汽輪機級內能量轉換過程

汽輪機級內能量轉換過程第1頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（二）基本方程：

1、狀態(tài)及過程方程：

2、連續(xù)性方程：

3、能量守恒方程：二、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程：第2頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（一）蒸汽的滯止狀態(tài)：

第3頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（二）噴嘴出口汽流速度：等比熵過程出口理想速度第4頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（三）噴嘴速度系數(shù)及動能損失：

噴嘴速度系數(shù)的影響因素：噴嘴中的能量損失及能量損失系數(shù)：第5頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（四）噴嘴中的臨界條件和噴嘴臨界壓力比：根據(jù)能量守恒的結論得:第6頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第7頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一過熱蒸汽K=1.3飽和蒸汽K=1.135第8頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（五）通過噴嘴的蒸汽流量：理想流量：

實際流量：流量系數(shù)由實驗曲線查?。旱?頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一(六)蒸汽在噴嘴斜切部分的膨脹：

當汽流在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹時，流速要大于當?shù)匾羲?，而且汽流方向也會發(fā)生偏轉，角度不再沿著原出汽角?1。第10頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽流方向偏轉角度角度計算：第12頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一三、蒸汽在動葉中的流動：（一）反動度：

沖動級與反動級的區(qū)別：沖動級：=0.05~0.3

反動級：=0.4~0.6第13頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（二）蒸汽在動葉中的熱力過程：由于結構上的相似，導致蒸汽在動葉中的熱力過程與噴嘴中的熱力過程也相似。區(qū)別在于噴嘴是靜止的，而動葉是轉動的，如果以相對速度討論，則動葉內就適用噴嘴的全部結論了。第14頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（三）動葉的通流能力：四、蒸汽在級內流動的基本公式：第15頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比第17頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第二節(jié)級的輪周效率和最佳速度比一、速度三角形和輪周效率：（一）速度三角形在描述蒸汽流經(jīng)動葉的過程中，使用速度三角形。

1、動葉進口速度三角形：

2、動葉出口速度三角形：第18頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（二）輪周功率：

單位質量蒸汽流經(jīng)一級所作輪周功Wu包括三部分：根據(jù)級的能量平衡計算輪周功：第19頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一二、輪周效率及其與速度比的關系（一）輪周效率：本級輪周功：本級理想可用能量：輪周效率的物理意義：（二）輪周效率與速度比的關系：

1、純沖動級的輪周效率與速度比的關系：

第20頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一輪周效率與速度比關系的物理意義：

純沖動級輪周效率第21頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一余速利用對最佳速度比的影響：第22頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一2、反動級的輪周效率和速度比的關系第23頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一3、帶反動度的沖動級：第24頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一沖動級與反動級的速度三角的區(qū)別：第25頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一3、影響輪周效率的其它因素：（1）噴嘴出汽角：（2）動葉出口角：（3）動葉進口角：三、速度級及其輪周功率、輪周效率：（一）速度級的作用及特點：（二）輪周功率、效率和最佳速比：第26頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（三）速度級的熱力過程：第28頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)葉柵幾何尺寸的確定第29頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一一、葉柵的幾何特性尺寸參數(shù)：平均直徑、葉片高度、葉柵節(jié)距、葉柵寬度、葉型玄長、出口邊厚度、進口邊寬度；與汽道形狀和汽流方向有關的角度：進、出口汽流角度，葉柵安裝角、葉型進汽角、葉型出口角、汽流沖角第30頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇（一）、葉柵類型的選擇第31頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（二）、汽流出口角α1和β2的選擇（三）、葉片個數(shù)和高度的選擇（四）、葉片寬度的選擇三、反動度的選擇第33頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一四、噴嘴柵尺寸的確定：

(一)噴嘴型式的確定:

根據(jù)噴嘴前后壓力比大小:

(二)噴嘴柵尺寸與流量關系方程式:

當汽流作亞音速流動時:第34頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第35頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

當汽流作音速或超音速流動時:

第38頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一五、動葉柵尺寸的確定：

（一）動葉柵出口連續(xù)性方程：第39頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（二）蓋度：對于短葉柵，不應大于１００～１２０對于長葉柵，不應大于２５０～３５０第40頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一六、其他結構因素的確定：（一）級的動、靜葉柵的面積比：對于直葉片級對于扭葉片級第42頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（二）級內間隙：對于復速級第43頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)葉柵氣動特性及葉柵損失第44頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一一、葉柵氣動特性：二、葉柵損失：（一）、葉型損失：1、附面層中的磨檫損失：第45頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一2、附面層分離引起的渦流損失：3、出口邊的尾跡損失：4、沖波損失：第46頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（二）、端部損失：1、端部附面層磨檫損失：2、二次流損失：第47頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一三、影響葉柵損失的因素：（一）、影響葉型損失的因素：1、相對節(jié)距的影響：2、安裝角的影響：3、汽流角和沖角的影響：4、馬赫數(shù)的影響：5、雷諾數(shù)的影響：6、葉型幾何參數(shù)的影響：第48頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（二）、影響端部損失的因素：1、相對葉高的影響：2、葉型型式的影響：3、汽流進口角的影響：4、相對節(jié)距的影響：5、馬赫數(shù)的影響：6、蓋度的影響：第49頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一四、環(huán)形葉柵的特性：（一）、汽流特性：（二）、損失特性：式中為能量損失系數(shù)，

第50頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一五、減少葉柵損失的方法：（一）、采用后加載葉型：（二）、采用彎扭葉片：第51頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（三）、采用子午面型線噴嘴：第52頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（四）、降低葉片表面的粗糙度：（五）、減少端部二次流的方法：第53頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第七節(jié)級的二維和三維熱力設計第54頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一一、汽輪機級熱力設計面臨的問題：1、沿葉高圓周速度不同引起的損失：2）速度比：1）第55頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一2、沿葉高節(jié)距不同引起的損失：3、軸向間隙中徑向流動引起的損失：1）柵距不同：

2）離心力場的存在：第56頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一扭葉片級研究的主要問題：

如何根據(jù)中徑基元級的參數(shù)來確定沿葉高其他基元級的各項參數(shù)，以及不同直徑上各基元級之間的關系基元級：在級的某一直徑上截取一個微元葉高dr的級根據(jù)直葉片理論，只要合理選擇Ωm、xa、α2、β2、及φ、ψ，在已知p0、t0、p2的情況下，就可計算中徑基元級的速度三角第57頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一二、級的蒸汽流動方程式：蒸汽微元體完全徑向平衡方程式：第58頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一基元級示意圖第59頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一分速及分速之間的關系示意圖第60頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一微元體受力示意圖第61頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一微元體所受徑向力有：1、徑向靜壓差：2、Cu產生的離心力：3、Cl產生的離心力的徑向分量：4、子午向加速度產生的慣性力的徑向分量：第62頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一單位質量流體徑向靜壓差為：第63頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一三、簡單徑向平衡法：（一）、理想等環(huán)量流型：1、流型特點：對上式積分，得常數(shù)第64頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一常數(shù)流型特點：2、參數(shù)沿徑向的變化規(guī)律：（1）噴嘴出汽角變化規(guī)律的：（2）動葉進汽角變化規(guī)律的：第65頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（3）動葉出汽角變化規(guī)律的：（4）動葉出口方向角變化規(guī)律的：（5）反動度變化規(guī)律的：第66頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一汽流速度與壓力變化關系示意圖各項參數(shù)變化規(guī)律第67頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一3、等環(huán)量級的特點：（二）、等α1角流型：常數(shù)常數(shù)常數(shù)第68頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（三）、等密流流型：常數(shù)，即常數(shù)，即第69頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一四、完全徑向平衡法：（一）、問題的提出：（二）、完全徑向平衡的設計方案：第70頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一1、流線計算：2、徑向平衡計算：3、逐次逼近計算：4、級后參數(shù)計算：第71頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（三）、可控渦流型：1、子午流線型對反動度的影響：2、可控渦流型的特點：第72頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一五、葉柵的全三維設計：第73頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)級內各項損失和級效率第74頁，共8