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第一章汽轮机的工作原理
;第一节概述;;三、汽轮机级的类型
(一)冲动级和反动级
1、纯冲动级Ωm=0
叶片对称,做功能力大,流动效率低;
2、带反动度的冲动级Ωm=0.05~0.20
具有做功能力大和效率较高的特点,得到了广泛的应用;
3、复速级(双列速度级)
喷嘴第一列动叶导叶第二列动叶
导向叶栅的作用是改变汽流方向,做功能力比单列冲动级要大,但流动效率较低;
4、反动级Ωm=0.5
反动级的效率比冲动级高,但做功能力较小
;四、级的工作过程的研究方法
(一)基本假设
(1)蒸汽在级内的流动是稳定流动
(2)蒸汽在级内的流动是一元流动
(3)蒸汽在级内的流动是绝热流动
(4)蒸汽近似的看成是理想气体
(二)基本方程
(1)连续方程——Gv=Ac
(2)动量方程—-vdp=cdc
(3)能量方程——
(4)状态方程——等熵过程方程——=常数
多变过程方程——=常数
对于过热蒸汽,k=1.3;对于湿蒸汽,k=1.035+0.1x;
饱和蒸汽k=1.135。
;
第二节汽轮机级的工作过程
一、蒸汽在喷管中的流动
(一)蒸汽在喷管中实现能量转换的条件;2、几何条件
;(二)喷管中汽流速度的计算
1、喷嘴出口的理想速度c1t为:
;影响速度系数φ的因素很多,φ的大小与喷管高度、叶型、表面粗糙度和前后压差等因素有关,其中与喷管高度关系最为密切。
;;喷嘴中气流流动状态判断:;(三)喷管流量的计算;;;3、彭台门系数β
当喷嘴进出口压力比处于某个数值时,其相应的流量G与同一初状态下的临界流量之比值称为流量比,也称为彭台门系数,记为β。;右图为渐缩喷嘴的β曲线(k=1.3);p0;当p1dp1p1cr时汽流将在斜切部分发生膨胀。此时汽流出口速度大于音速,同时汽流的方向也将发生偏转。;随着喷管背压的降低,斜切部分的膨胀程度不断增大,当蒸汽的膨胀充满整个斜切部分时,即斜切部分的膨胀能力用完时,则喷管的膨胀达到了极限,此时的工况称为喷管的膨胀极限工况,此时喷管的压比称为极限压比。;二、蒸汽在动叶栅中的流动和能量转换过程
(一)动叶栅出口速度三角形
;当蒸汽以速度离开本级时,蒸汽所带走的动能不能本级利用,称为该级余速损失。;s;动叶速度系数与动叶高度、反动度、叶型、动叶片的表面粗糙度等因素有关,其中特别是与和的关系较为密切,并随着及增大而增大。图1-18是仅考虑随及的变化关系曲线。;(二)蒸汽对动叶片的轮周功率
1、蒸汽对叶片的作用力
单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所做的机械功,称为轮周功率。根据动量守恒,叶片对蒸汽周向力为:
;图1-16动叶出口速度三角形;2、轮周功率
单位时间内周向力在动叶片上所做的功称为轮周功率,;3、蒸汽在级内的焓降计算公式;第二节汽轮机级的工作过程;,称假想速度,认为都在喷嘴中降落
时所得到的出口理想速度。;
二、级的轮周效率与最佳速度比
;;(一)纯冲动级的轮周效率与最佳速度比;如图得出结论:
(1)中间级的最大轮周
效率大于孤立级的最大轮
周效率
(2)中间级的最佳速比
大大提高了
(3)中间级的曲线顶部
有较大的平坦区。;(二)反动级的最佳速度比;图1-25反动级轮周效率与速比x1和xa的关系;(四)速度级(复速级)的最佳速度比;余速损失:
;为便于分析,对速度级做如下假设:;由图可见最佳速比随反动度的增大而增大,在、、
一定时,纯冲动级、反动级都在最佳速比下时,;对一个汽轮机级也存在一个使效率最高的反动度,一般先选定一个合理的根部反动度,然后根据等截面直叶片中反动度沿也高的变化规律,计算出平均反动度和叶顶反动度。
;
3.动静叶栅面积比;第五节汽轮机级内损失和级效率;叶高损失也就是叶片的端部损失,本质上仍是喷嘴和动叶的流动损失。;(二)扇形损失;;;1、鼓风损失
鼓风损失是借助与鼓风作用将动叶前停滞的蒸汽导到级后所消耗的部分有用功,鼓风损失发生在非工作弧段,由于动叶片是全周布置的,所以,鼓风损失是连续存
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