《透平机械原理》复习提要演示解析

1、小结小结(级与级组的变工况特性）级与级组的变工况特性）1. 1. 变工况前后级均为临界工况，通过级的流量，与变工况前后级均为临界工况，通过级的流量，与滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方滞止初压或初压成正比，与滞止初温或初温的平方根成反比。根成反比。2. 变工况前后级均为亚临界工况，通过级的流量与变工况前后级均为亚临界工况，通过级的流量与初压和背压平方差的平方根成正比，与初温的平方初压和背压平方差的平方根成正比，与初温的平方根成反比。根成反比。3. 变工况前后级组均为临界工况，通过级组的流量变工况前后级组均为临界工况，通过级组的流量与级组内各级前压力正比，与级前初温的平方根成与级组内各

2、级前压力正比，与级前初温的平方根成反比。反比。4. 级组为亚临界工况，初压不变时，流量与背压级组为亚临界工况，初压不变时，流量与背压为椭圆关系；背压不变时，流量与初压为双曲线为椭圆关系；背压不变时，流量与初压为双曲线关系。关系。（弗留格尔公式）（弗留格尔公式）透平机械原理透平机械原理复习提要复习提要第一章第一章 绪绪 论论一、汽轮机的发展方向：一、汽轮机的发展方向：1. 大容量、高参数、高效率、现代控制；2.中间再热、联合循环；3.提高运行水平，提高调峰能力。二、汽轮机分类：二、汽轮机分类：1.凝汽式汽轮机，2.供热式汽轮机：背压汽轮机、调节抽汽式汽轮机。术语 (term) 动力机械：原动机和

3、工作机 透平机械（叶轮机械、涡轮机械）：回转式动力机械。 （蒸）汽轮机与燃气轮机、热力透平机械、热力发动机、热力涡轮机：将工质热能转换为机械功的旋转式动力机械。 汽轮机（steam turbine）：是以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的高速旋转式原动机。1) 2) 原动机械汽轮机、燃气轮机、水轮机及风力机透平机械被动机械透平压缩机、鼓风机、通风机、风扇及泵第二章第二章 汽轮机级内能量转换过程汽轮机级内能量转换过程21 概概 述述一、一般概念：一、一般概念：1. 级、冲动力、反动力、反动度：2. 级内能量转换过程：3. 冲动级、纯冲动级、带反动度的冲动级、反动级、复速级，余速损失：22 级的工

4、作原理级的工作原理一、蒸汽在喷嘴中的流动一、蒸汽在喷嘴中的流动（一）喷嘴出口速度：（一）喷嘴出口速度：1，理想速度：2，实际速度：3，临界速度、临界参数（临界压力、临界温度）4，滞止参数、马赫数、音速、喷嘴前后压力比；4，喷嘴损失：（二）喷嘴截面积变化规律：（二）喷嘴截面积变化规律：*12tnch110.97tcc22222*111111122nttnhccch21.1,12.1,;3.M=1,.MdAdcMMAc亚音速；分析：超音速临界发生在最小截面7 压力、焓降、截面积、汽流速度、音压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律速、比容沿流动的变化规律（三）流量计算（三）流量计算

5、1，理想流量：2，流量曲线：渐缩喷嘴流量曲线：3，理想临界流量；4，实际流量；5，喷嘴出口截面积计算：（四）蒸汽在喷嘴斜切部分的流动：（四）蒸汽在喷嘴斜切部分的流动：1. 一般的渐缩喷嘴是得不到超音速汽流的，但带斜切部分的喷嘴，则可能得到超音速汽流：1111ttnttntcGA cAv1111.,;2.,;3.,crcrcrpppppp当亚音速流动当达音速流动当超音速流动。2, 扰动与偏转：3，膨胀极限，极限压力、膨胀不足、膨胀过度。二、蒸汽在动叶中的能量转换二、蒸汽在动叶中的能量转换（一）动叶进出口速度三角形：（一）动叶进出口速度三角形：（二）蒸汽作用力、轮周功、论周功率：（二）蒸汽作用力、

6、轮周功、论周功率：（三）级的热力过程曲线：（三）级的热力过程曲线：112211221222(coscos)(sinsin)()uzzbuzFG ccFG ccA ppFFF11122(coscos)uuuPF uPu cc23 轮周效率与最佳速度比轮周效率与最佳速度比一、一、轮周效率定义：轮周效率定义：1.几个概念：轮周效率、理想能量、级的理想速度、速度比、最佳速度比。几个概念：轮周效率、理想能量、级的理想速度、速度比、最佳速度比。2.轮周效率：轮周效率：3.速度比：速度比：二、轮周效率与最佳速度比的关系曲线：二、轮周效率与最佳速度比的关系曲线：1. 不同级的最佳速度比：不同级的最佳速度比：1

7、122221 2*112 (coscos)2,uaataau ccccuuchxxcc11111111,cos;22,cos;13,:cos;4opopopxxx纯冲动级:反动级:复速级24 通流部分尺寸通流部分尺寸一、叶栅型式选定：喷嘴、动叶二、喷嘴主要尺寸：叶高、部分进汽度、面积；三、动叶主要尺寸：叶高、面积。四、反动度的合理选用：2-5 叶栅气动特性布在一平面上。将基元级的环形叶栅展平面叶栅回转面上排列而成的；同的间隙和角度在同一由叶型相同的叶片以相叶栅；一列叶片排列为一整圈环形叶栅；和动叶栅组成的透平级叶高为无穷小的静叶栅在沿叶高的某一直径处基元级d /l10m直列叶栅径高比大于；序序

8、号号损失分类及组成损失分类及组成损失说明损失说明降损对策降损对策1叶栅叶栅损失损失静、动叶叶型静、动叶叶型损失损失汽流在静叶、动叶栅中汽流在静叶、动叶栅中的流动损失的流动损失采用新型高效叶型，采用新型高效叶型，降低叶型损失及冲角降低叶型损失及冲角损失损失2进口冲角损失进口冲角损失汽流进口角偏离叶栅最汽流进口角偏离叶栅最佳进汽角时的流动损失佳进汽角时的流动损失采用可控涡技术设计采用可控涡技术设计通流部分并发展应用通流部分并发展应用全三元技术设计，通全三元技术设计，通流部分，包括马刀型流部分，包括马刀型（弓形）叶片的采用，（弓形）叶片的采用，降低叶栅总损失降低叶栅总损失3叶高损失叶高损失静、动叶栅

9、端部（顶部静、动叶栅端部（顶部及根部）的二次流损失及根部）的二次流损失高压部分采用较小出高压部分采用较小出汽角的高效叶型，降汽角的高效叶型，降低叶高损失低叶高损失4扇形损失扇形损失沿叶高汽流参数、圆周沿叶高汽流参数、圆周速度和叶栅栅距的变化，速度和叶栅栅距的变化，使汽流流动与叶栅设计使汽流流动与叶栅设计不一致引起的损失不一致引起的损失完善与发展计算方法完善与发展计算方法与程序，开展必要的与程序，开展必要的试验研究和验证校核试验研究和验证校核汽轮机各种损失的组成及降损措施5内部内部漏泄漏泄损失损失隔板漏汽损失隔板漏汽损失隔板汽封、动叶顶部汽封隔板汽封、动叶顶部汽封及进汽插管均具有结构间及进汽插管

10、均具有结构间隙和压差，造成漏泄损失隙和压差，造成漏泄损失改进结构、增加密封齿改进结构、增加密封齿数数6动叶顶部漏汽损动叶顶部漏汽损失失适当减小间隙、增加密适当减小间隙、增加密封齿数封齿数7进汽插管漏汽损进汽插管漏汽损失失严格控制制造、装配质严格控制制造、装配质量量8动叶出口余速损失动叶出口余速损失动叶出口速度损失动叶出口速度损失使透平级的设计尽量做使透平级的设计尽量做到能利用上一级的余速到能利用上一级的余速9部分进汽损失部分进汽损失不进汽部分的动叶存在鼓不进汽部分的动叶存在鼓风耗功以及为排斥滞留在风耗功以及为排斥滞留在该部分的静止蒸汽存在斥该部分的静止蒸汽存在斥汽耗功汽耗功大机组的机构设计中，

11、大机组的机构设计中，采取措施使进汽喷嘴组采取措施使进汽喷嘴组的进汽度接近全周进汽的进汽度接近全周进汽10 叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失叶轮在蒸汽中高速旋转克叶轮在蒸汽中高速旋转克服摩擦而消耗的功服摩擦而消耗的功叶轮摩擦面适当叶轮摩擦面适当11湿汽损失湿汽损失在湿蒸汽区工作的损失在湿蒸汽区工作的损失采用有效的去湿措施及采用有效的去湿措施及合理降低排汽湿度合理降低排汽湿度12其他其他损失损失通流部分回流损通流部分回流损失失为平衡转子的轴向推力，为平衡转子的轴向推力，在高压缸或中压缸内采用在高压缸或中压缸内采用反流布置，造成回流引起反流布置，造成回流引起的压力损失。冷却用汽、的压力损失。冷却用汽、加热用

12、汽以及内缸等部件加热用汽以及内缸等部件严密性不佳引起的内漏少严密性不佳引起的内漏少做功造成的损失做功造成的损失尽量少采用回流结构尽量少采用回流结构13高温部件冷却用高温部件冷却用蒸汽损失蒸汽损失尽量少采用法兰、螺栓尽量少采用法兰、螺栓加热结构或合理减少加加热结构或合理减少加热汽量热汽量14法兰螺栓加热用法兰螺栓加热用蒸汽损失蒸汽损失高温部件的冷却与该部高温部件的冷却与该部件的寿命管理综合分析件的寿命管理综合分析15内缸严密性不佳内缸严密性不佳内漏损失内漏损失内缸等部件的严密性要内缸等部件的严密性要保证，作到无内漏，严保证，作到无内漏，严格控制装配质量格控制装配质量16进汽进汽排汽排汽阀门阀门管

13、道管道损失损失蒸汽进口损失蒸汽进口损失进、排汽通道的流动损失进、排汽通道的流动损失管道的压力损失管道的压力损失阀门中汽流的流动损失及阀门中汽流的流动损失及未开足引起的节流损失未开足引起的节流损失进、排汽通道的型线要进、排汽通道的型线要优化设计，开展必要的优化设计，开展必要的试验研究和验证校核试验研究和验证校核17主调门节流损失主调门节流损失管系设计要优化，降低管系设计要优化，降低压损压损18再热管道压损再热管道压损主调门设计要减少汽流主调门设计要减少汽流损失，调节汽阀的配置损失，调节汽阀的配置立足于主要运行工况下立足于主要运行工况下节流损失小节流损失小19联通管压损联通管压损采用合理的结构采用

14、合理的结构20排汽蜗壳损失排汽蜗壳损失排汽蜗壳型式要优化设排汽蜗壳型式要优化设计计21汽轮机排汽余速损失汽轮机排汽余速损失汽轮机排汽的速度损失汽轮机排汽的速度损失合理加大排汽面积，开合理加大排汽面积，开发长叶片，降低余速损发长叶片，降低余速损失。改进排汽通道设计，失。改进排汽通道设计，使部分余速能量回收使部分余速能量回收22外 部外 部漏 泄漏 泄损失损失轴封漏汽损失轴封漏汽损失轴封及阀杆具有结构间隙轴封及阀杆具有结构间隙及压差造成的漏泄损失及压差造成的漏泄损失改进结构，增加密封齿改进结构，增加密封齿数，适当减小间隙，严数，适当减小间隙，严格质量控制格质量控制23阀杆漏汽损失阀杆漏汽损失阀杆设

15、计采用自密封结阀杆设计采用自密封结构，减少漏泄构，减少漏泄24机 械机 械损失损失轴承耗功轴承耗功径向轴承及推力轴承的摩径向轴承及推力轴承的摩擦耗功擦耗功合理选用轴承的型式和合理选用轴承的型式和结构参数结构参数25主油泵耗功主油泵耗功带动主油泵的耗功带动主油泵的耗功合理选用主油泵的容量合理选用主油泵的容量和压头，采用高效油泵和压头，采用高效油泵26其他动力损失其他动力损失如盘车大齿轮、联轴器幅如盘车大齿轮、联轴器幅轮的鼓风摩擦耗功轮的鼓风摩擦耗功设置护罩，减少损失设置护罩，减少损失注：每台汽轮机不一定具有本表列出的全部损失。本表基本上汇总了不同注：每台汽轮机不一定具有本表列出的全部损失。本表基

16、本上汇总了不同型式汽轮机的各种损失型式汽轮机的各种损失26 级内损失和级效率级内损失和级效率一、一、级内损失：级内损失：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失。摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失。9种。种。二、级的内效率、二、级的内效率、内功率、有效焓降；内功率、有效焓降；三、完整的级的热力过程曲线：三、完整的级的热力过程曲线：*iithh思考题 1喷嘴速度系数与哪些因素有关? 2为什么在强度允许范围内，应尽量采用较窄的叶栅? 3蒸汽在喷嘴的斜切部分膨胀时，为什么要产生汽流偏转? 4

17、平面叶栅中的叶型损失有那些? 5轮周功率的表达式有哪几种? 6试分析1=1、1=0两种情况下轮周效率的表达式有何不同? 7何谓速比?纯冲动级、反动级、复速级的最佳速比表达式各为什么? 8在相同直径、转速、出汽角1的条件下，纯冲动级、反动级、复速级的焓降之比等于多少? 9，余速利用对最佳速比有何影响?反动度对最佳速比有何影响?级内损失对最佳速比有何影响?10汽轮机级在流量、参数、速比一定时，对喷嘴或动叶高度，可控制哪些因素使其尺寸发生改变?11什么情况下采用部分进汽?采用部分进汽后，将引起哪些损失?如何减小这些损失?12汽轮机的级内存在那些损失？说明漏汽损失产生的原因及减小的措施。13试说明湿气

18、损失产生的原因，它对汽轮机工作有何危害?减小该损失采用哪些措施?14冲动级选取合理的反动度应考虑哪些因素?如何在结构上保证反动度的实现?15何谓级的相对内效率？在hs图上画出级后余速部分被下一级利用时级的热力过程线。计算题 1. 某反动级理想焓降ht=62.1kJ/kg，初始动能hc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失hn=5.6kJ/kg, 动叶损失hb=3.4kJ/kg，余速损失hc2=3.5kJ/kg，余速利用系数1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。 2. 某冲动级级前压力p0=0.35MPa，级前温度t0=169C, 喷嘴后压力p1=0.25MPa,

19、级后压力p2=0.56MPa, 喷嘴理想焓降hn =47.4kJ/kg, 喷嘴损失hnt=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降hb =13.4kJ/kg, 动叶损失hbt =1.34kJ/kg, 级的理想焓降ht=60.8kJ/kg，初始动能hc0=0，余速动能hc2=2.09kJ/kg, 其他各种损失h=2.05 kJ/kg。计算： 1） 计算级的反动度m 2）若本级余速动能被下一级利用的系数m 1=0.97，计算级的相对内效率ri。222227 前面讨论级的前面讨论级的气动特性气动特性和和几何参数几何参数时，都是以时，都是以一元流动模型一元流动模型为理论依为理论依据，以级的据，以级的平均直径

20、截面上的参数平均直径截面上的参数作为代表来进行研究和计算的。按这种作为代表来进行研究和计算的。按这种计算方法设计的叶片，称为计算方法设计的叶片，称为等截面直叶片等截面直叶片，即叶片的几何参数沿叶高不变。，即叶片的几何参数沿叶高不变。显然，这种设计方法计算方便，叶片加工简单。显然，这种设计方法计算方便，叶片加工简单。 但是，对于汽轮机但是，对于汽轮机低压部分低压部分的级来说，蒸汽的级来说，蒸汽比容比容变化快，容积流量大，变化快，容积流量大，级的平均直径大，叶片长级的平均直径大，叶片长径高比径高比很小。很小。汽动参数沿叶高变化大汽动参数沿叶高变化大。在这种情。在这种情况下，如果仍然按等截面直叶片进

21、行设计，则级的况下，如果仍然按等截面直叶片进行设计，则级的实际轮周效率实际轮周效率比计算值比计算值要低得多。其原因就在于：要低得多。其原因就在于：23231. 沿叶高圆周速度不同所引起的损失沿叶高圆周速度不同所引起的损失： 从叶根到叶顶，其相应的从叶根到叶顶，其相应的圆周速度圆周速度相差很大。（如相差很大。（如300MW300MW汽轮机的末级叶片，平均直径为汽轮机的末级叶片，平均直径为2520 mm, 2520 mm, 叶叶高为高为851 mm, 851 mm, 径高比径高比 =2.96=2.96，其叶顶的圆周速度为，其叶顶的圆周速度为529.5m/s529.5m/s，而叶根的的，而叶根的的圆

22、周速度为圆周速度为263m / s263m / s，二者相差一半）。图，二者相差一半）。图2-542-54所示。由于圆周速度沿叶高增加，使汽流所示。由于圆周速度沿叶高增加，使汽流进入动叶通道时的进入动叶通道时的进汽角进汽角 沿叶片高逐渐沿叶片高逐渐增大，即增大，即 。如果仍以平均直。如果仍以平均直径处径处 速度三角形有关参数作为依据来进速度三角形有关参数作为依据来进行设计，并采用等截面直叶片。那么，行设计，并采用等截面直叶片。那么，除了平均直径附近处之外，其余直径处除了平均直径附近处之外，其余直径处的汽流在进入动叶通道时，都会有不同的汽流在进入动叶通道时，都会有不同程度的撞击现象发生。这样都会

23、造成损程度的撞击现象发生。这样都会造成损失。失。 1rmt111图25424242. 沿叶高相对节距不同所引起的沿叶高相对节距不同所引起的损失损失： 叶片是安装在叶轮上的，叶片是安装在叶轮上的，呈环形，当径高比很小时呈环形，当径高比很小时, ,节距沿节距沿叶高变化叶高变化很大。而每一种叶栅都有很大。而每一种叶栅都有一个一个最佳的相最佳的相 对节距对节距，其对应叶，其对应叶栅的效率最高。只要偏离这一最佳栅的效率最高。只要偏离这一最佳值，都会引起损失，造成效率下降。值，都会引起损失，造成效率下降。 图25425253. 轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失： 蒸汽从

24、动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、蒸汽从动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、静轴向间隙中必然产生静轴向间隙中必然产生离心力离心力作用，而产生作用，而产生径向流动径向流动。径向流动就会造成。径向流动就会造成损失。而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大损失。而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大 。 因此，对于长叶片级来说，就不能采用因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级短叶片级的来进行设计。就必的来进行设计。就必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片变截面叶片，即，即扭叶片扭叶片。扭叶片加。扭叶片加工困难，

25、制造成本高。长叶片级的设计普遍采用径向平衡法。工困难，制造成本高。长叶片级的设计普遍采用径向平衡法。这种设计方这种设计方法的核心问题就是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件法的核心问题就是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件。建立径向平。建立径向平衡条件，建立径向平衡方程式，然后求解径向平衡方程式，由此得出汽流衡条件，建立径向平衡方程式，然后求解径向平衡方程式，由此得出汽流参数沿叶高的变化规律。径向平衡法有参数沿叶高的变化规律。径向平衡法有简单径向平衡法简单径向平衡法和和完全径向平衡法完全径向平衡法。 汽轮机通流部分设计 汽轮机通流部分设计，通称“热力计算”。应该说，汽轮机热力计算是汽轮机设计

26、的第一步，它的计算成功与否直接表现在下列方面： 1.汽轮机出力及各项供热参数能否满足用户需要； 2.系统配置是否合理，是否符合基本的科学精神； 3.汽轮机轴向推力； 4.各级叶型选型是否合理； 5.是否最有利于组织生产与尽可能地降低生产成本。 汽轮机通流部分的设计一旦完成，应该说汽轮机的主要性能就基本确定下来了。 汽轮机热力计算的基本思路一、计算原始数据 1. 汽轮机转速 为什么定在3000rpm？ 2. 初参数 3. 终参数二、整机焓降的确定，估算功率等级。 估算汽轮机的功率等级，最直接的办法是按排汽量估算三、整机级数的确定 确定汽轮机的级数，多半是参照定型机组根据汽轮机焓降来确定，值得注意

27、的是，调节级的选用问题，究竟是选用单列级还复速级。级的焓降分配是由级的通流面积来确定的。级的反动度是由一对动静叶的面积比确定的（面积比为1.51.8,反动度分别为0.50.05)四、进行详细的热力计算 确定每级的通流尺寸、各工况下汽轮机级后各种热力参数、汽轮机热力系统配置情况及转子推力情况。6MW12MW25MW50MW100MW150MW25t/h40t/h75-90t/h130t/h300t/h500t/h汽轮机热力设计的任务汽轮机热力设计的任务 汽轮机热力设计主要是按已给定的设计条汽轮机热力设计主要是按已给定的设计条件，确定机组通流部分的几何尺寸、热力参件，确定机组通流部分的几何尺寸、热

28、力参数，以获得尽可能高的效率和要求的功率，数，以获得尽可能高的效率和要求的功率，为汽轮机的结构设计和强度校核提供条件。为汽轮机的结构设计和强度校核提供条件。热力设计的一般步骤（1）确定汽轮机设计的基本参数；拟定回热系统，进行初步热平衡计算，确定各段回热抽汽量和各级流量；（3）进行汽轮机各级焓降分配和级的热力计算，确定汽轮机的级数、通流部分叶栅的几何尺寸和各级的内功率；（4）根据汽轮机设计工况的内功率计算值和要求值的相对误差，按比例修正汽轮机的进汽量和各级流量，使之与原确定的设计功率相等；（5）利用弗留盖尔公式，对各级后的压力进行修正；（6）按级后蒸汽参数修正各段抽汽压力和抽汽焓（只能从级后进行

29、抽汽）；（7）再次进行回热系统热平衡计算和汽轮机各级的热力计算。反复进行修正，直至设计工况热力系统流量平衡、计算的输出电功率与原确定的设计功率之间的相对误差小于1；（）进行变工况时机组回热系统热平衡计算和各级的热力计算，确定调节级的部分进汽度和机组变工况的热力特性。汽轮机热力系统平衡图3131* 作业作业1、级的热力计算：已知汽轮机转速级的热力计算：已知汽轮机转速n = 3000r/mn = 3000r/m，通过级的流量，通过级的流量G=60t/hG=60t/h，级的，级的平均直径平均直径 =1.44 m=1.44 m，级的理想焓降，级的理想焓降 =125.6kJ/kg=125.6kJ/kg，

30、蒸汽初速，蒸汽初速 =91.5m/s=91.5m/s，级前压力，级前压力 = 0.0981MPa = 0.0981MPa ，干度，干度 =0.99=0.99，级的反动度，级的反动度 =0.2=0.2，喷嘴出汽角，喷嘴出汽角 =19=19 。要求：。要求：（1 1）确定静、动叶栅通流面积、叶高；）确定静、动叶栅通流面积、叶高；（2 2）级的速度三角形；）级的速度三角形；（3 3）级的内功率、内效率；）级的内功率、内效率；（4 4）级的热力过程曲线。）级的热力过程曲线。解解：根据已知条件可求得：根据已知条件可求得：圆周速度圆周速度u u： 0pmd10 xm0cth30001.44226(/ )6

31、060mn dum s3232 初速动能初速动能 ： 级的滞止理想焓降级的滞止理想焓降：由由h-sh-s图查得：图查得：级前滞止压力级前滞止压力 ，喷嘴后的压，喷嘴后的压力力 ，级前滞止焓级前滞止焓 ，级前滞止比容，级前滞止比容 ，喷嘴出口理想比容喷嘴出口理想比容 ，级后压，级后压力力 。 *00.10pMPa10.054pMPa*02656/hkJ kg*301.69/vmk313/tvmkg 喷嘴滞止焓降喷嘴滞止焓降：20.044pMPa22001191.54.19(/)22000chckJ kg*0125.64.199.(/)12 8ttchhhkJ kg *(1)(1 0.2) 129

32、.8103.8(/)nmthhkJ kg绝热指数：绝热指数：01.0350.11.0350.1 0.991.134x临界压临界压力比：力比：1.13411.134 1220.57711.134 1kkcrk 喷嘴前后喷嘴前后 压力比压力比：1*00.0540.540.1npp3333因因 ，则汽流在喷嘴中作超音速流动。，则汽流在喷嘴中作超音速流动。ncr临界压力临界压力：*00.577 0.10.0577()crcrppMPa由由h-sh-s图查得临界下的蒸汽参数：图查得临界下的蒸汽参数：32562/2.75/crcrhkJ kgvmkg 喷嘴出口理想速度：喷嘴出口理想速度：*1244.724

33、4.72 103.8(/ )455.6tnnchm sh 喷嘴出口实际速度：喷嘴出口实际速度：110.97 455.64(/ )42tcm sc 临界速度临界速度：*044.7244.72 26562562434(/ )crcrchhm s喷嘴汽流出喷嘴汽流出口角：口角：101011111111434 3sin()sinsin190.338455.6 2.sin ()19.7756crttcrc vc v 作动叶进口速度三角形（下图）。作动叶进口速度三角形（下图）。由此可得动叶进口相对速度及其方由此可得动叶进口相对速度及其方向角：向角：101238.5/37.87wm s3434根据（根据（1

34、-x1-x）查）查P19P19图图2-112-11曲线，得喷嘴流量系数：曲线，得喷嘴流量系数：0.973n 喷嘴出口面积：喷嘴出口面积：喷嘴出口叶高：喷嘴出口叶高：0110.11374()sin()3.14 1.44sin19.76nmnlmmeAd 喷嘴损失：喷嘴损失：2*2(1)(1 0.97 ) 103.86(/).14nnhhkJ kg动叶进口相对角速度、方向角：动叶进口相对角速度、方向角：011110111010111101sin()442sin19.760.786s()442s19.7622638.17sin()442sin19.76241.7(/ )sinsin38.17ctgc

35、 coucocwm s11260 310000.1130.973 455.63600()tnntGvAmc3535动叶进口汽流能量：动叶进口汽流能量：22111241.729.2(/)22000whwkJ kg查查h-sh-s图得：图得：动叶前的滞止压力动叶前的滞止压力 ，动叶进口蒸汽干，动叶进口蒸汽干度度 ，动叶后蒸汽理想比容，动叶后蒸汽理想比容 。*10.0064pMPa10.96x 323.498/tvmkg 动叶滞止理想焓降：动叶滞止理想焓降：*10.2 129.829.255.2 (/)bmtwhhhkJ kg 绝热指数：绝热指数：11.0350.11.0350.1 0.961.13

36、1kx临界压力比：临界压力比：1.13111.131 1220.57811.131 1kkcrk动叶前后压力比：动叶前后压力比：2*10.0440.6880.064bpp为亚临界流动。为亚临界流动。动叶出口理想相对速度：动叶出口理想相对速度：*244.7244.72 55.2332(/ ).3tbwm sh查P23图2-16得动叶速度系数=0.937，动叶出口实际相对速度：动叶出口实际相对速度：220.937 332.3(/ )311.4twmws3636 动叶损失：动叶损失：2*2(1)(1 0.937 ) 55.26 7(. 4/)bbhhkJ kg根据（根据（1-x1-x）查）查P19P

37、19图图2-112-11曲线，得动叶流量系数：曲线，得动叶流量系数：查查h-sh-s图得动叶后的蒸汽实际比容：图得动叶后的蒸汽实际比容：0.955b323.5(/)vmkg 动叶出口面积：动叶出口面积：22260 3.49810000.1880.955 332.33600()tbbtvAmGw动叶高度：根据喷嘴高度动叶高度：根据喷嘴高度+ +盖度：盖度：74377()bnllmm 动叶出口汽流相对角：动叶出口汽流相对角：2020.188sin0.543.14 1.44 0.07732.68bm bAe d l根据相对角选动叶型线根据相对角选动叶型线TP-4A.作动叶出口速度三角形（前）得作动叶

38、出口速度三角形（前）得 动叶出口绝对速度，方向角：动叶出口绝对速度，方向角：022202202022202sin311.4sin32.684.657s311.4s32.6822677.88sin311.4sin32.68172(/ )sinsin77.88wtgw coucowcm s3737 余速损失：余速损失：2222117214.8(/)22000chckJ kg 喷嘴部分：喷嘴部分：32*60*00160 100.106()0.1 100.64836000.6481.690.10672()sin3.14 1.44 sin19nnnmGAmpvAlmme d 动叶部分：动叶部分：3222

39、01260 103.50.187()311.4 360038.1732.685.49bGvAmw基本满足要求。基本满足要求。38384. 级的速度三角形级的速度三角形动叶进出口速度三角形（前）。动叶进出口速度三角形（前）。5. 级的内效率与内功率级的内效率与内功率轮周有效焓降：轮周有效焓降：*2()129.8(6.146.74 14.8)102.12(/)utnbchhhhhkJ kg 轮周效率：轮周效率： 轮周效率校核：轮周效率校核：*102.120.787129.8uuthh311122*003s()s 10226442cos19.76172cos77.99 100.787129.8utu

40、 c coc coh两种计算方法结果相同，正确。两种计算方法结果相同，正确。 轮周功率：轮周功率：360 10102.121702()3600uuPG hkW3939级内损失计算：级内损失计算： 叶高损失叶高损失（取（取a=1.6)a=1.6)：1.6102.122.21(/)74lunahhkJ kgl 叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失（取系数（取系数=1.2=1.2，A1=1.07)A1=1.07)：若用焓降表示：若用焓降表示：332212226()1.2 1.07(1.440.077)1001003.4987.88()mbftuA dlPvkW7.88102.120.473(/)1702ffuP

41、hkJ kgP 湿汽损失：湿汽损失：取平均干度x=0.975）级的有效焓降：级的有效焓降：(1)(1 0.975) 102.122.55(/)xuhxhkJ kg()102.12(2.21 0.4732.55)96.89(/)iulfxhhhhhkJ kg 级的内效率：级的内效率：*96.890.747129.8iithh4040 级的内功率：级的内功率：360 1096.891614()3600iiPG hkW级的热力过程曲线：级的热力过程曲线：第三章第三章 多级汽轮机多级汽轮机31 多级汽轮机的工作过程多级汽轮机的工作过程一、多级汽轮机的工作过程；一、多级汽轮机的工作过程；二、多级汽轮机通

42、流部分尺寸变化情况：高、中、低二、多级汽轮机通流部分尺寸变化情况：高、中、低三、整机热力过程曲线：三、整机热力过程曲线：32 多级汽轮机的损失多级汽轮机的损失一、前后端轴封的漏汽损失、漏汽量计算一、前后端轴封的漏汽损失、漏汽量计算（一）漏气原因，前后端轴封的作用；（一）漏气原因，前后端轴封的作用；（二）轴封系统，齿形轴封的工作原理（节流过程）：（二）轴封系统，齿形轴封的工作原理（节流过程）：（三）漏汽量计算（三）漏汽量计算二、进汽机构的节流损失和排汽机构的压力损失：二、进汽机构的节流损失和排汽机构的压力损失：三、机械损失及产生原因：三、机械损失及产生原因：支持、推力轴承摩擦，带动主油泵和调节支

43、持、推力轴承摩擦，带动主油泵和调节系统耗功。系统耗功。思考题：思考题：1. 简述轴封概念、作用及主要形式。2. 简述轴封系统的组成及作用。3. 汽轮机高、中、低压缸的主要损失有哪几种？4.解释进汽阻力损失和排气阻力损失，并在h-s 图上表示出来。例题例题:若某中压蒸汽轮机的前轴封是由若干段迷宫式轴封组成。其若某中压蒸汽轮机的前轴封是由若干段迷宫式轴封组成。其第一段轴封的有关数据如下：轴封片数第一段轴封的有关数据如下：轴封片数z=17z=17，轴封直径，轴封直径d dl l=400mm=400mm，轴封径向间隙，轴封径向间隙 =0.5mm0.5mm，轴封进汽压力，轴封进汽压力p p0 0=1.1

44、8MPa=1.18MPa，温度，温度t t0 0=300=3000 0C C。试求：。试求：(1)(1)轴封段后轴封段后P Pz1z1=0.294MPa=0.294MPa时，该轴封段的漏汽量时，该轴封段的漏汽量G Gl1 l1；(2)(2)当轴封段后当轴封段后P Pz2z2=0.196MPa=0.196MPa时的漏汽量时的漏汽量G Gl2l2。 :解：方法一1919. 025. 11782. 025. 182. 0zkkppz249. 018. 1294. 0) 1016224022011057376.46117294. 018. 110283. 6lzlllzRTppFG24110283.

45、61000/5 . 04 . 0mdFll3385. 0hkgskg/975/2708. 0)8 . 0(l如取例题例题(续续):kppz1661. 018. 1196. 0)20257376.4611018. 125. 117110283. 625. 1164002llllRTpzFGhkgskgl/972/2699. 08 . 03374. 03374. 0)8 . 0(l取)(12llGG 应大于方法二：1919. 025. 11782. 025. 182. 0zk表达式：采用轴封漏汽量的单一*0*003. 0TpFGlll24110283. 61000/5 . 04 . 0mdFlkp

46、pz249. 018. 1294. 0) 101度最后一个齿未达临界速362. 0)249. 01 (171648. 01)(1 1648. 0122011ppzzl例题例题(续续):362. 0)249. 01 (171648. 01)(1 1648. 0122011ppzzlskgGl/336. 02733001018. 110283. 6362. 003. 0641skgGGllll/336. 022kppz166. 018. 1196. 0)202必达临界流动。最后一个齿隙蒸汽流动361. 025. 1171648. 015 . 11648. 012zlskgGl/336. 02733

47、001018. 110283. 6361. 003. 0642skgGGllll/336. 011汽轮机及其装置的效率汽轮机及其装置的效率1、相对内效率：2、汽轮机的内功率：3，汽轮机的轴端功率、机械效率：4，汽轮机的电功率：5，循环热效率：6、绝对电效率：7、汽耗率：8、热耗率：0*;3600iiriitHDHPH003600;trimgelttcDHPHhh 00elelDdPQqP03600timaximDHPP0000()timgeleltimgfwDHPQD hh 讨论：(1)相对效率是衡量某个能量转换环节设计的完善程度的指标。(2)绝对电效率和热耗率是衡量汽轮发电机组经济性的主要指

48、标。(3)汽耗率由于和机组的初终参数有关，因此只能用于比较同类型同参数机组的运行管理水平。(4)汽轮发电机组的绝对电效率和热耗率由于没有考虑锅炉效率、管道效率和厂用电等，因此高于机组电效率和热耗率。(5)未扣除厂用电的煤耗率称为发电煤耗，扣除厂用电的称为供电煤耗，因此供电煤耗总是高于发电煤耗。思考题：1.解释汽轮机的相对内效率、汽轮发电机组的相对内效率、汽轮机的绝对内效率、绝对电效率。2.解释汽耗率及热耗率，并写出定义式。汽轮发电机组效率及热经济指标表 额度功率（MW)相对内效率机械效率发电机效率绝对电效率汽耗率dkg/kw.h热耗率qkJ/kW.h12250.820.850.9850.990

49、.9650.9750.300.334.74.11214010890501000.850.870.990.980.9850.370.393.73.5963092101252000.870.880.990.9850.990.420.433.23.08500!83703006000.8850.900.990.9850.990.440.463.22.9810078106000.900.990.9850.990.463.2780033 汽轮机的轴向推力汽轮机的轴向推力一、轴向推力：一、轴向推力： 轴向推力组成轴向推力组成: 叶片的轴向推力、叶轮的轴向推力、凸肩的轴向推力、轴叶片的轴向推力、叶轮的轴向推力

50、、凸肩的轴向推力、轴封的轴向推力。封的轴向推力。二、二、轴向推力平衡：轴向推力平衡：1、平衡活塞；、平衡活塞；2、平衡孔；、平衡孔；3、多缸反向倒置；、多缸反向倒置；4、推力轴承。、推力轴承。思考题：1.冲动式汽轮机和反动式汽轮机轴向推力的组成。2.轴向推力的平衡方法。单缸单缸汽轮机的极限功率汽轮机的极限功率一、极限功率：一、极限功率：受末级叶片尺寸（叶高）的影响受末级叶片尺寸（叶高）的影响二、提高单机容量的途径：二、提高单机容量的途径：1.提高初参数（配合中间再热）；提高初参数（配合中间再热）；2.采用多排汽口；采用多排汽口；3.采用给谁回热系统；采用给谁回热系统；4.采用高强度、低重度金属

51、材料制造末级叶片；采用高强度、低重度金属材料制造末级叶片；另外：提高排汽参数；低转速；采用双层叶片。另外：提高排汽参数；低转速；采用双层叶片。第五章第五章 汽轮机的变工况特性汽轮机的变工况特性51变工况下级的压力与流量的关系变工况下级的压力与流量的关系一、渐缩喷嘴的流量、流量网的使用一、渐缩喷嘴的流量、流量网的使用1. 渐缩喷嘴的流量变化规律：渐缩喷嘴的流量变化规律：2. 流量网的使用流量网的使用*10*1011,;,crcrcrpppppBpppp当不流动;当如A当达临界流量;当保持临界流量.当初参数变化后,又一条曲线.例1：已知：p0 =9MPa ，p01 =7.2MPa， p1 =6.3

52、MPa， p11 =4.5MPa 求：流量的变化。解：取p0m =9Mpa 原工况：0= p0 /p0m =1，1=p1 /p0m=0.7 查出：m =G/G0m=0.94新工况：01= p01/p0m=0.8，11=p11/p0m=0.5 查出：m1 =0.78 则：011100.780.830.94mmmmGGGGGG例2：已知：p0 =1MPa ，p01 =0.9MPa， p1 =0.7 MPa， p11 =0.8Mpa，t0 =320 ，t01 =305求：流量的变化。解：原工况： 新工况： 则94. 01546. 02010crcrcrcrpppppp655. 01491. 0210

53、1111011crcrcrcrpppppp635. 001000111TTppGG二、级的变工况二、级的变工况（一）工况变动时，级前后参数与流量的关系（一）工况变动时，级前后参数与流量的关系：1.级在临界下工作：级在临界下工作：2.级在亚临界下工作：级在亚临界下工作：（二）焓降变化引起动叶进口处（二）焓降变化引起动叶进口处 的撞击损失：的撞击损失：（三）级内反动度的变化情况：（三）级内反动度的变化情况：1，当级内焓降减小（速度比增大），反动度增加；，当级内焓降减小（速度比增大），反动度增加；2，当级内焓降增大（速度比减小），反动度减小。，当级内焓降增大（速度比减小），反动度减小。3, 反动度的

54、变化情况反动度的变化情况（1）原设计反动度大，则反动度的变化小；）原设计反动度大，则反动度的变化小； （2）原设计反动度小，则反动度的变化大。）原设计反动度小，则反动度的变化大。三、级组的变工况三、级组的变工况一、级组压力和流量的关系：一、级组压力和流量的关系：1、费留格尔公式及其应用：、费留格尔公式及其应用：2、费留格尔公式应用条件：、费留格尔公式应用条件：级组内流量相同，组内各级通流面积不变，组内级数较多。220110122001zzppTGGppT220111220zzppGGpp例题： (1) 某级组在设计工况下调节级汽室压力 =4.0MPa，凝汽器压力 =0.006MPa 。当负荷降

55、低到76%额定负荷时，调节级汽室压力为多少？此时，凝汽器压力降到 =0.005MPa。解：1pcp1cp222011122212001020.005,0.764.00.006zzppGGpppp根据弗留=3格尔公.04式，有 得 Mpa例题： (2) 某凝汽式汽轮机设计工况下蒸汽流量为132.6t/h，调节级汽室压力为1.67MPa。当机组流量降为90t/h时，试问此工况下调节级汽室的压力应为多少？又压力级结垢后使通流面积减少5%，则在90t/h工况下调节级汽室压力是多少？0101101090,1.133132.61.67ppGpMpaGp0101110100.95A90,1.193A132.61.67ppGpMpaGp通流部分结垢后面积减少5，则解：对凝汽式汽轮机，略去温度变化的影响，正常情况下，流量与调节级汽室压力成正比有52变工况下级的比焓降和反变工况下级的比焓降和反动度的变化规律动度的变化规律 调节级 末级 中间各级1,2,ttttttGhhhGhhh当 增大，减小，增大，不变；当 减小，增大，减小，不变。思考题：试分析变工况时凝汽式和背压式汽轮机思考题：试分析变工况时凝汽式和背压式汽轮机非调节级的非调节级的 变化规律。变化规律。0tmaiiphxP、 、 、5959* * * 总结总结：1 1）对于喷嘴调节的凝汽式汽轮机，当流量（功率）变化时，其焓降的变）对于