【正文】 系數(shù) 。 ? 研究速度比與輪周效率關(guān)系的目的在于根據(jù)不同級的特點，分析速度比對輪周效率的影響，并確定最佳速度比。 （ 2）當 x1=cos ?1 時， ? u ＝ 0 。用 (x1)op表示。 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ?（一）純沖動級的最佳速度比 2uc os αc也可以求出從 圖 11 ?中88 由圖可知：當 ?2＝ 90? 時， c2最小，輪周效率最高，此時的速度比即為最佳速度比。 2 22012btwE?? ??隨速度比的增大而減小。由圖可得最佳速度比為u＝ c1u u c1 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 94 用解析法求反動級的最佳速度比： ? ? ? ?? ?222122122122222101ccwwccEPauu???????? 利用速度三角形簡化為： 21212121wcwctu ???? 利用余弦定理代換得： ? ?1112c o s21111xxu???????反動級的最佳速度比 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 95 為得到 ?u 的最大值，須使 ? ?11 c o s2 xx ??? ? 0c o s21111 ??dxxdx ?得： ? ? 11 c os ??reopx將 ?u 與 x xa的關(guān)系繪成如圖 128所示的曲線。 （ 2）葉型參數(shù) 1）葉柵幾何特性參數(shù) dm— 平均直徑 :軸心到 1/2葉高處為半徑， 2倍為本級的直徑。 b— 葉柵弦長。 t— 葉柵節(jié)距。 a— 進口邊寬度。 Δ a1 a 106 噴嘴葉柵 動葉柵 0?δ 正 沖 角 0?δ 正 沖 角)(),( 1010sgsgggff ???????＝表示，和用汽流沖角 δ— 葉型進口角與汽流進口角之差。 2. 汽流出口角 α β2的選擇 （ 1）高壓級：選擇出口角較小的葉型，沖動級 α1=1114176。 （ 2）中、低壓部分：選擇出口角較大的葉型， α1=1317176。 4. 葉片寬度的選擇 通過葉片制造工藝和通用性的要求進行選擇。 任務： 1）噴嘴形式的選擇。 112 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 α1g— 動葉葉柵葉型進口角 113 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 對于汽輪機高壓級，采用部分進汽可以提高噴嘴高度（ l15mm),減少葉高損失，反動及一般都采用全周進汽 114 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 帶斜切部分的減縮噴嘴 115 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 五、動葉柵尺寸的確定 116 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 五、動葉柵尺寸的確定 ：動葉進口高度超過噴嘴出口高度的那部分高度 rlnb ll ????????能滿足蒸汽沿徑向擴散的要求 能減少葉頂?shù)穆? 能避免噴嘴汽流沖擊葉根，減少流動損失 制造與安裝時會出現(xiàn)動靜葉徑向位置的偏差， 運行時也會出現(xiàn)徑向變形的不一致 有利 蓋度較大時，會產(chǎn)生徑向分速，形成漩渦， 降低效率 影響 不利 39。 汽輪機葉片的出口邊有一定的厚度 后緣處產(chǎn)生一個極大的加速、降壓過程，隨后又急劇減速、擴壓 導致附面層分離，在尾緣后面形成漩渦區(qū)（尾跡） 在沖動葉柵的進出口處、反動葉柵的出口處和汽道背弧的某些地方，有時會出現(xiàn)超聲速氣流，產(chǎn)生沖波，沖波后出現(xiàn)擴壓段，附面層增厚甚至脫離，使葉型損失增加。如只有在部分進汽的級才有部分進汽損失，工作在濕蒸汽區(qū)的級才有濕汽損失。 葉高損失常用下面半經(jīng)驗公式計算 ： 一 . 級內(nèi)損失 ul hlah ??? uh?)( 2* cbntu hhhhh ??? ?????? 汽輪機級內(nèi)損失和級效率 不包括葉高損失的輪周有效焓降 ， 式中， a 經(jīng) 驗 系 數(shù) ， 。 當葉片較短 （ 一般說葉高 l12~15)時 ， 葉高損失明顯增加 。 ?變反動度（ 30%60%） ?整體圍帶葉片、全切削加工；強度好、動應力低、抗高溫蠕變性能好。當汽流沿著內(nèi)弧或背弧向出口邊后緣繞流時，后緣局部曲率很大，氣流在極短時間內(nèi)發(fā)生極大的轉(zhuǎn)向必定在后緣處產(chǎn)生一個極大的加速、降壓過程，隨后又急劇減速、擴壓。 在進行噴嘴尺寸計算之前，應根據(jù)噴嘴壓力比 εn選擇噴嘴型式。 1）根部反動度較大時 （ a) 2)根部反動度較小甚至為負時 (b) 3）適當?shù)母糠磩佣?(c) 110 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 三、反動度的選擇 要使動葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制 泵浦效應 、射汽抽汽效應，并使隔板的漏汽全部通過平衡孔流入級后。 由于體積流量大，為了不使葉片高度太大。 。 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 葉柵的安裝角 葉柵進口汽流角 107 1．葉柵類型的選擇 依據(jù)： Ma。 am— 喉部寬度。 b— 葉柵弦長。 葉型 dm t l B b 105 汽輪機級通流部分主要尺寸的確定 一、葉柵的幾何特征 2. 葉型及葉型參數(shù) （ 2）葉型參數(shù) 1）葉柵幾何特性參數(shù) dm— 平均直徑。 t— 葉柵節(jié)距。令： 反動級的最佳速度比 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 96 分析： （ 1）反動級的 ηu在最大值附近變化平緩 ——這是余速利用的共同特點 （ 2）反動級的最佳速比要比沖動級的大 u相同時，反動級的做功能力小 u和初參數(shù)相同時，反動式汽輪機的級數(shù)要比沖動式的多 反動級的最佳速度比 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 圖 1－ 28 97 考慮余速利用 分析： ),( mau xf ???則(1) (2) (3) 11 ??01 ??98 ： ： 簡化： 99 由圖可得： 輪周效率： 100 適當?shù)夭捎梅磩佣瓤梢蕴岣邚蛿?shù)級的輪周效率 101 適當?shù)夭捎梅磩佣瓤梢蕴岣邚蛿?shù)級的輪周效率 102 103 (1)在噴嘴出口方向角 α 1和圓周速度 u純沖動單列級和純沖動雙列級在最佳速比下所能承擔的焓降之比為（ ）。 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 n?b?2c?90 理想速度比 xa： aa cux ?Xa與 x1的關(guān)系為： ma xx ??? 11?最佳理想速度比： ? ? ? ? 2c o s 11 ??? ?? opopa xx 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ?（一）純沖動級的最佳速度比 ： 91 余速可以部分或全部被利用時， Z1??代入 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 1? ?1即 092 分析： 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 1 0? ?1 1? ?93 反動級的最佳速度比 ? 由于反動級的噴嘴葉型和動葉葉型相同，反動級的余速基本上都能得到利用，即 ? 0＝ ? 1＝ 1 ? 根據(jù)最佳速度比的物理意義可得反動級在最佳速度比下的速度三角形如圖 1－ 27所示。 89 速度比 x1與輪周效率 ?u 的關(guān)系可繪制成如下圖所示的一條拋物線。 a) 函數(shù)求極值法：將 ?u 的表達式對 x1求導，并令其為零即可得最佳速度比的值。即最佳速度比。 1200 wwh tbm ?????余速不利用，則 010 ?? ?? ，則有 1n t a th h c c? ? ? ?， 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 83 輪周效率的表達式為： ? ?212211 c o sc o s2tu cccu ??? ??應用 速度角三形 ，上式變?yōu)椋? ? ? ???????? ???121112c o sc o s1c o s2?????? xxu分析： 1） ? 對 ? u 的影響最大，提高 ? 和 ?可提高 ? u 2）降低 ?1 和 ?2 可提高 ? u 3）一旦噴嘴及動葉型線確定后，這些參數(shù)也就隨之而定， 輪周效率只隨 x1的變化而變化。 2）輪周效率取決于三項損失系數(shù) 21 )1(1 cbnu ????? ?????2cbn ??? 、在噴嘴和動葉葉型選定后， ??、 就基本上確定了 影響輪周效率 η u的主要因素是余速損失系數(shù) 2c?因此應減少動葉出口的絕對速度 C2， 同時提高余速利用系數(shù) 22122211 )c o sc o s(20 CCCCuaEPuul????????80 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ： 11x : u uc?11(1) 列 速 比 圓 周 速 度 與 噴 嘴 出 口 速 度 c 的 比 值 ， 即 xax : uauc?aa(2) 級 速 比 圓 周 速 度 與 噴 嘴 出 口 速 度 c 的 比 值 ， 即 x1x1a a mx x x ?? ? ?a 1 11(3) 速 比 因 為 當 級 的 結(jié) 構(gòu) 一 定 時 x 和 x 總 成 比 例 關(guān) 系 ， 在 實 際 中 ， 由 于 c 難 以 測 量 ，故 往 往 用 代 替 x 。則， ? ?2211 co sco s ?? ccGF u ??? ?2211 c o sc o s ?? wwGF u ??? ? ? ?212211 s i ns i n ppAwwGF zz ???? ??? ? ? ?212211 s i ns i n ppAccGF zz ???? ??或 或 蒸汽對動葉片的總作用力 Fb為： 22zub FFF ?? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 四 . 輪周功率 71 單位時間內(nèi)圓周力 Fu在動葉片上所做的功，它等于 圓周力 Fu與 動葉圓周速度 u的乘積，稱為輪周功率，其表達式為： ? ?2211 c o sc o s ?? ccGuuFP uu ???或 ? ?2211 co sco s ?? wwGuuFP uu ???1Kg蒸汽所作的輪周功率，稱為級的作功能力，其大小為： ? ?22111 c o sc o s ?? ccuGPP uu ???或 ? ?22111 c o sc o s ?? wwuGPP uu ??? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 四 . 輪周功率 72 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 四 . 輪周功率 分析： ),( 21 ??fP u ? ? ?2211 c o sc o s ?? ccGuuFP uu ???? ?2211 co sco s ?? wwGuuFP uu ???沖動級：由于動葉轉(zhuǎn)折較大，所以 β1 和 β2較小，作功能力較大 反動級：由于動葉轉(zhuǎn)折較沖動級小，所以 β1 和 β2較大，作功能力較小 73 在葉片的進出口速度三角形中應用余弦定理， ? ? ? ?? ?212222212wwccGP u ????? ? ? ?? ?21222221121 wwccPu ???? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 四 . 輪周功率 1c1?1?1wu2?2cu2w2?2 2 21 1 1 12 2 22 2 2 22 c o s2 c o sw c u u cw c u u c??? ? ?? ? ?2121c)(21 2122 ?? ?2221c——蒸汽帶入動葉通道的能量 ——蒸汽帶出動葉通道的能量 ——蒸汽在動葉通道中因理想焓降 而造成的實際動能的增加 bh?即可得到輪周功率的另一種表達形式： 74 蒸汽在級內(nèi)所具有的理想能量不能百分之百地轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄?，存在著損失 。如圖所示。 1c1?1?1wu2?2cu2w2?1c1?1?1wu2?2cu2w2?66 4. 動葉損失 動葉損失就是蒸汽通過動葉柵的能量損失 ， 由于動葉損失的存在 ，