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工學(xué)]汽輪機(jī)原理講稿第01章(完整版)

2025-02-23 19:41上一頁面

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【正文】 為了方便 , 通常將 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形繪制成一起 。為了計(jì)算蒸汽作功大小 , 必須確定動(dòng)葉柵進(jìn)出口汽流速度的變化 。 這樣 , 實(shí)際噴嘴由兩部分所組成:一部分是漸縮部分 ABDE, AB為最小截面處 。 當(dāng)噴嘴前后壓力比小于臨界壓力比時(shí) , 流量保持最大值不變 , 如 AB所示 。 dxdccMdxdAA1)1(1 2 ??汽流能夠在噴嘴中加速的條件: ( 1) Ma 1:漸縮噴嘴 ( 2) Ma 1:漸擴(kuò)噴嘴 ( 3) Ma =1:縮放噴嘴 41 ( 四 ) 噴 嘴 流 量 計(jì) 算 1, 噴嘴的理想流量 計(jì)算 噴嘴的理想流量 可用下式計(jì)算 : 式中 , 噴嘴出口處截面積 , (m) 。 臨界壓力與初壓之比稱為 臨界壓力比 , 用 表示: ( 1 24 ) 對(duì)于 過熱蒸汽 ( k=)則 =。 則根據(jù)能量方程式 , 則 對(duì)于 過熱蒸汽 , 可近似看做理想氣體 , 則上式可寫成: 211200 2121 ChCh ???)(1)(21 1100102221 vpvpk khhCC ??????36 噴嘴出口汽流速度計(jì)算 ?噴嘴出口的汽流理想速度 (一 ) 噴嘴內(nèi)流動(dòng)分析 ?噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 20101 )(2 chhc tt ???0* 0 1‘ p1 p0* p0 h1 Δhn* Δhn ΔhC0 h0* h1t 1 h0 tcc 11 ??*1 2 nt hc ???噴嘴損失 *22212121 )1()1(21)(21 nttn hccch ??????? ????噴嘴能量損失系數(shù) )1( 2* ??? ????nnn hh37 2, 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 實(shí)際流動(dòng)是有損失的 , 汽流實(shí)際速度小于汽流理想速度 。 反動(dòng)級(jí)是在沖動(dòng)力和反動(dòng)力同時(shí)作用下作功 。 對(duì)于純沖動(dòng)級(jí)來說 , = 、 = 0 、 = ,蒸汽流出動(dòng)葉的速度 C ,具有一定的動(dòng)能 C未被利用而損失 , 稱這種損失為 余速損失 , 用 表示 。 25 26 3,沖動(dòng)級(jí): 當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí),由于受到動(dòng)葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向,因而產(chǎn)生離心力,離心力作用于葉片上,被稱為 沖動(dòng)力 。 2180。C。通常稱這種級(jí)為反動(dòng)級(jí)。 復(fù)速級(jí)具有作功能力大的特點(diǎn) 。 3. 蒸汽在葉柵通道的流動(dòng)是絕熱流動(dòng) : 即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)與外界沒有熱交換 。當(dāng)汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí) , 則稱此時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)為 臨界狀態(tài) 。 根據(jù)上述分析可知 , 簡單的漸縮噴嘴是得不到超音速汽流的 。 它們的關(guān)系如 圖 111中 ABC曲線所示 。 考慮了流量系數(shù)之后 , 通過噴嘴的實(shí)際流量為: 對(duì)于 過熱蒸汽 : 對(duì)于 飽和蒸汽 : 另外還可以用單一的計(jì)算公式表示: (1 42 ) 其中 , ?稱為 彭臺(tái)們系數(shù) 。從噴嘴流出的汽流與動(dòng)葉運(yùn)動(dòng)方向成一角度 (稱為噴嘴出汽角 )。 如圖所示 , 蒸汽最后以相對(duì)速度 ( 動(dòng)葉出汽角 ) 流出動(dòng)葉通道 。 輪周功率為圓周分力和圓周速度的乘積: 或者 , (J / s ) 用 G除以上二式 , 得到每 1kq蒸汽所作出的輪周功 。圖中, 稱為 級(jí)的輪周有效焓降 : ( 1 76 ) 53 作業(yè)與思考題 : 已知機(jī)組某級(jí)級(jí)前壓力 = ,溫度 =340 ;級(jí)后蒸汽壓力為 = 。 13 汽輪機(jī)級(jí)的輪周效率和最佳速度比 蒸汽在級(jí)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 。 這里從 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形 上來分析 。 速度比的取值直接影響汽輪機(jī)的效率和作功能力 。若排汽動(dòng)能全部利用,試求級(jí)的有效焓降和輪周效率。 ?當(dāng)噴嘴前后壓力比小于 , 則必須選用縮放噴嘴 。 噴嘴出口汽流理想速度 (m / s )。 噴嘴喉部截面積和葉高分別為: 噴嘴出口 汽流偏轉(zhuǎn)角 由下式確定: ( 1121 ) 上式中 , 噴嘴喉部截面處的比容; 噴嘴臨界速度 。 ; 復(fù)速級(jí)幾何的參數(shù)可按上述方法計(jì)算,但復(fù)速級(jí)的噴嘴出汽角比單列級(jí)大一些,一般, 。5~3( 0 1 201 1012 ?????? ??????66 (四) 沖動(dòng)級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的合理選用 : 純沖動(dòng)級(jí)具有作功能力大的特點(diǎn) , 但其效率較低 。 面 積 比 隨 著 反 動(dòng) 度 的 增 加 而 減 小 。 1— 6 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 前 面 提 到 的 噴 嘴 損 失 、 動(dòng) 葉 損 失 、 余 速 損 失 都 是 級(jí) 內(nèi) 損 失 。 ul hlah ??? uh? uh? )( 2* cbnt hhhh ??? ????73 2 , 扇 形 損 失 由 于 汽 輪 機(jī) 的 葉 柵 是 安 裝 在 葉 輪 上 的 , 呈 環(huán) 形 。 ??h0Eh ?? ?? ?2)1(?? ? ?bb ld /??2)1( ?? ? ?74 3, 葉 輪 摩 擦 損 失 fh?由 于 蒸 汽 粘 性 , 葉 輪 在 汽 室 中 作 高 速 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) , 存 在 著 葉 輪 輪 面 與 蒸 汽 及 蒸 汽 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 的 摩 擦 。 “ 鼓 風(fēng) ” 損 失 發(fā) 生 在 沒 有 噴 嘴 葉 片 的 弧 段 內(nèi) 。 Z 噴 嘴 組 數(shù) ; C 經(jīng) 驗(yàn) 系 數(shù) , 單 列 級(jí) , C = 0 . 0 12 , 雙 列 級(jí) , C = 。 為 了 解 決 這 一 問 題 , 要 在 葉 輪 盤 上 開 設(shè) 平 衡 孔 , 以 便 讓 隔 板 漏 汽 從 平 衡 孔 漏 出 , 而 不 干 擾 主 流 。 由 于 壓 差 的 作 用 , 有 間 隙 存 在 , 就會(huì)漏汽 如 圖 1 53 所 示 。 “ 斥 汽 損 失 ” 發(fā) 生 在 安 裝 有 噴 嘴 葉 片 的 弧 段 內(nèi) 。 同 時(shí) , 靠 近 葉 輪 輪 面 側(cè) 的 蒸 汽 質(zhì) 點(diǎn) 隨 葉 輪 一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) , 受 到 離 心 力作 用 而 產(chǎn) 生 徑 向 運(yùn) 動(dòng) 。 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) , 只 有 在 平 均 直 徑 處 , 設(shè) 計(jì) 條 件 才 能 得 到 滿 足 。 當(dāng) 然 , 不 是 每 一 都 同 時(shí) 具 有 這 所 有 損 失 , 而 是 根 據(jù) 具 體 情 況 分 別 分 析 計(jì) 算 其 不 同 的 損 失 。 1— 5 葉柵試驗(yàn)與葉柵損失 這里 , 只簡單介紹葉柵幾何特性 一 , 葉柵幾何特性 1, 葉型 、 型線 :葉片截面的形狀 、 周線分別稱為葉型 、 型線; 2, 等截面葉片和變截面葉片 :葉型及面積沿葉高不變的葉片稱為等截面葉片 , 反之為變截面葉片 。 這是因?yàn)?, 采用適當(dāng)?shù)姆磩?dòng)度 , 可以提高動(dòng)葉的速度系數(shù) ?, 以減小動(dòng)葉損失;也可以減小動(dòng)葉根部軸向間隙中由于吸汽而產(chǎn)生的附加損失 。為此,復(fù)速級(jí)必須適當(dāng)?shù)夭捎梅磩?dòng)度以滿足通流部分光滑變化。 ?? ncr ??*0*0m in /)( vpGAn ?1m ins i n)(?? mnn deAl ?tcrcrtCvCv11111 s i n)s i n ( ??? ??crvcrC64 ( 三 ) 動(dòng)葉柵幾何參數(shù)的確定 動(dòng)葉柵幾何參數(shù)的計(jì)算方法和靜葉柵相似。當(dāng)級(jí)為 全周進(jìn)汽時(shí) , ( 為級(jí)的平均直徑)。 0p 0t 2p n 0cmd m?n?n?n?n?60 2, 動(dòng)葉柵型式的選擇 動(dòng)葉柵型式的選擇的方法和靜葉柵相似 。又知?jiǎng)尤~出汽角比進(jìn)汽角小 3 ,級(jí)的流量 G=,試求蒸汽作用在動(dòng)葉片上的切向力 ,輪周功率 和輪周效率 ,并畫出級(jí)的速度三角形。 2c2c2c1c2c opx)( 1aa cuxcux ?? 或111c1c57 二 ,輪 周 效 率 與 速 度 比 的 關(guān) 系 ( 1) 對(duì)于不考慮余速利用的純沖動(dòng)級(jí) : 其最佳速度比是: 或 一般來說 , 對(duì)于 反動(dòng)度不為零的沖動(dòng)級(jí) , ~; 當(dāng) 考慮余速利用的中間級(jí) , 。 其中 , 圖 b,動(dòng)葉出口速度 剛好為軸向排汽 , 其余速損失最少 。 一 , 輪周效率與速度比 1, 輪周效率 :蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)所作出輪周功 與它在級(jí)內(nèi)所具有的理想能量 之比稱為級(jí)的輪周效率 ,即
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