【正文】 使動葉出口的焓值由 ， 則動葉損失為： 動葉損失 之比成為 動葉柵的能量損失系數(shù) ， 即 在計算時 ， ?通常取 ? = ~。 ? 目標：確定蒸汽在動葉通道進口和出口的速度變化與所做功的定量關系。 偏轉(zhuǎn)的原因：圖 117（ b） 。且汽流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,噴嘴汽流偏轉(zhuǎn)角 δ1。 用單一的計算公式計算噴嘴流量 K值確定后 )(nf ?? ?52 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 ? ?與 ?n的關系 繪成如圖 所示的曲線。 式中： — 為噴嘴出口處密度，（ kg/ m3) 和多變過程的方程式 由： )(12 12*0*0 kknknnt vpkkAG ???? ??*01 ppn ??式中： — 噴嘴前后壓力比 47 和噴嘴出口截面積 3. 噴嘴流量計算 1） 噴嘴理想流量 )( nnt fG ??*0*0 vp 、tGnA**n**kknt c r vpAvp)k(kAG 00001112 ?????? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 *2 / ( 1 ) /0*02()1k k kt n n npkGAkv ??????? ???當噴嘴前的參數(shù) 通過噴嘴的流量 只取決于噴嘴前后壓力比 一定時， n?令 可求得最大流量時的壓力比 nckkn k ?? ?????????? 1120?nntddG?臨界壓力比 噴嘴的臨界流量 =噴嘴所能通過的最大流量。 42 2. 噴嘴出口的汽流速度 （ 1） 噴嘴出口的汽流理想速度 （ 按等熵過程膨脹 ） 20211 2 c)hh(c tt ???tc1th1二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 —— 蒸汽流出噴嘴出口的理想速度（ m / s )； —— 蒸汽按等熵過程膨脹的終態(tài)焓（ J/kg )。 ⑵ 速度級 (復速級 )： 動能轉(zhuǎn)換為機械能在一級多列動葉柵中完成 ? 特點： ?有兩列動葉柵的速度級稱為雙列級或復速級 ?復速級由一列噴嘴、一列導向葉柵核兩列動葉柵組成 ?復速級都是 沖動式的， 帶有一定的反動度（提高效率） ?做功能力大（較 單列級而言 ），通常在一級內(nèi)要求承擔很大焓降時采用； 概述 四、級的其他分類方法 33 概述 四、級的其他分類方法 2．單列級和速度級 34 級的類型和特點小結(jié) 反動度 結(jié)構(gòu)特點 做功能力（焓降） 效率 純沖動級 Ωm=0 隔板葉輪型 較高 較低 反動級 Ωm= 轉(zhuǎn)鼓型 最低 最高 沖動級 Ωm=～ 隔板葉輪型 較低 較高 復速級 Ωm=～ 隔板葉輪型 最高 最低 概述 35 汽輪機級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 一、級內(nèi)模型的簡化和基本方程式 1．模型常用簡化假設 實際過程 簡化過程 粘性流體 理想流體 三元流動 一元流動 可壓縮性 有時假設為不可壓縮流體 不絕熱 絕熱 不穩(wěn)定過程 穩(wěn)定過程 一元穩(wěn)定等比熵流動的模型 36 1） 連 續(xù) 方 程 式 2） 能 量 方 程 式 3） 狀 態(tài) 及 過 程 方 程 式 4） 動 量 方 程 式 5） 氣 動 方 程 式 . c o n s tvcAAcG ??? ?Wchch ???? 22211200RTpv ? .c o n s tpv k ?0c d cdp ???acMa ??? k v ppka? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 一、級內(nèi)模型的簡化和基本方程式 2. 基本方程 0??? ??dcdcAdA37 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 dxdcAG ?? 0??? ??dcdcAdA)cdcd(cdccdcdAdA 1??????? ????0?? cd cdp? dpc d c???1)1()1( 2 ?????? cdpdcdcdccc d cdpdcdcAdA ???ddpa ?acMa ? )1( 2 ?? MacdcAdA1．汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關系 以下導數(shù)項為對流動方向求導即 ，略去 dx. （ 1）基本方程 連續(xù)性方程： 則有： 由動量方程 38 d. Ma=1時（ 噴嘴內(nèi)汽流速度等于當?shù)匾羲?）： 噴嘴截面積達最小值， 稱為 臨界截面或喉部 c. Ma1時（超音速流動）： 汽道的截面積隨著汽流加速而逐漸增大， 即需要采用漸擴噴嘴。 ⑴ 調(diào)節(jié)級：通流面積隨負荷變化而改變的級（如噴嘴調(diào)節(jié)的第一級）。 28 概述 三、級的分類 3. 反動級 1） Ω= 2） p1p2 ，△ hb=△ ht*=△ hn*。 級的分類 反動級 —— 靠反動力做功的級 ， 反動度大的級 。 ⑶ 級的受力： 沖動力和反動力的合力 F作用在動葉柵上，其在輪周方向上的分力 Fu使動葉柵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機械功。bh?= bh?11,tp2pnh?bh?17 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 2）熵增過程 —— 物理意義：不可逆過程 3）損失 a. 噴嘴損失 b. 動葉損失 在實際研究中常認為 bh? 39。bh?14 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 噴嘴的滯止理想比焓降 ?噴嘴的理想比焓降 ? 動葉的理想比焓降 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 0th?th?*nh?nh?2）熵增過程 —— 物理意義：不可逆過程 3）損失 a. 噴嘴損失 b. 動葉損失 在實際研究中常認為 bh? 39。 10 ? 滯止狀態(tài)： 假設噴嘴進口初速滯止為零的狀態(tài) ； ? 滯止參數(shù)： 滯止狀態(tài)下的汽流熱力參數(shù)，用上標“ 0” 或“ *”來表示； *0*0*0 hvp 、舉例： 200 21 chc ??滯止焓值： 噴嘴前汽流速度 c0所具有的動能： 0000*0 21chhchh ????? 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 11 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 ?理想過程： 無不可逆損失的等熵過程； ?實際過程： 存在著不可逆摩擦損失，動能損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? （ 1）四個狀態(tài)： 1）滯止狀態(tài)（ 0*狀態(tài)）。 兩次能量轉(zhuǎn)換： Ⅰ 噴嘴： 蒸汽在噴嘴通道內(nèi)膨脹，把蒸汽部分熱能轉(zhuǎn)換為出口蒸汽動能 Ⅱ 動葉： 沖動力和反動力聯(lián)合做功， 推動葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能。動葉裝在轉(zhuǎn)軸上，與葉輪及轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成汽輪機的轉(zhuǎn)動部分。 截面： 00 特征截面或計算截面： 噴嘴前： 00； 噴嘴后（動葉前）： 11； 動葉后： 22。 概 述 一、汽輪機的級 1. 什么是級 ? 級的結(jié)構(gòu)簡圖 3 4 級 =噴嘴葉柵 +動葉柵 概 述 一、汽輪機的級 2. 級的結(jié)構(gòu) 編號和下標： 0,1,2； nnozzle噴嘴， bblade動葉。 ? 轉(zhuǎn)子 ： 汽輪機的轉(zhuǎn)動部分。 7 概 述 一、汽輪機的級 3. 級內(nèi)工作過程 （ 3）能量轉(zhuǎn)換：在噴嘴中將熱能轉(zhuǎn)換為動能，在動葉中將動能轉(zhuǎn)換為機械能。 0 0 2 2 1 1 9 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 反應級的做功過程和工質(zhì)的變化特性的 hs曲線。 4）動葉出口狀態(tài)（ 2狀態(tài)）。bh?= bh?00,tp2pnh?bh?39。bh?= bh?00,tp1pnh?bh?16 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 噴嘴的滯止理想比焓降 ?噴嘴的理想比焓降 ? 動葉的理想比焓降 概 述 一、汽輪機的級 4. 熱力過程線 0th?th?*nh?nh?2）熵增過程 —— 物理意義：不可逆過程 3）損失 a. 噴嘴損失 b. 動葉損失 在實際研究中常認為 bh? 39。 ⑵ 反動力（ Fr ）： 蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹加速，離開動葉通道時，給動葉一個與汽流運動方向相反的作用力。 沖動級 —— 靠沖動力做功的級 ， 反動度小的級 。 27 概述 三、級的分類 2. 沖動級 （ 2）帶反動度的沖動級 1） Ω∈ (0,)，一般而言 Ω ∈ [,] 2）結(jié)構(gòu)特點： a. 動葉柵截面形狀近似對稱； b. 噴嘴前后壓差大，為了減少泄漏常用隔板結(jié)構(gòu)和隔板汽封； c. 動葉柵前后壓差小，軸向受力不大，采用葉輪式。 29 概述 壓力及流速變化曲線 三、級的分類 30 概述 三、級的分類 熱力過程線 31 調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級：按級的通流面積是否隨負荷大小而變來劃分。 ? 不通過改變進汽面積控制其進汽量 ? 可以是全周進汽，也可以是部分進汽 概述 四、級的其他分類方法 32 ⒉ 壓力級和速度級：按蒸汽動能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子機械能的過程來劃分 ⑴ 壓力級： 蒸汽動能轉(zhuǎn)換為機械能只在一列動葉柵中完成 ? 特點： ? 這種級在葉輪上只裝一列動葉柵，故又稱為單列級； ? 壓力級可以是 沖動級，也 可以是 反動級。 在噴嘴中要進行膨脹加速，所以 39 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 (3) 蒸汽在噴嘴中流動時各項參數(shù)沿汽道的變化規(guī)律 汽流速度、壓力、截面積、音速沿流動反向的變化規(guī)律 40 crcrcr vkpvpkkc ???*0*012（ 4） 噴嘴中汽流的臨界狀態(tài) 1*0 )12( ???kkcr kppcrcrcr cvp 、 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 ?臨界參數(shù) : 1. 臨界速度 2. 臨界壓力 1*0)12( ???? kkcrcrkpp??臨界狀態(tài)：汽流速度等于當?shù)匾羲俚臓顟B(tài)，此時的汽流參數(shù)稱為臨界參數(shù) (cr) 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 3. 臨界壓比： 臨界壓力與滯止初壓之比 5460 .cr ??5 7 ?cr?)( xfcr ??對過熱蒸汽 k=， 對干飽和蒸汽 k=， 對濕蒸汽 k=+， K一定，臨界速度只與蒸汽的初參數(shù)有關 41 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 1．汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關系 （ 5） 超音速的形成 a. 縮放噴嘴 b. 在現(xiàn)代大型汽輪機中，絕大部分噴嘴為漸縮噴嘴，對于在出口帶斜切部分的漸縮噴嘴，汽流在斜切部分可達到超聲速。 ? 速度系數(shù)與噴嘴高度的關系曲線如下圖：（上限 Bn=55mm,下限 Bn=80mm) 45 （ 3）噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動時，動能的損失 稱為 噴嘴損失 ， 用 噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為 噴嘴能量損失系數(shù) ， 用 （ 2） 噴嘴出口的汽流實際速度 噴嘴出口的汽流實際速度為： tcc 11 ??*22212121 )1()1(21)2