【正文】 汽輪機(jī)級(jí)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(jí)的 葉高損失或叫端部損失 。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(jí)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(duì) i??的影響大對(duì)無徑向汽封時(shí)， i??的影響小對(duì)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(jí)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(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比 2. 級(jí)的間隙（軸向間隙 δ和徑向間隙 δr） nbAAf ???1. 級(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比 119 汽輪機(jī)級(jí)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(zhǎng)，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(duì)和i??? ?21減小噴嘴出口尾跡的影響，有利于級(jí)效率的提高 增加摩擦 級(jí)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。 汽輪機(jī)級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)后。 ，反動(dòng)級(jí) α1=1420176。 a a2— 出口邊寬度。 汽輪機(jī)級(jí)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。 最大。由（ b） 圖可知： ? ?2c o s 111???cux imop 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳速度比 ?（一）純沖動(dòng)級(jí)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(duì)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。 （ 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。 ： 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(jí)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(jí)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。 級(jí)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(jí)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(jí)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。 所以： 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 貝爾公式 57 ? ?kknknkkkk11111111112s i ns i n???????????????????對(duì)等熵流動(dòng)，有以下等式成立： k1n1k1k1ncrk1t1crt1cr1k2pp ?? ???????????????????????????????? ? ??????????????k1knt1cr11k1kcc所以： 蒸汽在級(jí)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(jí)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(jí)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。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。 ? 速度系數(shù)與噴嘴高度的關(guān)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(dòng)時(shí)，動(dòng)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(shí)際速度 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為： tcc 11 ??*22212121 )1()1(21)21(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn? 蒸汽在級(jí)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(jí)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) 。 ? 不通過改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量 ? 可以是全周進(jìn)汽，也可以是部分進(jìn)汽 概述 四、級(jí)的其他分類方法 32 ⒉ 壓力級(jí)和速度級(jí)：按蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子機(jī)械能的過程來劃分 ⑴ 壓力級(jí)： 蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只在一列動(dòng)葉柵中完成 ? 特點(diǎn)： ? 這種級(jí)在葉輪上只裝一列動(dòng)葉柵，故又稱為單列級(jí)； ? 壓力級(jí)可以是 沖動(dòng)級(jí)，也 可以是 反動(dòng)級(jí)。 27 概述 三、級(jí)的分類 2. 沖動(dòng)級(jí) （ 2）帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) 1） Ω∈ (0,)，一般而言 Ω ∈ [,] 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 動(dòng)葉柵截面形狀近似對(duì)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(dòng)葉柵前后壓差小，軸向受力不大，采用葉輪式。 ⑵ 反動(dòng)力（ Fr ）： 蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹加速，離開動(dòng)葉通道時(shí)，給動(dòng)葉一個(gè)與汽流運(yùn)動(dòng)方向相反的作用力。bh?= bh?00,tp2pnh?bh?39。 0 0 2 2 1 1 9 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 4. 熱力過程線 反應(yīng)級(jí)的做功過程和工質(zhì)的變化特性的 hs曲線。 ? 轉(zhuǎn)子 ： 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。 截面： 00 特征截面或計(jì)算截面： 噴嘴前： 00； 噴嘴后（動(dòng)葉前）： 11； 動(dòng)葉后： 22。 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(dòng)能 Ⅱ 動(dòng)葉： 沖動(dòng)力和反動(dòng)力聯(lián)合做功， 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。 10 ? 滯止?fàn)顟B(tài)： 假設(shè)噴嘴進(jìn)口初速滯止為零的狀態(tài) ； ? 滯止參數(shù)： 滯止?fàn)顟B(tài)下的汽流熱力參數(shù)，用上標(biāo)“ 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(dòng)能： 0000*0 21chhchh ????? 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 4. 熱力過程線 11 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 4. 熱力過程線 ?理想過程： 無不可逆損失的等熵過程； ?實(shí)際過程： 存在著不可逆摩擦損失，動(dòng)能損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋h?= bh?11,tp2pnh?bh?17 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 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(dòng)葉損失 在實(shí)際研究中常認(rèn)為 bh? 39。 級(jí)的分類 反動(dòng)級(jí) —— 靠反動(dòng)力做功的級(jí) ， 反動(dòng)度大的級(jí) 。 ⑴ 調(diào)節(jié)級(jí)：通流面積隨負(fù)荷變化而改變的級(jí)（如噴嘴調(diào)節(jié)的第一級(jí)）。 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(dòng)過程 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)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 )。 用單一的計(jì)算公式計(jì)算噴嘴流量 K值確定后 )(nf ?? ?52 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 ? ?與 ?n的關(guān)系 繪成如圖 所示的曲線。 偏轉(zhuǎn)的原因：圖 117（ b） 。 1c1?1?1wu2?2cu2w2?1c1?1?1wu2?2cu2w2?66 4. 動(dòng)葉損失 動(dòng)葉損失就是蒸汽通過動(dòng)葉柵的能量損失 ， 由于動(dòng)葉損失的存在 ，使動(dòng)葉出口的焓值由 ， 則動(dòng)葉損失為： 動(dòng)葉損失 之比成為 動(dòng)葉柵的能量損失系數(shù) ， 即 在計(jì)算時(shí) ， ?通常取 ? = ~。則， ? ?2211 co sco s ?? ccGF u ??? ?2211 c o sc o s ?? wwGF