【正文】 得到： cdcMcdcpkc d cAdA)1( 2 ?????熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 可以看出： cdcMAdA )1( 2 ?? （ 適用噴管任何一個截面 ） 亞音速 （ ）流動： 1?M速度 ↑ （ ） → 截面積 ↓ （ ） → 收縮噴管 0?dc 0?dA音 速 （ ）流動： 1?M超 音速 （ ）流動： 1?M速度 ↑ （ ） → 截面積 （ ） → 臨界面積 0?dA0?dc速度 ↑ （ ） → 截面積 ↑（ ） → 漸擴噴管 0?dc 0?dA亞音速 → 超 音速 ：需要 縮放噴管 （拉伐爾噴管） 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 1） 噴管中的 理想流動過程 ◆ 已知參數(shù)： ① 蒸汽 流量 : G ② 噴管 進(jìn)口 蒸汽 狀態(tài) 參數(shù) : p0、 t0 ③ 噴管 進(jìn)口 蒸汽 動力 參數(shù) : c0 ④ 噴管 出口 截面上的蒸汽 壓力 : p1 。 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 一 、 一元流動 模型和方程 基本假定： ① 蒸汽在葉柵通道中的流動是 定常流動 噴管和動葉通道中的流動過程與通流能力 流動 非常 復(fù)雜 ： ◆ 三元 、 粘性 、 可壓縮 、 非定常流動 ◆ 伴隨有能量的轉(zhuǎn)換 ◆ NS方程描述 → 在流動過程中 ， 空間任何一點的蒸汽參數(shù)不隨時間而變化 ； → 汽輪機運行工況一定時 ， 各點參數(shù)不再變化 。 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU ③ 帶反動度的沖動級 蒸汽在通過透平級時，蒸汽熱能向動能的轉(zhuǎn)化過程， 大部分 是在 噴管 中完成， 小部分 是在 動葉柵 中完成。 通流部分 ： 由若干個透平級 串聯(lián) 而成的部分， 它是實現(xiàn)汽流 流動 和能量 轉(zhuǎn)換 的部分 。 汽輪機級 通流部分示意圖 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 一 、 級的分類 按不同的分類方法 ， 透平級可以分為以下幾類 。 → 汽流對動葉施加一個離心力和一個反作用力； → 在汽流 沖擊力 和 反作用力 共同作用下，透平級完成對外作功。 符合假設(shè)條件 。 根據(jù)已知參數(shù) ， 通過計算確定以下 熱力狀態(tài)參數(shù) 、 運動參數(shù) 和 幾何參數(shù) 。 ● 理想等熵 流動： → 過程線為： → 膨脹過程的終點為 : 1s， 相應(yīng)的焓值為 : → 等熵滯止焓降 : → 噴管出口理想汽流速度： soo 1*si1ss iih 1*0*1 ??*11*01 2)(2 sss hiic ???● 實際絕熱 流動過程： 蒸汽消耗部分能量克服流動阻力 ， 將導(dǎo)致： ① 熵值增加 ， 整個過程線向熵增方向偏移； → 過程線為： → 膨脹過程的終點為 : 1， 相應(yīng)的焓值為 : → 絕熱焓降： 1*oo1i1*01 iih ??熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU ② 噴管出口 汽流速度減小 → 能量方程： → 噴管出口汽流速度： → 引入一個速度系數(shù)： 含義 ： 噴管實際出口汽流速度與理想出口汽流速度的 比值 → 有： 22211200*0cicii ????11*01 2)(2 hiic ???scc 11 /??scc 11 ??說明 ： 1） 速度系數(shù)與很多因素 （ 葉型 、葉高 、 壓比 、 沖角 、 速度 等 ） 有關(guān) ，需要通過實驗研究確定； 2） 噴管出口狀態(tài)點 1的位置與流動阻力有關(guān) ， 無法直接確定 ， 只能 通過速度系數(shù) 來確定 。 噴管上的 A點是擾動源 ， 自 A點產(chǎn)生一組膨脹波； 擾動源 → 汽流從臨界壓力 降到噴管背壓 ， 汽流發(fā)生偏轉(zhuǎn) 。 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU ● 對 純沖動級 ：動葉前后沒有壓差 ， 即： 021 ?? pp動葉柵作用： 1） 實現(xiàn)汽流 動能 → 機械能 的轉(zhuǎn)換； 2） 實現(xiàn)對汽流 流動方向 的控制 。 w2 w1 u2 u1 c2 c1 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU ◆ 單列級的速度三角形畫法 速度名稱 大 小 方 向 絕對汽流速度1c *1 )1(2 shc ??? ? 取定： ?? 16~121 ?? 圓周速度1u 601ndu m?? —— 相對汽流速度1w 11121211 c o s2 ?cuucw ??? 111111 c oss i nucctg????? 1）取一個 水平基準(zhǔn)線 ，方向為圓周速度的方向； 取一個 垂直基準(zhǔn)線 ，方向為軸向； 2）以交點為 基準(zhǔn) ，畫出動葉 進(jìn)口 速度三角形； 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 3）以交點為基準(zhǔn)，畫出動葉 出口 速度三角形； 速度名稱 大 小 方 向 相對汽流速度2w 21*2 2 whw s ??? ? 取定： )4~2(12???? ?? 圓周速度2u 602ndu m?? —— 絕對汽流速度2c 22222222 c os2 ?wuuwc ??? 222222 c oss i nuwwtg????? 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 圖 單列透平級的速度三角形示意圖 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 反動式汽輪機級的流道示意圖與速度三角形 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 圖 雙列復(fù)速級的結(jié)構(gòu)與流動示意圖 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 速度名稱 大 小 方 向 絕對汽流速度1c *1 )1(2 shc ??? ? 取定：?? 16~121 ?? 圓周速度1u 60/1 ndu m?? —— 相對汽流速度1w 11121211 c o s2 ?cuucw ??? 111111c oss i nucctg????? 相對汽流速度2w 21*12 2 whw s ??? ? 取定：)4~2(12 ???? ?? 圓周速度2u 60/2 ndu m?? —— 第 一 列 動 葉 絕對汽流速度2c 22222222 c os2 ?wuuwc ??? 222222c oss i nuwwtg????? 絕對汽流速度1c? 22*21 2 chc s ????? ? 取定：1? ? 圓周速度1u? 601ndum???? —— 相對汽流速度1w? 11121211 c os2 ?????????? cuucw 111111c oss i nucctg??????????? 相對汽流速度2w? 21*32 2 whw s?????? ? 取定：2? ? 圓周速度2u? 602ndum???? —— 第 二 列 動 葉 絕對汽流速度2c? 22222222 c os2 ?????????? wuuwc 222222c oss i nuwwtg??????????? 雙列復(fù)速級的速度三角形畫法 : 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 圖 雙列復(fù)速級的速度三角形 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 二 、 級的輪周功 （ 輪周功率 ） 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 1) 動葉柵的受力分析控制體 圖 動葉柵受力分析控制體 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 2） 控制體內(nèi)流體受力分析 控制體受到的合力： 軸向 ： 周向 ： zPApp ??? 221 )(uP?熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 控制體內(nèi)流體的動量變化： 軸向 動量變化： )(12 zz ccm ?周向 動量變化： )(12 uu ccm ??熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 3） 控制體內(nèi)流體的動量方程 軸向 ： )(])[( 12221 zzz ccmtPApp ??????周向 ： )( 21 uuu ccmtP ?????得到 ： 22112 )()( AppccGP zzz ?????)( 21 uuu ccGP ????其中 ： tmG /?熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 4） 動葉片受到汽流的作用力 軸向 ： 22121 )()( AppccGPP zzzz ???????（ 軸向推力 ） 周向 ： )(21 uuuu ccGPP ?????（ 推動葉輪轉(zhuǎn)動作功的力 ） 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 5） 輪周功 （ 輪周功率 ） uW uN輪周功 輪周功率 ： 單位時間 內(nèi)汽流對動葉片作的有效功 。 11 cux ? )2( *saaa hccux ??最佳速比 ：對應(yīng)最大輪周效率 的速比 。 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 二 、 輻流式級的輪周功 ◆ 輻流級的速度三角形 圖 向心級的速度三角形 w2 w1 u2 u1 c2 c1 u r 1? 1?2? 2?熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU ◆ 輻流級的輪周功 當(dāng)蒸汽通過輻流級時 ， 蒸汽對動葉產(chǎn)生一個力矩 。 uc1 uc2熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 如果級的旋轉(zhuǎn)角速度為 ω ， 則單位時間內(nèi)級所作的輪周功 （ 輪周功率 ） 為： )()( 22112211 uuuuu cucuGcrcrGMW ?????? ??其中： 602 n?? ? ?11 ru ? ?22 ru ? 21 uu ?熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU w2 w1 u2 u1 c2 c1 u r 1? 1? 2? 2?從速度三角形得： 111212121 c o s2 ?cuucw ???222222222 c o s2 ?cuucw ???有： ? ?2221212222212211 21 uuwwcccucuuu ???????熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 輪周功變?yōu)椋? ?????? ??????222222121222221 uuwwccGWu221cG?—— 代表進(jìn)入動葉柵的蒸汽動能； 22122 wwG ??—— 代表蒸汽在動葉柵中繼續(xù)膨脹 ， 從熱能轉(zhuǎn)化的能量； 222cG?—— 代表蒸汽離開動葉柵時所帶走的能量 。 1cos~0 ?熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 3） 速比的選擇 沖動級 （ ） ： ???~)(11 ?? optcux）（ 2c o s 1??反動級 （ ） ： ??~)(11 ?? optcux雙列復(fù)速級： ~)(11 ?? optcux熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 圖 考慮余速利用后的輪周效率與速比關(guān)系曲線 熱力葉輪機械原理（ 1） XJTU 輻流級的能量轉(zhuǎn)換 一 、 輻流式級的結(jié)構(gòu)與特點 汽體的運動方向主要是沿著半徑方向 。 2/222 chc ? 余速損失： 6） 輪周功 （ 率 ） 的 變換形式 1 熱力葉輪機械原理（