【正文】 1(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn? 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 表示： 表 示 ： 46 3. 通過噴嘴的流量 ttnttnnt cAvcAG1111 ???1** 11 0 0 *02 11kktpkc p vkp????????? ??? ??????k**t)pp(vv1010111 ?nA1t?tc1tG 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 1）噴嘴的理想流量 計(jì)算 — 噴嘴出口處截面積， (m)； — 為噴嘴出口處理想汽流速度， (m/s) 。 令 ，則有 3)通過噴嘴的實(shí)際流量 tttnn GcAcAG111111 ?????? ???3. 噴嘴流量計(jì)算 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 50 3. 噴嘴流量計(jì)算 （ 3） 通過噴嘴的實(shí)際流量的計(jì)算 11 0 . 9 7tnvv ??? ? ?當(dāng) 噴 嘴 在 過 熱 區(qū) 工 作 時(shí) ， 即 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 考慮了流量系數(shù)后，實(shí)際臨界流量公式為： *0*RTpAGncr ? 實(shí)驗(yàn)得到的流量系數(shù)曲線 11/ 1 , , 2t n nvv ? ? ?? ? ?當(dāng) 噴 嘴 在 濕 蒸 汽 區(qū) 工 作 時(shí) ，會(huì) 出 現(xiàn) 過 飽 和 現(xiàn) 象 ，即51 3. 噴嘴流量計(jì)算 （ 4） 彭臺門系數(shù) 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 對于 亞臨界流動(dòng) ， ?1,對于 臨界流動(dòng) ， ?=1。此時(shí) b ） 當(dāng) ?n ?cr 時(shí) 喉部截面上的流速等于臨界速度，壓力為臨界壓力，蒸汽在斜切部分繼續(xù)膨脹，從而獲得超音速汽流。 脹的極限工況： 最后一條特性線與 AC重合時(shí)的工況。 所以： 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 貝爾公式 57 ? ?kknknkkkk11111111112s i ns i n???????????????????對等熵流動(dòng)，有以下等式成立： k1n1k1k1ncrk1t1crt1cr1k2pp ?? ???????????????????????????????? ? ??????????????k1knt1cr11k1kcc所以： 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 計(jì)算偏轉(zhuǎn)角 58 crcrd1d11 cas i n????? ?111111s i n s i n1c r c rttddccaM a c?? ? ??????或 斜切部分的膨脹達(dá)極限時(shí)，馬赫角與汽流角和偏轉(zhuǎn)角之和相等，于是有： k1crk1d1crd1 ??????而 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 59 k1kd1*0*0d1d1crd121kp1kk2pkca????????所以： ? ? 1k k211kk*0d1d1 s i n1k2pp?????????????? ? 121s i n ?? k kcr ?? 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 極限膨脹壓比 極限膨脹壓力 60 三、蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng) ? 動(dòng)葉通道的形狀與噴嘴相似，基本流動(dòng)規(guī)律也類似 ? 重點(diǎn)：蒸汽動(dòng)能到葉輪機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 65 三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 3. 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形 為了分析和應(yīng)用方便，在汽輪機(jī)級的計(jì)算時(shí)，常將動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形的頂點(diǎn)移動(dòng)到同一點(diǎn)上。 級的輪周有效焓降： 2002()2u t n b cch h h h h? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 h s 0 nh?01 1pnh?bh?2 bh?th?0th?02uh?2ch?2p00h0ch?5. 余速損失 nh?噴嘴損失 動(dòng)葉損失 bh?級的輪周有效焓降 uh?余速損失 2ch?69 1 .蒸汽作用在動(dòng)葉片上的力：可由牛頓第三定律和動(dòng)量方程求得。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。 ： 一 . 輪周效率與速度比 4） 能損分析式 02*Ehhhh cbntu?????????02210EhhhhE cbncu?????? ?????79 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 ηu的不同計(jì)算公式 一 . 輪周效率與速度比 結(jié)論： 1） 以速度形式表示的 η u計(jì)算公式，一般用來分析級的輪周效率與速比之間的關(guān)系； 以損失系數(shù)表示的 ηu計(jì)算公式，用來分析各種輪周損失所占的比例時(shí)較為方便； 在進(jìn)行熱力計(jì)算時(shí)可以用來互相校核。 ? （一）純沖動(dòng)級的最佳速度比 ? ： 對純沖動(dòng)級， 。 （ 3）所以，當(dāng) x1從零變化到 cos ?1 的過程中，必存在一個(gè)使 ? u 達(dá)最大值的速度比。 ? 求解方法：函數(shù)求極值法和速度三角形法。由（ b） 圖可知： ? ?2c o s 111???cux imop 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 ?（一）純沖動(dòng)級的最佳速度比 最佳速度比的物理意義為：使動(dòng)葉出口的絕對速度 c2的方向角 ?2＝ 90? ，即軸向排汽，從而使 c2值最小，輪周效率最高時(shí)的速度比。 02222 Ecc ??隨速度比的增大先逐漸減小，達(dá)到最小值后又逐漸增大。 最大。 l— 葉片高度。 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 一、葉柵的幾何特征 1. 什么是葉柵 ？ 葉柵：由相同葉片構(gòu)成汽流流道的組合體。 B— 葉柵寬度。 a a2— 出口邊寬度。 前緣點(diǎn) 后緣點(diǎn) 2）汽流相關(guān)參數(shù) α0、 α1— 噴嘴葉柵進(jìn)口汽流角、出口汽流角 β1 、 β2 — 動(dòng)葉葉柵進(jìn)口汽流、出口汽流角 αs、 βs — 葉柵的安裝角 α0g、 β1g— 噴嘴葉柵葉型進(jìn)口角、葉型出口角 α1g、 β2g— 動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角、葉型出口角。 ，反動(dòng)級 α1=1420176。 。 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇 tdz m??108 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇 109 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 三、反動(dòng)度的選擇 要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽，必須抑制泵浦效應(yīng)、射汽抽汽效應(yīng)，并使隔板的漏汽全部通過平衡孔流入級后。 2）通流面積和葉片高度的確定。nbblll???噴 嘴 出 口 高 度動(dòng) 葉 進(jìn) 口 高 度動(dòng) 葉 出 口 高 度tr??????蓋 度頂 部 蓋 度根 部 蓋 度blbl?nl117 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 五、動(dòng)葉柵尺寸的確定 存在最佳蓋度 的影響對 i??的影響大對無徑向汽封時(shí)， i??的影響小對有徑向汽封時(shí)， i??i?? ? ? ?且 當(dāng) 達(dá) 到 一 定 值 時(shí) ， ，118 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定 1. 級的動(dòng)、靜葉柵面積比 2. 級的間隙（軸向間隙 δ和徑向間隙 δr） nbAAf ???1. 級的動(dòng)、靜葉柵面積比 119 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 12rz?????— 軸 向 間 隙— 徑 向 間 隙— 開 式 軸 向 間 隙， — 閉 式 軸 向 間 隙經(jīng)濟(jì)方面：減少軸長，減少葉頂漏氣損失，則 ?z?安全方面：膨脹差 z? 產(chǎn)生摩擦，機(jī)組振動(dòng)以致發(fā)生事故 的影響對和i??? ?21減小噴嘴出口尾跡的影響，有利于級效率的提高 增加摩擦 級的間隙（軸向間隙） ?r?z?1?2?120 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 121 粗糙度 壓力降落快，則汽流加速大，使附面層變薄，摩擦損失減小 壓力降落慢，則汽流加速小，汽流堆積使附面層變薄，摩擦損失增大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 附面層 附面層摩擦損失、 附面層脫離的渦流損失、 尾跡損失、 沖波損失 122 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 內(nèi)弧 背弧 尾跡損失：汽輪機(jī)葉片的出口邊有一定的厚度。 后緣 123 1. 2. 補(bǔ)償流動(dòng)損失 主流區(qū)內(nèi)，橫向壓差和離心力平衡，所以沒有橫向流動(dòng)； 附面層中，流速小，離心力不足以平衡橫向壓差，所以存在由葉型腹面向背面的 橫向流動(dòng) 補(bǔ)償流動(dòng) 局部干擾主流流向 3. 對渦流動(dòng)損失 比重最大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 124 2. 補(bǔ)償流動(dòng)損失 主流區(qū)內(nèi)，橫向壓差和離心力平衡，所以沒有橫向流動(dòng)； 附面層中，流速小，離心力不足以平衡橫向壓差，所以存在由葉型腹面向背面的 橫向流動(dòng) 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 腹面的壓力大于背面壓力 補(bǔ)償流動(dòng) 局部干擾主流流向 125 3. 對渦流動(dòng)損失 比重最大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 126 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 127 ?t 擴(kuò)壓范圍 流動(dòng)惡化 ?p??t尾跡損失 ?p?葉型損失 三、影響葉柵損失的因素 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 btt /?（一）影響葉型損失的因素 128 epn ??? ??時(shí)，crll ? 的增大而減小的比重隨著 le ?? /端部損失 l、相對葉高1 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 （二）影響端部損失的因素 l / b?l度最主要的因素是相對高時(shí)，crll ? 上下兩端漩渦重疊、干擾、強(qiáng)化，使整個(gè)動(dòng)葉柵通道充滿漩渦 ?端部損失增大 129 影響葉柵通流能力和做功能力 四、葉柵的出口汽流角 大均會(huì)導(dǎo)致出口汽流角增）的增大（或和安裝角相對節(jié)距?22t ??影響出口汽流角的因素： 沖角對汽流出口角的影響： 沖動(dòng)式葉柵的正沖角增大，才使葉柵的壓力分布明顯惡化，背弧擴(kuò)壓段增大，分離點(diǎn)前移，迫使汽流脫離葉型背面 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 沖角一般對汽流出口角的影響不大 130 m in)()( popMa ?????????摩擦損失附面層變薄加快沿汽流方向 pMa時(shí)：opMaMa )(?時(shí)：opMaMa )(??????pMa?沖波損失局部超音速氣流的關(guān)系Ma?2? 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 五、馬赫數(shù)對葉柵特性的影響 存在一個(gè)葉型損失系數(shù)最小的最佳馬赫數(shù) 總的來說，馬赫數(shù)對汽流出口角的影響不大 131 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （一）采用后加載葉型 （ 2）最大氣動(dòng)負(fù)荷位置明顯相下游方向移動(dòng) （ 1）葉型前緣對氣流角變化不敏感，具有較大的沖角適應(yīng)性 （ 3）擴(kuò)壓區(qū)僅在靠近尾緣處才開始，控制并減弱了附面層的增長與堆積 （ 4）后部具有比較薄的尾緣，有利于降低葉型損失 132 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （一）采用彎扭葉片 整體帶圍帶的圓柱形葉片 葉頂 葉型 葉根 整體帶圍帶的扭葉片 133 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （二）采用彎扭葉片 ?所有的高中低葉片級（除末三級）均為彎扭的馬刀型動(dòng)、靜葉片。 汽輪機(jī)級內(nèi)損失 140 1. 葉高損失 將噴嘴和動(dòng)葉中與葉高有關(guān)的損失稱為級的 葉高損失或叫端部損失