【正文】 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(dá)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(jìn)出口速度三角形中應(yīng)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(shí)際動能的增加 bh?即可得到輪周功率的另一種表達(dá)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 。 1200 wwh tbm ?????余速不利用，則 010 ?? ?? ，則有 1n t a th h c c? ? ? ?， 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 83 輪周效率的表達(dá)式為： ? ?212211 c o sc o s2tu cccu ??? ??應(yīng)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。 a) 函數(shù)求極值法：將 ?u 的表達(dá)式對 x1求導(dǎo)，并令其為零即可得最佳速度比的值。 汽輪機(jī)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(jī)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(jī)級的輪周效率和最佳速度比 1? ?1即 092 分析： 汽輪機(jī)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。 t— 葉柵節(jié)距。 b— 葉柵弦長。 汽輪機(jī)級通流部分主要尺寸的確定 葉柵的安裝角 葉柵進(jìn)口汽流角 107 1．葉柵類型的選擇 依據(jù)： Ma。 由于體積流量大，為了不使葉片高度太大。 在進(jìn)行噴嘴尺寸計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)噴嘴壓力比 εn選擇噴嘴型式。 ?變反動度（ 30%60%） ?整體圍帶葉片、全切削加工；強(qiáng)度好、動應(yīng)力低、抗高溫蠕變性能好。 葉高損失常用下面半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 ： 一 . 級內(nèi)損失 ul hlah ??? uh?)( 2* cbntu hhhhh ??? ?????? 汽輪機(jī)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(yàn) 系 數(shù) ， 。 汽輪機(jī)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(kuò)壓 導(dǎo)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(jìn)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(kuò)壓段，附面層增厚甚至脫離，使葉型損失增加。 任務(wù)： 1）噴嘴形式的選擇。 （ 2）中、低壓部分：選擇出口角較大的葉型， α1=1317176。 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(jìn)口角與汽流進(jìn)口角之差。 t— 葉柵節(jié)距。 （ 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。 2 22012btwE?? ??隨速度比的增大而減小。用 (x1)op表示。 ? 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(diǎn)，分析速度比對輪周效率的影響，并確定最佳速度比。 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 四 . 輪周功率 70 1 .蒸汽作用在動葉片上的力：可由牛頓第三定律和動量方程求得。 60ndu m?? uwc ??? ?? 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 1c1?1?1wu2?2cu2w2?61 三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 1c 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 1. 動葉進(jìn)口速度三角形 1?1?1wu 1）進(jìn)口速度三角形構(gòu)成 1c u1c1wu1c構(gòu)成進(jìn)口速度三角形 1? 1?1? 2）根據(jù)噴嘴參數(shù)計(jì)算絕對速度 1w和動葉進(jìn)口氣流方向角 1?221 1 1 12 c o s ( )w c u c u ?? ? ?3）根據(jù)進(jìn)口速度三角形計(jì)算相對速度 1c1? 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等取初值 tcc 11 ??62 三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 2. 動葉出口速度三角形 1）出口速度三角形構(gòu)成 1cu1c構(gòu)成進(jìn)口速度三角形 2c u 2w2? 2?1?2）根據(jù)動葉參數(shù)計(jì)算相對速度 2w和出口方向角 2?3）根據(jù)出口口速度三角形計(jì)算絕對速度 2?2?2cu2w2?022 2 bt hww ??? ??21 6 o????2C222 2 2 22 c o s ( )c w u w u ?? ? ?222s in ( )2 a r c s in wc?? ?63 動葉與噴嘴的不同之處是動葉本身以圓周速度 u運(yùn)動 把坐標(biāo)建立在動葉上，把蒸汽參數(shù)以對動葉的相對參數(shù)表示 理想相對速度 實(shí)際相對速度 ?——動葉速度系數(shù) 汽流速度的計(jì)算 設(shè)蒸汽在動葉通道內(nèi)為等比熵流動 ? ? ? ? 02021020211 2222 nnttt hchhhchhc ??????????0210212 222 btmbt hwhwhw ?????????022 2 bt hww ??? ??三、蒸汽在動葉柵中的流動 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 蒸汽在動葉柵中的熱力過程 64 動葉速度系數(shù)與動葉高度、級的反動度、葉型、動葉片的表面粗糙度等因素有關(guān) 在計(jì)算時， ? 通常取 ? = ~。且汽流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,噴嘴汽流偏轉(zhuǎn)角 δ1。 48 3. 噴嘴流量計(jì)算 2） 噴嘴流量曲線 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 C B 1*100ntppG? ?????1()n c rcrt t c rppGG??????? 流 量 最 大 ：n?? OB AB tG? BC 49 tn11???? ?tn GG ?? ?n 為噴嘴的流量系數(shù)，其大小與噴嘴的幾何參數(shù)、汽體參數(shù)及汽體物理性質(zhì)等因素有關(guān)，另外還與噴嘴出口的實(shí)際密度與等熵密度之比有關(guān)。 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(guān)系 0?cdc0?AdA0?AdA0?AdA)Ma(cdcAdA 12 ??END 3 a. 截面變化 =f (速度的變化，馬赫數(shù) )。 4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 噴嘴葉柵和動葉葉柵可采用相同的葉型； b. 動葉前后壓差大，常用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，不用葉輪式； c. 熱慣性大，還需設(shè)置平衡活塞以平衡軸向推力； d. 采用全周進(jìn)汽。 2）葉根截面（ root）， 平均截面（ middle）， 頂部截面（ top）， 3） 25 概述 三、級的分類 1. 分類依據(jù)：反動度 —— 直接影響葉片形狀的設(shè)計(jì)、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。bh?nh?bh?15 （ 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(jī)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(shí)際研究中常認(rèn)為 bh? 39。 3）噴嘴出口狀態(tài)（動葉進(jìn)口狀態(tài)， 1狀態(tài)）。 （ 2）蒸汽的流動路線：進(jìn)入噴嘴 → 離開噴嘴 → 進(jìn)入動葉 → 離開動葉。1 汽輪機(jī)原理 Principle of Steam Turbine 重慶大學(xué)本科課程 授課教師：陳艷容 2 級 —— 由一列噴嘴葉柵 （ 靜葉柵 ） 和其后的一列動葉柵構(gòu)成的汽輪機(jī)基本做功單元 。 6 概 述 一、汽輪機(jī)的級 3. 級內(nèi)工作過程 （ 1）功能：推動葉輪和軸轉(zhuǎn)動，以帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。 2）噴嘴進(jìn)口狀態(tài)（ 0狀態(tài)）。bh?= bh?1p*0* ,0 tp*nh?39。 汽輪機(jī)級的受力分析 A B C D E Fi Fr w1 w2 u 蒸汽在動葉流道內(nèi)膨脹時對動葉的作用力 噴嘴 動葉 P0 , h0 c0 α1 u c1 c2 汽輪機(jī)的級 動葉通道 F Fu 二、級的反動度 概述 23 概述 （ 1）反動度的定義 二、級的反動度 2. 反動度 蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹時的理想焓降 ?hb， 和在整個級的滯止理想焓降 ?ht* 之比，即 bnbbnbm hhhhhh????????????***tmb hh ????? ? ** 1 tmn hh ??????—— 噴嘴的滯止理想焓降 24 概述 （ 1）反動度的定義 二、級的反動度 2. 反動度 bnbtbhhhhh?????????**r?m?t?tmr ????? 定義式： （ 2）特征截面 1）由于環(huán)行葉柵的使用，沿著葉高的方向流動特性不同。 3）效率比沖動級高，但是工作能力較小。 （ 2）流動過