【正文】 1 《 汽輪機(jī)原理 》 2 緒論 1 火電廠基本概念 （一）能量轉(zhuǎn)換過程 燃料化學(xué)能 → 蒸汽熱能 → 機(jī)械能 → 電能 （二）火電廠三大主機(jī) 鍋 爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮? 汽輪機(jī)：將鍋爐生產(chǎn)蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能 發(fā)電機(jī)：將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 3 B：鍋爐 S：鍋爐過熱器 T：汽輪機(jī) C：冷凝器 P：水泵 S T C P B 火力發(fā)電廠示意圖 T S 1 2 3 4 1180。 2180。 3180。 4180。 4 我國電力事業(yè)發(fā)展概況 年份 裝機(jī)容量（億千瓦） 歷經(jīng)年數(shù) 1879 0（有電） 1987 1 108 1995 2 8 2022 3 5 2022 4 4 2022 1 5 歷年人均指標(biāo) 年份 人均國民生產(chǎn)總值 （元 /人） 人均裝機(jī)容量 （千瓦 /人） 人均發(fā)電量 （千瓦時(shí) /人） 人均凈用電量 （千瓦時(shí) /人） 人均生活用電量（千瓦時(shí) /人） 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 6 歷年主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 年份 發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù) 發(fā)電廠用電率 （ %） 線路損失率 （ %） 發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗 [g/()] 供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗 [g/()] 1994 5233 381 414 1995 5216 379 412 1996 5033 377 410 1997 4765 375 408 1998 4501 373 404 1999 4393 369 399 2022 4517 363 392 2022 4588 357 385 7 我國能源供需變化情況 年份 生產(chǎn)總量 （萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤） 消費(fèi)總量 （萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤） 保證程度 （ %） 1957 9 861 9 644 1978 62 770 53 144 1991 104 844 103 783 1992 107 258 109 170 1996 132 616 138 948 2022 109 000 128 000 8 我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（ %） 煤炭 石油 天然氣 水電 1994 75 1995 1996 18 1997 1998 1999 68 2022 9 我國能源生產(chǎn)構(gòu)成（ %） 年份 原煤 原油 天然氣 水電 1978 1980 1985 1990 1995 2022 2022 10 2022年世界一次能源供給的構(gòu)成 11 2022年全球電力生產(chǎn)的能源構(gòu)成 12 我國電力生產(chǎn)的情景預(yù)測(cè) (TWh) 1971 2022 2022 2030 煤 98 1081 1723 3503 石油 16 46 51 54 天然氣 0 19 74 349 核電 0 17 90 242 水電 30 222 333 622 其它 0 2 10 42 總共 144 1387 2282 4813 13 渦輪機(jī) 透平機(jī) 汽輪機(jī) 透平膨脹機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī) 水輪機(jī) 火電廠的原動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作機(jī) 火電廠的原動(dòng)機(jī) 船舶、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 能量回收 制冷低溫領(lǐng)域 水電廠的原動(dòng)機(jī) 渦輪機(jī) 構(gòu)成圖示 Turbine Steam Turbine Gas Turbine Turboexpander Water Turbine 14 2 汽論機(jī)分類： 汽輪機(jī) 沖動(dòng)式汽輪機(jī) 反動(dòng)式汽輪機(jī) 凝汽式汽輪機(jī) 供熱式汽輪機(jī) 背壓式汽輪機(jī) 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī) 低壓汽輪機(jī) 中壓汽輪機(jī) 高壓汽輪機(jī) 超高壓汽輪機(jī) 亞臨界壓力汽輪機(jī) 超臨界壓力汽輪機(jī) 按作功原理分 按功能分 按參數(shù)高低分 15 ? 按熱力特性分類（即汽輪機(jī)型式） ? 凝汽式、中間再熱式 ? 背壓式 ? 調(diào)整抽汽式 供熱 Turbine Turbine 熱用戶 Turbine 16 ? 按主蒸汽參數(shù)分類 ?低壓汽輪機(jī)： 小于 Mpa； ?中壓汽輪機(jī)： ~ Mpa； ?高壓汽輪機(jī)： ~ Mpa； ?超高壓汽輪機(jī)： 為 ~ Mpa； ?臨界壓力汽輪機(jī)： ~ Mpa； ?超 臨界壓力汽輪機(jī)： 大于 Mpa； ?超超臨界壓力汽輪機(jī)： 大于 32 Mpa 17 3 汽輪機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展 ? 采用大容量機(jī)組 ? 提高蒸汽初參數(shù) ? 采用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)提高效率 ? 提高機(jī)組的運(yùn)行水平 18 4 汽輪機(jī)制造工業(yè) ? 美國 通用電氣公司、西屋電氣公司 ? 日本 日立制作所、東芝電器會(huì)社、三 菱重工株式會(huì)社 ? 瑞士 BBC公司 ? 中國 哈爾濱汽輪機(jī)廠、上海汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠、北京重型電機(jī)廠、青島汽輪廠、武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠、南京汽輪發(fā)電機(jī)廠 19 Δ XX XX XX 變型設(shè)計(jì)次序 蒸汽參數(shù) 額定功率 型式 例 ： 300MW凝汽式汽輪機(jī) ,主蒸汽壓力為 ，溫度為538186。C,再熱蒸汽溫度 538186。C。 汽輪機(jī)型式代號(hào)見下表： 代號(hào) 型式 代號(hào) 型式 N 凝汽式 CB 抽汽背壓式 B 背壓式 CY 船用 C 一次調(diào)整抽汽式 Y 移動(dòng)式 CC 兩次調(diào)整抽汽式 HN 核電汽輪機(jī) 汽輪機(jī)型號(hào)： 20 第一章 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 第一節(jié) 概述 一 ， 汽 輪 機(jī) 的 級(jí) 、 級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 1， 汽輪機(jī)的級(jí) ：靜葉柵 動(dòng)葉柵 是汽輪機(jī) 作功的最小單元 。 21 第一節(jié) 概述 二、汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 級(jí)的組成 靜葉柵 動(dòng)葉柵 22 23 24 2， 級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 ： 具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)時(shí)，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動(dòng)能，然后進(jìn)入動(dòng)葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時(shí)又膨脹加速，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。 25 26 3，沖動(dòng)級(jí)： 當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，由于受到動(dòng)葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉片上，被稱為 沖動(dòng)力 。這時(shí)蒸汽在汽輪機(jī)的級(jí)所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動(dòng)葉通道時(shí)其動(dòng)能的變化量。而這種級(jí)稱為沖動(dòng)級(jí)。 27 4，反動(dòng)級(jí) ： 當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，一方面要改變方向，同時(shí)還要膨脹加速，前者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力，后 者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)反作用力，即 反動(dòng)力 。蒸汽通過這種級(jí)，兩種力同時(shí)作功。通常稱這種級(jí)為反動(dòng)級(jí)。 28 級(jí)的通流部分熱力過程曲線 第一節(jié) 概述 0* 039。 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 Δht* Δhn* Δh’b Δhb 級(jí)的反動(dòng)度 b*b*bm ΔhΔhΔhΔhΔhΩnt???29 反 動(dòng) 度 bnbtbm hhhhh?????????**** )1(tmn hh ?????*tmb hh ????30 三 ， 沖 動(dòng) 級(jí) 和 反 動(dòng) 級(jí) ? 沖 動(dòng) 級(jí) 有 三 種 不 同 的 形 式 ： 1， 純沖動(dòng)級(jí) ： 通常把反動(dòng)度 ?等于零的級(jí)稱為純沖動(dòng)級(jí) 。 對(duì)于純沖動(dòng)級(jí)來說 ， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出動(dòng)葉的速度 C ,具有一定的動(dòng)能 C未被利用而損失 ， 稱這種損失為 余速損失 ， 用 表示 。 2 ， 帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) 為了提高級(jí)的效率 ， 通常 ， 沖動(dòng)級(jí)也帶有一定的反動(dòng)度 （ ? = ? ) ， 這種級(jí)稱為 帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) ， 它具有作功能力大 、 效率高的特點(diǎn) 。 1p 2pbh?*nh? *th?2ch?31 3. 復(fù) 速 級(jí) 由一組靜葉柵和安裝在同一葉輪上的兩列動(dòng)葉柵及一組介于第一 、 二列動(dòng)葉柵之間 、 固定在汽缸上的導(dǎo)向葉柵所組成的級(jí) ， 稱為復(fù)速級(jí) 。 第一列動(dòng)葉柵通道流出汽流 ， 其流速還相當(dāng)大 ， 為了利用這一部分動(dòng)能 ， 在第一列動(dòng)葉柵之后裝上一列導(dǎo)向葉柵以改變汽流的方向 ， 使之順利進(jìn)入第二列動(dòng)葉柵通道繼續(xù)作功 。 復(fù)速級(jí)也采用一定的反動(dòng)度 。 復(fù)速級(jí)具有作功能力大的特點(diǎn) 。 4 . 反 動(dòng) 級(jí) 通常把反動(dòng)度 ? = 。 對(duì)于反動(dòng)級(jí)來說 ， 蒸汽在靜葉和動(dòng)葉通道的膨脹程度相同 ， 即是 ， 。 反動(dòng)級(jí)是在沖動(dòng)力和反動(dòng)力同時(shí)作用下作功 。反動(dòng)級(jí)的效率比沖動(dòng)級(jí)高 ， 但作功能力小 。 *21* tnb hhh ?????21 pp ?32 33 第二節(jié) 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 一 ， 基 本 假 設(shè) 和 基 本 方 程 式 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性 、 非連續(xù)性和不穩(wěn)定的三元流動(dòng)的實(shí)際流體 。 為了研究方便 ， 特作如下 假設(shè) ： 1 . 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是穩(wěn)定的： 即在流動(dòng)過程中 ， 通道中任意點(diǎn)的蒸汽參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變 。 2. 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是一元流動(dòng) ： 即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí) ， 其參數(shù)只沿流動(dòng)方向變化 ， 而在與流動(dòng)方向相垂直的截面上不變化 。 3. 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng) ： 即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)與外界沒有熱交換 。 34 基本方程式 （ 1）狀態(tài)方程 —— pv=RT （ 2）連續(xù)性方程 —— Gv=Ac （ 3）能量守恒方程 —— 22211200chch ???.c o n s tpv k ?35 二，蒸汽在靜葉柵通道中的膨脹過程 噴嘴的作用是讓蒸汽在其通道中流動(dòng)時(shí)得到膨脹加速 ， 將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能 。 噴嘴是固定不動(dòng)的 ， 蒸汽流過時(shí) ， 不對(duì)外作功 ， W = 0；同時(shí)與外界 無熱交換 ，q = 0。 則根據(jù)能量方程式 ， 則 對(duì)于 過熱蒸汽 ， 可近似看做理想氣體 ， 則上式可寫成： 211200 2121 ChCh ???)(1)(21 1100102221 vpvpk khhCC ??????36 噴嘴出口汽流速度計(jì)算 ?噴嘴出口的汽流理想速度 (一 ) 噴嘴內(nèi)流動(dòng)分析 ?噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 20101 )(2 chhc tt ???0* 0 1‘ p1 p0* p0 h1 Δhn* Δhn ΔhC0 h0* h1t 1 h0 tcc 11 ??*1 2 nt hc ???噴嘴損失 *22212121 )1()1(21)(21 nttn hccch ??????? ????噴嘴能量損失系數(shù) )1( 2* ??? ????nnn hh37 2， 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 實(shí)際流動(dòng)是有損失的 ， 汽流實(shí)際速度小于汽流理想速度 。 通常用噴嘴速度系數(shù) ?來考查兩者之間的差別 （ 通常取 ?= )。 這樣 ， 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為 3，