【正文】 力為： 如果 ， 則噴管實(shí)際出口壓力為： 1p*011 pp??cr?cr?? ?1 1pcr?? ?1*0pp crcr ??熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ● 根據(jù)出口實(shí)際壓力 ； → 利用 圖 ， 查出理想出口點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)： → 利用過程方程 、 熱力學(xué)關(guān)系式 ， 計(jì)算出： si? ssi 11 ,?ssi 11 ,?1p③ 根據(jù)能量方程和速度系數(shù) ， 計(jì)算： → 噴管出口理想汽流速度： → 噴管出口實(shí)際汽流速度： *11*01 2)(2 sss hiic ???scc 11 ??④ 計(jì)算噴管損失： 222121 cch sn ??⑤ 根據(jù)噴管出口理想狀態(tài)點(diǎn)焓值 和噴管損失 → 確定噴管出口實(shí)際狀態(tài)參數(shù)： si1 nh111 , ?ti熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 對 縮放噴管 ： ① ~ ⑥ ：同上 *0ppcrcr ?? *0*012?pkkccr ??crp cr? cri crc⑦ 根據(jù)臨界壓比 和 → 確定喉部臨界參數(shù)： , , , crcrcr cAG ??crcrcr cGA??⑧ 根據(jù)連續(xù)方程： → 確定喉部面積： ⑥ 根據(jù)連續(xù)方程 → 確定出口面積： 111 cAG ??111 cGA??111 cAG ??熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 4） 噴管中汽流各參數(shù)的變化規(guī)律 圖 蒸汽各項(xiàng)參數(shù)沿流道的變化規(guī)律 蒸汽在噴管中膨脹加速 ： ?pka ?→ 壓力 → 密度 → 速度 → 音速 → 截面積 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 四 、 噴管的通流能力及流量系數(shù) 噴管的 通流能力 ： 就是一個(gè)設(shè)計(jì)加工好的噴管 ， 在一定的 參數(shù)下所能通過的蒸汽 流量 。 ~ ??~ ??對過熱蒸汽： 濕蒸汽： 圖 蒸汽的流量系數(shù)曲線 根據(jù)連續(xù)方程： AcG11??sssssss GGcccA1111111111 ??????? ??????熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 顯然： 當(dāng) 時(shí) ， 當(dāng) 時(shí) ， cr?? ?1)(121111*0*011kkkpkkAG ???? ????cr?? ?111*0*0m i n1 )12( ????kkkkpAG ??熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 四 、 噴管斜切部分中的汽流膨脹和偏轉(zhuǎn) 汽輪機(jī)中所采用的噴管 （ 收縮噴管或縮放噴管 ） ， 從幾何結(jié)構(gòu)上看 ， 都有一個(gè)斜切部分 （ 如圖 ） 。 crp 1p熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU → 同樣在斜切部分發(fā)生膨脹波 ， 產(chǎn)生 汽流偏轉(zhuǎn) 。因此 ， 動葉柵可以看成是一個(gè) 旋轉(zhuǎn)的噴管 。 ● 對帶反動度的 沖動級 /反動級 ： 動葉前后有一定的壓差 ， 即： 021 ?? pp動葉柵作用： 1） 實(shí)現(xiàn)汽流 熱能 → 動能 的轉(zhuǎn)換； 2） 實(shí)現(xiàn)氣流 動能 → 機(jī)械功 的轉(zhuǎn)換； 3） 實(shí)現(xiàn)對汽流 流動方向 的控制 。 1w2w熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU → 從 相對坐標(biāo) 看動葉柵通道內(nèi)的流動過程 ， 它是與噴管內(nèi) 的流動過程 完全一樣 ； → 需要 三個(gè)獨(dú)立方程 ：連續(xù)方程 、 過程方程和能量方程； 相對坐標(biāo)上的能量方程 （ 11截面 → 22截面 ） ： 對軸流式短葉片透平級內(nèi)的 理想流動 ， 有： 22222222221211uwiuwi ?????22222211sswiwi ???熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU → 動葉柵出口截面 理想 汽流速度 ： 21221212 2)(2 whwiiw sss ?????實(shí)際 汽流速度 : sww 22 ??動葉 流動損失 : 2)1(222222222 ssbh ?????sww 22 /??動葉 速度系數(shù) ： 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU → 圖中的過程曲線表示 ： si?圖 透平級中的蒸汽膨脹過程線 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 2） 動葉柵通道中的 通流能力 如果忽略透平級的 內(nèi)部漏汽 ， 則通過動葉柵的蒸汽流量 等于噴管的蒸汽流量 。 ① 對等轉(zhuǎn)速汽輪機(jī) ， 輪周功 （ 輪周功率 ） 為： )( 21 uuuuu ccGuuPNW ?????② 對雙列復(fù)速級 ， 輪周功 （ 輪周功率 ） 為： )( 2121 uuuuuuu ccccGuuPNW ?????????熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ③ 利用速度三角形的函數(shù)關(guān)系式 ， 有： ucuuccuucW 112121111212121 2c o s2 ?????? ?ucuuccuucW 222222222222222 2c o s2 ?????? ?w2 w1 u2 u1 c2 c1 得到： )(21)( 2122222121 wwccccu uu ?????熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ???????? ????22222212221 cwwcGNu22122 wwG ??222cG?221cG?—— 代表進(jìn)入動葉柵的蒸汽動能； —— 代表蒸汽在動葉柵中繼續(xù)膨脹 ， 從熱能轉(zhuǎn)化的能量； —— 代表蒸汽離開動葉柵時(shí)所帶走的能量 。 余速損失 ： 2ch→ 排汽速度造成的損失 。 optx )( 1 max)( u?說明 ： 11 c o s0 ??? cu 在 范圍內(nèi) 必定存在一個(gè) 的極值點(diǎn) u?對應(yīng)輪周效率最大為 max)( u?概念 ： 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 最大輪周效率 出現(xiàn)的條件： max)( u?在 、 、 和 φ、 ψ 一定的條件下： 1? 1? 2?0)1?cudd u（?得到 ： 2c os)()( 111???optopt cux~)( 1 ?o p tx最大輪周效率 ： )c osc os1(c os21)(12122m a x ?????? ??u熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 最佳速比條件下的速度三角形 ： 圖 純沖動級排汽速度 最小的條件 2c最佳速比下 ： 汽流 軸向排汽 ， ?902 ??排汽速度 最小 ， 余速損失 最小 2c2222chc ?輪周效率 最大 ， m a xu )( u?? ?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 2) 反動級 （ Ω= ） 在假定 條件下 ， 可以推導(dǎo)出： ?? ?11212111c o s2)(12)c o s2(2????cucucucuu?????分析 1：速度系數(shù) φ和 ψ對輪周效率有 很大影響 ； 分析 2：汽流角 、 、 對輪周效率 也有影響 ； 1?1? 2?分析 3：輪周效率 ηu 與 速比 u/c1 成二次拋物線關(guān)系 ； 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 說明 ： 11 c o s0 ??? cu 在 范圍內(nèi) 在 時(shí)： 01?cu 0?u?在 時(shí)： 11 c os2 ??cu0?u?必定存在一個(gè) 的極值點(diǎn) u?對應(yīng)輪周效率最大為 max)( u?◆ 最大輪周效率 出現(xiàn)的條件： max)( u? 0)(1?cudd u?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 得到 ： 111 c os)()( ??? optopt cux~)( 1 ?o p tx?23~181 ??1222122m a x c os2c os2)(?????????u◆ 最佳速比條件下的速度三角形 ： w2 w1 u2 u1 c2 c1 u z 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 3) 帶反動度的沖動級 （ 0 Ω ） 111 c os)(2c os ?? ??optcu分析得出 : 經(jīng)驗(yàn)公式 : )1(2c os)()( 111 ?????optopt cux熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 4) 雙列復(fù)速級 最佳速比 : 4c os)()( 111???optopt cux圖 雙列復(fù)速級排汽速度 最小的條件 2c最佳速比下級的速度三角形 : 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 五 、 輪周效率曲線與最佳速比的選擇 圖 三種透平級輪周效率與速比的關(guān)系曲線 1） 透平級的輪周效率與速比的關(guān)系曲線 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 從圖可以看出： 11c o s)( ??op tcu① 純反動級的最佳速比： 2c os)( 11??optcu沖動級的最佳速比： 4c os)( 11??optcu雙列復(fù)速級的最佳速比： 且： 4c os2c osc os 111??? ??熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ② 反動級 的 純沖動級 復(fù)速級 max)( u? max)( u? max)( u?原因 ：噴管損失 + 噴管損失 + 噴管損失 + 動葉損失 + 動葉損失 + 動葉 Ⅰ 損失 + 余速損失 最小 余速損失 大 導(dǎo)葉損失 + 動葉 Ⅱ 損失 + 余速損失 ↓ ↓ ↓ 級內(nèi)汽流速度低 噴管速度 最大 四排葉柵 ↓ ↓ ↓ 流動損失小 流動損失大 流動損失最大 ↓ ↓ ↓ 輪周效率高 輪周效率降低 輪周效率最低 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 圖 輪周效率、損失與 速比的關(guān)系曲線 2） 損失系數(shù)以及輪周效率與速比的關(guān)系曲線 ① 噴管損失系數(shù)與速比 無關(guān) )1)(1( 2* ????? ??snn hh② 動葉損失系數(shù)隨速比的 增大而減小 ?????? ???????? ]c os)(2)(1)[1()1(112122 ????cucub③ 速比對余速損失系數(shù) 影響最大 在 區(qū)間內(nèi) ， 該函數(shù)是單調(diào)減函數(shù) 。 缺點(diǎn) ：制造 、 加工復(fù)雜 。 )( 2211 uu crcrGM ??力矩大小為 : 其中 : G —— 蒸汽的流量； 21 rr、—— 動葉進(jìn) 、 出口截面半徑； uu cc 21 、—— 汽流的周向分速度 ； 當(dāng) 和 在速度三角形中垂線的同一側(cè)時(shí) ， 取 “ ”； uc1 uc2當(dāng) 和 在速度三角形中垂線的同一側(cè)時(shí) ， 取 “ +”。 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 1） 輻流式級的反動度 Ω 軸流級 ： *2sshh????22