汽轮机原理-叶栅几何尺寸的确定课件

汽轮机原理

PrincipleofSteamTurbine主讲老师：密腾阁适用专业：能源与动力工程专业汽轮机原理

PrincipleofSteamTurb22.4叶栅几何尺寸的确定一、叶栅的几何特征1.什么是叶栅？叶栅：由相同叶片构成汽流流道的组合体。2.叶型及叶型参数（1）叶型：叶片的横断面形状，包括等截面叶型和变截面叶型。（2）叶型参数

1）叶栅几何特性参数

dm—平均直径。

l—叶片高度。

t—叶栅节距。

B—叶栅宽度。

b—叶栅弦长。22.4叶栅几何尺寸的确定一、叶栅的几何特征1.什么是叶3一、叶栅的几何特征2.叶型及叶型参数（1）叶型：叶片的横断面形状，包括等截面叶型和变截面叶型。（2）叶型参数

1）叶栅几何特性参数

dm—平均直径。

l—叶片高度。

t—叶栅节距。

B—叶栅宽度。

b—叶栅弦长。

Δ—出口边厚度。

a—进口边宽度。

a1、a2—出口边宽度。

am—喉部宽度。

分别为相对节距、相对高度、相对长度。2.4叶栅几何尺寸的确定3一、叶栅的几何特征2.叶型及叶型参数分别为相对节距、相对4一、叶栅的几何特征2）汽流相关参数

α0、β1、α1、β2—分别为喷嘴叶栅进口汽流角、动叶叶栅进口汽流角、喷嘴叶栅出口汽流角、动叶叶栅出口汽流角。

αs、βs—进口汽流角。

α0g、β1g、α1g、β2g—分别为喷嘴叶栅叶型进口角、动叶叶栅叶型进口角、喷嘴叶栅叶型出口角、动叶叶栅叶型出口角。汽流冲角—叶型进口角与汽流进口角之差。2.4叶栅几何尺寸的确定4一、叶栅的几何特征2）汽流相关参数2.4叶栅几何尺寸的5二、叶栅及叶型参数的选择1．叶栅类型的选择依据：Ma。*亚声速叶栅—Ma<0.8*跨声速叶栅—Ma∈[0.8,1.4]*超声速叶栅—Ma>1.4

由于超声速叶栅的工艺性能和变工况性能较差，且亚声速叶栅可利用其斜切部分的继续膨胀实现超声速，仍可采用亚声速叶栅。

2.汽流出口角α1、β2的选择（1）高压级：选择出口角较小的叶型，冲动级α1=11-14°，反动级α1=14-20°。由于体积流量小，为了不使叶片高度太小，减少端部损失。（2）中、低压部分：选择出口角较大的叶型，α1=13-17°。由于体积流量大，为了不使叶片高度太大。

3.叶片个数和高度的选择气动特性相对节距计算叶片数目；强度核算高度。

4.叶片宽度的选择通过叶片制造工艺和通用性的要求进行选择。2.4叶栅几何尺寸的确定5二、叶栅及叶型参数的选择1．叶栅类型的选择2.6二、叶栅及叶型参数的选择2.4叶栅几何尺寸的确定6二、叶栅及叶型参数的选择2.4叶栅几何尺寸的确定7三、反动度的选择要使动叶根部不发生吸汽和漏汽，必须抑制泵浦效应、射汽抽汽效应，并使隔板的漏汽全部通过平衡孔流入级后。2.4叶栅几何尺寸的确定7三、反动度的选择要使动叶根部不发生吸汽和漏汽，必须抑制泵浦8四、喷嘴叶栅尺寸的确定已知参数：级前蒸汽参数p0、t0和c0，级后压力p2和反动度（p1可计算出）。

任务：

1）喷嘴形式的选择。

2）通流面积和叶片高度的确定。在进行喷嘴尺寸计算之前，应根据喷嘴压力比εn选择喷嘴型式。当εn>εcr时，应采用渐缩斜切喷嘴；当0.3<εn<εcr时，仍采用渐缩斜切喷嘴，此时，蒸汽通过在斜切部分膨胀获得超声速汽流；当εn>0.3时，才采用缩放斜切喷嘴，这是因为缩放喷嘴加工较困难，且工况效率低，故在汽轮机中应尽量避免采用缩放斜切喷嘴。2.4叶栅几何尺寸的确定8四、喷嘴叶栅尺寸的确定已知参数：级前蒸汽参数p0、t0和9四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定9四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定10四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定10四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定11四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定11四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定12五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定12五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定13五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定13五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定14五、动叶栅尺寸的确定保持一定的盖度对减少流动损失有利，但是盖度过大反而助长了汽流在径向的突然膨胀，形成旋涡。2.4叶栅几何尺寸的确定14五、动叶栅尺寸的确定保持一定的盖度对减少流动损失有利，15六、其他结构因素的确定2.4叶栅几何尺寸的确定（一）级的动、静叶栅面积比15六、其他结构因素的确定2.4叶栅几何尺寸的确定（一）16六、其他结构因素的确定2.4叶栅几何尺寸的确定（二）级的间隙2.径向间隙δr1.轴向间隙δ开式轴向间隙δz闭式轴向间隙δ1,δ216六、其他结构因素的确定2.4叶栅几何尺寸的确定（二）汽轮机原理

PrincipleofSteamTurbine主讲老师：密腾阁适用专业：能源与动力工程专业汽轮机原理

PrincipleofSteamTurb182.4叶栅几何尺寸的确定一、叶栅的几何特征1.什么是叶栅？叶栅：由相同叶片构成汽流流道的组合体。2.叶型及叶型参数（1）叶型：叶片的横断面形状，包括等截面叶型和变截面叶型。（2）叶型参数

1）叶栅几何特性参数

dm—平均直径。

l—叶片高度。

t—叶栅节距。

B—叶栅宽度。

b—叶栅弦长。22.4叶栅几何尺寸的确定一、叶栅的几何特征1.什么是叶19一、叶栅的几何特征2.叶型及叶型参数（1）叶型：叶片的横断面形状，包括等截面叶型和变截面叶型。（2）叶型参数

1）叶栅几何特性参数

dm—平均直径。

l—叶片高度。

t—叶栅节距。

B—叶栅宽度。

b—叶栅弦长。

Δ—出口边厚度。

a—进口边宽度。

a1、a2—出口边宽度。

am—喉部宽度。

分别为相对节距、相对高度、相对长度。2.4叶栅几何尺寸的确定3一、叶栅的几何特征2.叶型及叶型参数分别为相对节距、相对20一、叶栅的几何特征2）汽流相关参数

α0、β1、α1、β2—分别为喷嘴叶栅进口汽流角、动叶叶栅进口汽流角、喷嘴叶栅出口汽流角、动叶叶栅出口汽流角。

αs、βs—进口汽流角。

α0g、β1g、α1g、β2g—分别为喷嘴叶栅叶型进口角、动叶叶栅叶型进口角、喷嘴叶栅叶型出口角、动叶叶栅叶型出口角。汽流冲角—叶型进口角与汽流进口角之差。2.4叶栅几何尺寸的确定4一、叶栅的几何特征2）汽流相关参数2.4叶栅几何尺寸的21二、叶栅及叶型参数的选择1．叶栅类型的选择依据：Ma。*亚声速叶栅—Ma<0.8*跨声速叶栅—Ma∈[0.8,1.4]*超声速叶栅—Ma>1.4

由于超声速叶栅的工艺性能和变工况性能较差，且亚声速叶栅可利用其斜切部分的继续膨胀实现超声速，仍可采用亚声速叶栅。

2.汽流出口角α1、β2的选择（1）高压级：选择出口角较小的叶型，冲动级α1=11-14°，反动级α1=14-20°。由于体积流量小，为了不使叶片高度太小，减少端部损失。（2）中、低压部分：选择出口角较大的叶型，α1=13-17°。由于体积流量大，为了不使叶片高度太大。

3.叶片个数和高度的选择气动特性相对节距计算叶片数目；强度核算高度。

4.叶片宽度的选择通过叶片制造工艺和通用性的要求进行选择。2.4叶栅几何尺寸的确定5二、叶栅及叶型参数的选择1．叶栅类型的选择2.22二、叶栅及叶型参数的选择2.4叶栅几何尺寸的确定6二、叶栅及叶型参数的选择2.4叶栅几何尺寸的确定23三、反动度的选择要使动叶根部不发生吸汽和漏汽，必须抑制泵浦效应、射汽抽汽效应，并使隔板的漏汽全部通过平衡孔流入级后。2.4叶栅几何尺寸的确定7三、反动度的选择要使动叶根部不发生吸汽和漏汽，必须抑制泵浦24四、喷嘴叶栅尺寸的确定已知参数：级前蒸汽参数p0、t0和c0，级后压力p2和反动度（p1可计算出）。

任务：

1）喷嘴形式的选择。

2）通流面积和叶片高度的确定。在进行喷嘴尺寸计算之前，应根据喷嘴压力比εn选择喷嘴型式。当εn>εcr时，应采用渐缩斜切喷嘴；当0.3<εn<εcr时，仍采用渐缩斜切喷嘴，此时，蒸汽通过在斜切部分膨胀获得超声速汽流；当εn>0.3时，才采用缩放斜切喷嘴，这是因为缩放喷嘴加工较困难，且工况效率低，故在汽轮机中应尽量避免采用缩放斜切喷嘴。2.4叶栅几何尺寸的确定8四、喷嘴叶栅尺寸的确定已知参数：级前蒸汽参数p0、t0和25四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定9四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定26四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定10四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定27四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定11四、喷嘴叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定28五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定12五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定29五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定13五、动叶栅尺寸的确定2.4叶栅几何尺寸的确定30五、动叶栅尺寸的确定保持一定的盖度对减少流动损失有利，但是盖度过大反而