涡轮机精品课件

1、关于涡轮机第一张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机涡轮机 透平机汽轮机透平膨胀机燃气轮机水轮机火电厂的原动机 驱动工作机火电厂的原动机 船舶、飞机发动机能量回收 制冷低温领域水电厂的原动机涡轮机构成图示第二张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第一节 概述火电厂（汽轮机）1、能量转换过程 燃料化学能 蒸汽热能 机械能 电能 2、三大主机 锅轮炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能 汽轮机：将蒸汽热能转化为转子的旋转机械能 发电机：将旋转机械能转化为电能 第三张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机3、汽轮机的分类

2、按汽轮机功能（热力特性）分类（即汽轮机型式） 凝汽式、供热式按蒸汽参数分类 中压汽轮机：1.96 3.92 Mpa； 高压汽轮机：5.88 9.81 Mpa； 超高压汽轮机：为11.77 13.93 Mpa； 临界压力汽轮机：15.69 17.65 Mpa； 超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa第四张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机一、汽轮机级的工作原理 1、级的组成 静叶栅 动叶栅 2、级的工作原理 第五张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第六张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能

3、源与动力装置基础涡轮机3、级的通流部分热力过程曲线0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn*hbhb4、级的反动度第七张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机5、蒸汽对动叶片产生的作用力 冲动力、反动力 冲动级、反动级6、冲动级和反动级 纯冲动级 m=0 冲动级 带反动度的冲动级 m =0.050.20 复速级反动级 m=0.5 第八张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第二节 级内能量转换过程及效率假设 蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的 蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动 蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动 主要内容 蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过

4、程 蒸汽在动叶栅中的流动与能量转换过程 级的轮周效率和速度比 级内其他损失和级效率第九张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机一、蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程 过程特点 喷嘴固定不动 蒸汽不对外作功 与外界无热交换 能量方程式 h1 0*02shp1p0*p0 hn*hn hC0 h0* h1t 1h0 第十张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机1、喷嘴出口汽流速度计算 喷嘴出口的汽流理想速度喷嘴出口的汽流实际速度 0*02p1p0*p0 h1 hn*hn hC0 h0* h1t 1h0喷嘴损失 第十一张，PPT共五十八页，创作于2022年

5、6月能源与动力装置基础涡轮机2、喷嘴中汽流的临界状态 临界状态：汽流速度等于当地音速时的流动状态 能量方程式 理想气体 音速公式第十二张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机临界速度 临界压力 临界压力比:临界压力与初压之比 第十三张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机3、喷嘴截面积的变化规律 喷嘴截面积与汽流速度c和马赫数Ma有关：汽流能够在喷嘴中加速的条件： （1）Ma 1：渐扩喷嘴 （3）Ma =1：缩放喷嘴第十四张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机 4、喷嘴流量计算 喷嘴理想流量kg/s喷嘴流量曲线喷嘴

6、前后压力比第十五张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机喷嘴实际流量喷嘴流量系数:qmthqmcrn= cr n=1ACB临界流量第十六张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机5、蒸汽在喷嘴斜切部分的流动A BD EC FABCDE1 1 p0p1(1)p1=p1b, p1pcr 斜切部分：导向 (2)p1pcr 斜切部分：膨胀加速，汽流发生偏转 第十七张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机二、蒸汽在动叶栅中的流动与能量转换过程1 、动叶进出口速度三角形进口相对速度：进汽角：1 *2 *2 1 c2 u u c1

7、w1 w2 2 2 第十八张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机出口绝对速度：出口方向角：1 *2 *2 1 c2 u u c1 w1 w2 2 2 第十九张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机2、动叶栅出口汽流相对理想速度 p21*12shp1*p1 hb*hb h1* h2t 2 h1 3、动叶出口相对实际速度 动叶速度系数： 经验系数，0.75-0.9第二十张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机4、动叶损失动叶栅的能量损失系数余速利用系数 ( = 01)5、余速损失第二十一张，PPT共五十八页，创作于20

8、22年6月能源与动力装置基础涡轮机6、轮周功和轮周功率轮周功: 蒸汽通过级在动叶片上所作的有效机械功,wu 轮周功率:单位时间内作出的轮周功,Pu 1kg蒸汽的轮周功：第二十二张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机7、级的热力过程曲线 级的轮周有效焓降0*01sh2p2p1p0*p0 ht hbhbhc2hnhu第二十三张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机三、级的轮周效率和速度比1、级的轮周效率级的理想能量E0级的理想速度ca定义轮周功Wu 或 第二十四张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机提高u的关键: 减

9、少余速损失，即减小c2 1 c2 u c1 w1=w2 2 u c2 1 u c1 w1=w2 2 u c2 1 u c1 w1=w2 2 u 第二十五张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机2、级的速度比 定义 或 不同级的最佳速度比: 纯冲动级 复速级 反动级 最佳速度比: 使c2达到轴向排汽的速度比,第二十六张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机四、级内其它损失和效率1、级内损失 （1）叶高损失（端部损失） 定义 喷嘴和动叶中与叶高有关的损失产生原因 由汽道上下端面附面层内的摩擦损失和端部的二次流涡流所引起。（2）扇形损失 产生原因：

10、 设计时以平均直径处参数为依据，而 各种参数沿叶高是变化的。第二十七张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机（3）叶轮摩擦损失 产生原因： 摩擦； 叶轮两侧汽室中的涡流运动。 （4）部分进汽损失 鼓风损失：无喷嘴弧段（摩擦引起） 斥汽损失：有喷嘴弧段（高速汽流排斥并加速停滞蒸汽引起） 减少部分进汽度第二十八张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机（5）漏汽损失 隔板漏汽损失： 隔板间隙 叶顶漏汽损失： 叶顶间隙 产生原因： 压力差和间隙存在。（6）湿汽损失部分蒸汽凝结成水滴，减少作功蒸汽量 水滴不作功，被高速汽流夹带前进，消耗轮周功 水滴前进

11、速度低于蒸汽速度，击打动叶及喷嘴背弧去湿措施 齿形轴封第二十九张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机2、级的相对内效率和内功率实际热力过程曲线 相对内效率内功率第三十张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn hbhbhbh hc2 hnhi级的有效焓降第三十一张，PPT共五十八页，创作于2022年6月1、根据级的热力过程曲线图（下图），回答以下问题：图中的0，1，2点分别对应汽轮机中的哪个部位？与理想流动过程相比，实际流动过程0-3存在哪些损失？为什么3点焓值比2点的高？若0点的焓值h0=313

12、2kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s，蒸汽等熵过程膨胀时喷嘴出口焓值h1t=3071.7 kJ/kg，喷嘴速度系数=0.95，动叶出口汽流绝对速度c2=124m/s，求滞止点的焓值，喷嘴出口的汽流实际速度，喷嘴损失和余速损失。0*0 1sh2p2p1p0*p0 ht*hn h1thbhbh hc2 hnhi级的有效焓降3h0第三十二张，PPT共五十八页，创作于2022年6月1、0点为汽轮机中的喷嘴入口；1点为喷嘴出口（动叶进口）；2点为动叶出口。存在喷嘴损失，动叶损失，余速损失，叶高损失，扇形损失，叶轮摩擦损失，部分进汽损失，漏汽损失和湿气损失。由于级内存在各种损失，损失又转化为热能，反过

13、来加热蒸汽本身，从而使动叶出口焓值升高。第三十三张，PPT共五十八页，创作于2022年6月滞止点焓值：喷嘴出口气流的实际速度：=336.5 m/s 喷嘴损失：=6.12 kJ/kg =7.69 kJ/kg 余速损失：第三十四张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机五、长叶片级等截面直叶片： 一元流动模型长叶片（型线沿叶高变化的变截面叶片） 径向平衡法 全三维设计弯扭叶片 长叶片不能按等截面直叶片进行设计 圆周速度相差很大造成的损失 节距沿叶高变化很大造成的损失 径向流动造成损失第三十五张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机长叶片1（末级叶片

14、实例）第三十六张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第三节 多级汽轮机一、多级汽轮机的特点内效率高 每一级都能在最佳速度比附近工作 单机功率大 可做成多排汽口，实现提高新蒸汽的参数，增加机组总进汽量。第三十七张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机现代多级汽轮机二、多级汽轮机的工作过程第三十八张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机三、多级汽轮机的损失1、前后端轴封的漏汽损失 前后端轴封的采用： 减少漏汽损失齿形轴封结构齿形轴封工作原理 减少漏汽量的措施： 减少齿隙面积A 减少汽流速度C 增大比容第三十九张，PPT

15、共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机2、汽轮机进、排汽机构的压力损失进汽机构中的节流损失 进汽机构中节流所引起的压损 排汽机构中的压力损失 第四十张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机3、机械损失定义： 克服支持轴承、推力轴承的摩擦，带动主油泵和调速系统工作，消耗的功率 机械效率： 机械损失第四十一张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机四、汽轮机装置的效率和功率1、汽轮机的内效率2、汽轮机内功率无回热：有回热：3、汽轮机的轴端功率第四十二张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第五节 燃气轮机

16、一、燃气轮机简述 构成： 进气道、压气机、燃烧室、动力输出机构 辅助系统燃气发生器第四十三张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机1、航空燃气轮机动力输出方式：尾喷管输出方式 （1）涡轮喷气发动机 （2）涡轮风扇发动机 （3）涡轮螺旋桨发动机涡轮冲压发动机第四十四张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机2、地面燃气轮机动力输出方式： 涡轮轴功率输出方式 分类： 单轴、双轴 用途： 发电、船舶、机车、汽车、坦克; 石油、天然气加压站的动力机械 直升飞机第四十五张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机3、燃气轮机的特点与

17、内燃机相比： 优点： 单机功率较大 重量轻、体积小； 启动快； 排气污染小； 缺点： 油耗高 制造成本高 与汽轮机相比： 优点： 装置简单、紧楱、重量轻、体积小； 启动快，带负荷快； 不需大量冷却水 缺点： 单机功率较小 效率较低 运行寿命短。第四十六张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机二、简单燃气轮机装置和热力循环等压循环 布雷顿循环12 3 4 234理想：1-2-3-4-1实际：1-2-3-4-1第四十七张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机整个理想循环单位质量工质所作的功 等熵膨胀功与等熵压缩功之差 简单燃气机循环热效率 =p2

18、 /p1 增压比 K等熵指数 1）s随着增压比增加而提高。 2）效率与加热比=T3/T2无关。第四十八张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机三、提高燃气轮机的效率和比功 提高涡轮进口的温度； 增加增压比； 设计高效率的通流部件 ； 航空喷气发动机：减小喷气速度与飞行速度之差； 采用余热利用； 空气冷却减少压缩功的方法来提高热效率。复杂循环装置的燃气轮机： 回热循环燃气轮机 、中冷循环燃气轮机 再热循环燃气轮机、燃气蒸气联合循环第四十九张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机第六节 水轮机特点：工质 用途： 水电站动力设备 拖动其他的工作机 水轮机和泵组织成传动装置（无级变速装置） 单位重量水流能量：位能、压能、动能第五十张，PPT共五十八页，创作于2022年6月能源与动力装置基础涡轮机一、水轮机的结构类型反击式： 主要利用压能、动能； 有压流动；密闭； 转轮处于水流包围之中 冲击式: 只利用水流动能； 工作过程在大气中进行 反击式分类： 轴流式、斜流式、混流式、贯流式 第五十