余速損失系數(shù)變化最大純沖動級輪周效率曲線

輪周效率曲線：純沖動級輪周效率曲線20或假設(shè)φ、ψ、α1、c1、不變，當變化對各項損失的影響為：當增加，則u增加，w1降低，ζb降低或假設(shè)φ、ψ、α1、c1、不變，當變化對各項損失的21u

增加，則c2

降低，當c2降低到最小后，隨u的增加，c2增加，則ζc2

隨x

1

的增加而減少，后隨x1的增加而增大。μ1=0時，最大的輪周效率是在余速最小時獲得的。

u增加，則c2降低，當c2降低到最小后，隨u的增加，c222幾何法最佳速比的物理意義：由圖可見：最佳速比就是使動葉出口絕對速度的方向角為90°，即軸向排汽，從而C2

最小，輪周效率最高時的速度比。幾何法由圖可見：最佳速比就是使動葉出口絕對速度的方向角為9023為了實用上的方便，常用代替為了實用上的方便，常用代替24余速利用與不利用的比較：①余速利用提高了級的輪周效率；②余速利用使速比xa在較大范圍內(nèi)對輪周效率影響減弱。③余速利用使最佳速比值增大。

因余速動能被利用時，c2的大小不再影響ηu，所以xa對ηu的影響減弱了。④余速利用使輪周效率曲線失去了相對于最高點的基本對稱性。余速利用與不利用的比較：①余速利用提高了級的輪周效率；252、反動級對于典型反動級，噴嘴與動葉中的比焓降相等，即反動度約為0.5。為了制造方便，噴嘴與動葉采用同一葉型．即α1=β2，w2=c1。此時噴嘴與動葉的速度系數(shù)大致相等，即φ=ψ。假設(shè)余速動能全部為下一級所利用，即μ1=1。在這些條件下,則有α1=β2

，w2=c1,φ=ψ，w1=c2，

μ1=1.反動級的葉柵汽道與速度三角形

2、反動級反動級的葉柵汽道與速度三角形26用解析法可求反動級的輪周效率與速比的關(guān)系:

從而求得余速全部利用時,反動級的最佳速比為:

反動級的最佳假想速比：

用解析法可求反動級的輪周效率與速比的關(guān)系:

從而求27反動級輪周效率與速比x1和xa的關(guān)系反動級輪周效率與速比x1和xa的關(guān)系283、沖動級沖動級的反動度一般在0.05-0.20之間,對于余速可被利用的的沖動級,根據(jù)速度三角形和這種級的特點,可推導(dǎo)出它輪周效率的表達式:3、沖動級沖動級的反動度一般在0.05-0.20之間,對于余29由圖可見,沖動級的最佳速比和反動度同向變化,且與余速的利用程度有關(guān),余速利用系數(shù)越小,最佳速比隨反動度而變化的程度越大.最佳速比與反動度和余速利用系數(shù)之間的關(guān)系由圖可見,最佳速比與反動度和余速利用系數(shù)之間的關(guān)系304、復(fù)速級速比與輪周效率右圖為復(fù)速級的速度三角形，其上部為第一列動葉的進口、出口速度三角形，下部則為第二列動葉的進口、出口速度三角形。復(fù)速級的輪周功等于兩列動葉柵輪周功之和:復(fù)度級的速度三角形4、復(fù)速級速比與輪周效率右圖為復(fù)速級的速度三角形，復(fù)度級的速314、復(fù)速級速比與輪周效率為了分析復(fù)速級的最佳速比,特做如下簡化:因為復(fù)速級常單獨做成單級汽輪機或多級氣輪機的調(diào)節(jié)級,故余速利用系數(shù)μ1=04、復(fù)速級速比與輪周效率為了分析復(fù)速級的最佳速比,特做如下簡32復(fù)速級的輪周效率則為：復(fù)速級的輪周效率則為：33具有反動度復(fù)速級的熱力過程具有反動度復(fù)速級的熱力過程34四、最佳速度比下各種級作功能力的比較在相同的輪周速度u，噴嘴速度系數(shù)φ和噴嘴出汽角α1的條件下，都為最佳速比時，各級的作功能力：反動級：沖動級：復(fù)速級＝1：2：8

在單級汽輪機和多級汽輪機的調(diào)節(jié)級中要求承擔(dān)很大焓降的時候，才采用復(fù)速級，犧牲一些效率換取結(jié)構(gòu)上的緊湊。壓力級大多采用反動度較小的沖動級，獲得較高的輪周效率。四、最佳速度比下各種級作功能力的比較35§1.3級的輪周功和輪周效率§1.3級的輪周功和輪周效率36一、蒸汽在動葉柵上的力和輪周功率

一、蒸汽在動葉柵上的力和輪周功率37進口c1：大?。悍较颍簎：大?。悍较颍狠喼芊较騱1：大?。悍较?/p>

c1、u、w1可構(gòu)成一封閉的三角形進口38出口

U：已知W2：大小

方向C2：大小方向

出口39蒸汽作用在動葉片上的力動葉通道內(nèi)汽流動量的變化等于汽道作用在汽流上的沖量：

汽流對動葉的作用力為蒸汽作用在動葉片上的力汽流對動葉的作用力為40另為單位時間流過的蒸汽質(zhì)量，則輪周力表示為：總作用力為：蒸汽對動葉的軸向作用力為：另為單位時間流過的蒸汽質(zhì)量，則輪周力表示為：總作41輪周功率：單位時間內(nèi)汽流推動葉輪旋轉(zhuǎn)所作出的機械功。級的作功能力：1kg蒸汽所做的輪周功，等于級的輪周有效比焓降.輪周功率：單位時間內(nèi)汽流推動葉輪旋轉(zhuǎn)所作出的機械功。級的作功42級的輪周功率和輪周效率解析課件43二、輪周效率定義：1kg蒸汽在級內(nèi)所作的輪周功與蒸汽在該級中所消耗的理想能量之比。

多級汽輪機中，本級余速動能被下一級部分或全部利用，其利用程度用表示，表示本級利用上一級余速動能的份額，表示本級余速動能被下一級所利用的份額.因此

二、輪周效率多級汽輪機中，本級余速動能被下一級部分或全44五、級的熱力過程線

五、級的熱力過程線45輪周效率可用汽流速度的形式表示為：輪周效率可用汽流速度的形式表示為：46級的輪周功率和輪周效率解析課件47對動葉進出口速度三角形用余弦定律，以能量平衡的方式表示的輪周效率：對動葉進出口速度三角形用余弦定律，以能量平衡的方式表示的輪周48得到以能量平衡的方式表示的輪周效率：分別為噴嘴、動葉和余速能量損失系數(shù)。得到以能量平衡的方式表示的輪周效率：分別為噴嘴、動葉和余速能49第五節(jié)級的輪周效率與速度比三、輪周效率與速比的關(guān)系速度比---圓周速度與噴嘴出口汽流速度之比。最佳速比---輪周效率最高時的速比。假想速比---即輪周速度與級假想速度之比.對不同類型的級分別討論第五節(jié)級的輪周效率與速度比三、輪周效率與速比的關(guān)系最佳速501、純沖動級解析法假設(shè)不利用上一級余速，本級余速也不被下一級利用，于是1、純沖動級假設(shè)不利用上一級余速，本級余速也不被下一級利用，51由速度三角形知將以上關(guān)系代入，得：由速度三角形知將以上關(guān)系代入，得：52結(jié)論：影響的因素有x1

、、ψ、α1、β1、β2.(1)速度系數(shù)越大，輪周效率也就越高，因此盡量改善葉柵的氣動特性以提高速度系數(shù)；(2)適當減小α1，β2，也可以提高輪周效率；過分減小，則造成汽道的彎曲程度增大，惡化流動特性；(3)當選定了葉型后，、ψ、α1、β2基本確定，則輪周效率只與速比x1有關(guān)。結(jié)論：影響的因素有x1、、ψ、α1、β1、β2.53當x1=0時，u=0，葉輪不動，=0當x1=cosα1時，u=c1cosα1，β1=β2=900Fu=0，=0當0＜x1＜cosα1時，的函數(shù)為連續(xù)函數(shù)，＞0，則有必有一x1值，使最大。當x1=0時，u=0，葉輪不動，=054輪周效率曲線：可見：噴嘴損失系數(shù)不隨變化；動葉損失系數(shù)隨增大而減小，余速損失系數(shù)變化最大純沖動級輪周效率曲線

輪周效率曲線：純沖動級輪周效率曲線55或假設(shè)φ、ψ、α1、c1、不變，當變化對各項損失的影響為：當增加，則u增加，w1降低，ζb降低或假設(shè)φ、ψ、α1、c1、不變，當變化對各項損失的56u

增加，則c2

降低，當c2降低到最小后，隨u的增加，c2增加，則ζc2

隨x

1

的增加而減少，后隨x1的增加而增大。μ1=0時，最大的輪周效率是在余速最小時獲得的。

u增加，則c2降低，當c2降低到最小后，隨u的增加，c257幾何法最佳速比的物理意義：由圖可見：最佳速比就是使動葉出口絕對速度的方向角為90°，即軸向排汽，從而C2

最小，輪周效率最高時的速度比。幾何法由圖可見：最佳速比就是使動葉出口絕對速度的方向角為9058為了實用上的方便，常用代替為了實用上的方便，常用代替59余速利用與不利用的比較：①余速利用提高了級的輪周效率；②余速利用使速比xa在較大范圍內(nèi)對輪周效率影響減弱。③余速利用使最佳速比值增大。

因余速動能被利用時，c2的大小不再影響ηu，所以xa對ηu的影響減弱了。④余速利用使輪周效率曲線失去了相對于最高點的基本對稱性。余速利用與不利用的比較：①余速利用提高了級的輪周效率；602、反動級對于典型反動級，噴嘴與動葉中的比焓降相等，即反動度約為0.5。為了制造方便，噴嘴與動葉采用同一葉型．即α1=β2，w2=c1。此時噴嘴與動葉的速度系數(shù)大致相等，即φ=ψ。假設(shè)余速動能全部為下一級所利用，即μ1=1。在這些條件下,則有α1=β2

，w2=c1,φ=ψ，w1=c2，

μ1=1.反動級的葉柵汽道與速度三角形

2、反動級反動級的葉柵汽道與速度三角形61用解析法可求反動級的輪周效率與速比的關(guān)系:

從而求得余速全部利用時,反動級的最佳速比為:

反動級的最佳假想速比：

用解析法可求反動級的輪周效率與速比的關(guān)系:

從而求62反動級輪周效率與速比x1和xa的關(guān)系反動級輪周效率與速比x1和xa的關(guān)系633、沖動級沖動級的反動度一般在0.05-0.20之間,對于余速可被利用的的沖動級,根據(jù)速度三角形