【正文】 嘴前后壓力比 47 和噴嘴出口截面積 3. 噴嘴流量計(jì)算 1） 噴嘴理想流量 )( nnt fG ??*0*0 vp 、tGnA**n**kknt c r vpAvp)k(kAG 00001112 ?????? 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 *2 / ( 1 ) /0*02()1k k kt n n npkGAkv ??????? ???當(dāng)噴嘴前的參數(shù) 通過噴嘴的流量 只取決于噴嘴前后壓力比 一定時(shí)， n?令 可求得最大流量時(shí)的壓力比 nckkn k ?? ?????????? 1120?nntddG?臨界壓力比 噴嘴的臨界流量 =噴嘴所能通過的最大流量。 ⑵ 速度級(jí) (復(fù)速級(jí) )： 動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能在一級(jí)多列動(dòng)葉柵中完成 ? 特點(diǎn)： ?有兩列動(dòng)葉柵的速度級(jí)稱為雙列級(jí)或復(fù)速級(jí) ?復(fù)速級(jí)由一列噴嘴、一列導(dǎo)向葉柵核兩列動(dòng)葉柵組成 ?復(fù)速級(jí)都是 沖動(dòng)式的， 帶有一定的反動(dòng)度（提高效率） ?做功能力大（較 單列級(jí)而言 ），通常在一級(jí)內(nèi)要求承擔(dān)很大焓降時(shí)采用； 概述 四、級(jí)的其他分類方法 33 概述 四、級(jí)的其他分類方法 2．單列級(jí)和速度級(jí) 34 級(jí)的類型和特點(diǎn)小結(jié) 反動(dòng)度 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 做功能力（焓降） 效率 純沖動(dòng)級(jí) Ωm=0 隔板葉輪型 較高 較低 反動(dòng)級(jí) Ωm= 轉(zhuǎn)鼓型 最低 最高 沖動(dòng)級(jí) Ωm=～ 隔板葉輪型 較低 較高 復(fù)速級(jí) Ωm=～ 隔板葉輪型 最高 最低 概述 35 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 一、級(jí)內(nèi)模型的簡(jiǎn)化和基本方程式 1．模型常用簡(jiǎn)化假設(shè) 實(shí)際過程 簡(jiǎn)化過程 粘性流體 理想流體 三元流動(dòng) 一元流動(dòng) 可壓縮性 有時(shí)假設(shè)為不可壓縮流體 不絕熱 絕熱 不穩(wěn)定過程 穩(wěn)定過程 一元穩(wěn)定等比熵流動(dòng)的模型 36 1） 連 續(xù) 方 程 式 2） 能 量 方 程 式 3） 狀 態(tài) 及 過 程 方 程 式 4） 動(dòng) 量 方 程 式 5） 氣 動(dòng) 方 程 式 . c o n s tvcAAcG ??? ?Wchch ???? 22211200RTpv ? .c o n s tpv k ?0c d cdp ???acMa ??? k v ppka? 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 一、級(jí)內(nèi)模型的簡(jiǎn)化和基本方程式 2. 基本方程 0??? ??dcdcAdA37 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 dxdcAG ?? 0??? ??dcdcAdA)cdcd(cdccdcdAdA 1??????? ????0?? cd cdp? dpc d c???1)1()1( 2 ?????? cdpdcdcdccc d cdpdcdcAdA ???ddpa ?acMa ? )1( 2 ?? MacdcAdA1．汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關(guān)系 以下導(dǎo)數(shù)項(xiàng)為對(duì)流動(dòng)方向求導(dǎo)即 ，略去 dx. （ 1）基本方程 連續(xù)性方程： 則有： 由動(dòng)量方程 38 d. Ma=1時(shí)（ 噴嘴內(nèi)汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲?）： 噴嘴截面積達(dá)最小值， 稱為 臨界截面或喉部 c. Ma1時(shí)（超音速流動(dòng)）： 汽道的截面積隨著汽流加速而逐漸增大， 即需要采用漸擴(kuò)噴嘴。 28 概述 三、級(jí)的分類 3. 反動(dòng)級(jí) 1） Ω= 2） p1p2 ，△ hb=△ ht*=△ hn*。 ⑶ 級(jí)的受力： 沖動(dòng)力和反動(dòng)力的合力 F作用在動(dòng)葉柵上，其在輪周方向上的分力 Fu使動(dòng)葉柵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生機(jī)械功。bh?14 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級(jí)的滯止理想比焓降 ?級(jí)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(dòng)葉的理想比焓降 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 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(dòng)葉損失 在實(shí)際研究中常認(rèn)為 bh? 39。 （ 1）四個(gè)狀態(tài)： 1）滯止?fàn)顟B(tài)（ 0*狀態(tài)）。動(dòng)葉裝在轉(zhuǎn)軸上，與葉輪及轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 1. 什么是級(jí) ? 級(jí)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3 4 級(jí) =噴嘴葉柵 +動(dòng)葉柵 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 2. 級(jí)的結(jié)構(gòu) 編號(hào)和下標(biāo)： 0,1,2； nnozzle噴嘴， bblade動(dòng)葉。 7 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 3. 級(jí)內(nèi)工作過程 （ 3）能量轉(zhuǎn)換：在噴嘴中將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在動(dòng)葉中將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 4）動(dòng)葉出口狀態(tài)（ 2狀態(tài)）。bh?= bh?00,tp1pnh?bh?16 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級(jí)的滯止理想比焓降 ?級(jí)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(dòng)葉的理想比焓降 概 述 一、汽輪機(jī)的級(jí) 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(dòng)葉損失 在實(shí)際研究中常認(rèn)為 bh? 39。 沖動(dòng)級(jí) —— 靠沖動(dòng)力做功的級(jí) ， 反動(dòng)度小的級(jí) 。 29 概述 壓力及流速變化曲線 三、級(jí)的分類 30 概述 三、級(jí)的分類 熱力過程線 31 調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié)級(jí)：按級(jí)的通流面積是否隨負(fù)荷大小而變來劃分。 在噴嘴中要進(jìn)行膨脹加速，所以 39 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 (3) 蒸汽在噴嘴中流動(dòng)時(shí)各項(xiàng)參數(shù)沿汽道的變化規(guī)律 汽流速度、壓力、截面積、音速沿流動(dòng)反向的變化規(guī)律 40 crcrcr vkpvpkkc ???*0*012（ 4） 噴嘴中汽流的臨界狀態(tài) 1*0 )12( ???kkcr kppcrcrcr cvp 、 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 ?臨界參數(shù) : 1. 臨界速度 2. 臨界壓力 1*0)12( ???? kkcrcrkpp??臨界狀態(tài)：汽流速度等于當(dāng)?shù)匾羲俚臓顟B(tài)，此時(shí)的汽流參數(shù)稱為臨界參數(shù) (cr) 二、蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)過程 3. 臨界壓比： 臨界壓力與滯止初壓之比 5460 .cr ??5 7 ?cr?)( xfcr ??對(duì)過熱蒸汽 k=， 對(duì)干飽和蒸汽 k=， 對(duì)濕蒸汽 k=+， K一定，臨界速度只與蒸汽的初參數(shù)有關(guān) 41 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 1．汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關(guān)系 （ 5） 超音速的形成 a. 縮放噴嘴 b. 在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)中，絕大部分噴嘴為漸縮噴嘴，對(duì)于在出口帶斜切部分的漸縮噴嘴，汽流在斜切部分可達(dá)到超聲速。 令 ，則有 3)通過噴嘴的實(shí)際流量 tttnn GcAcAG111111 ?????? ???3. 噴嘴流量計(jì)算 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 50 3. 噴嘴流量計(jì)算 （ 3） 通過噴嘴的實(shí)際流量的計(jì)算 11 0 . 9 7tnvv ??? ? ?當(dāng) 噴 嘴 在 過 熱 區(qū) 工 作 時(shí) ， 即 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 考慮了流量系數(shù)后，實(shí)際臨界流量公式為： *0*RTpAGncr ? 實(shí)驗(yàn)得到的流量系數(shù)曲線 11/ 1 , , 2t n nvv ? ? ?? ? ?當(dāng) 噴 嘴 在 濕 蒸 汽 區(qū) 工 作 時(shí) ，會(huì) 出 現(xiàn) 過 飽 和 現(xiàn) 象 ，即51 3. 噴嘴流量計(jì)算 （ 4） 彭臺(tái)門系數(shù) 蒸汽在級(jí)內(nèi)的流動(dòng)過程 對(duì)于 亞臨界流動(dòng) ， ?1,對(duì)于 臨界流動(dòng) ， ?=1。 脹的極限工況： 最后一條特性線與 AC重合時(shí)的工況。 65 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 3. 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形 為了分析和應(yīng)用方便，在汽輪機(jī)級(jí)的計(jì)算時(shí)，常將動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形的頂點(diǎn)移動(dòng)到同一點(diǎn)上。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。 ? （一）純沖動(dòng)級(jí)的最佳速度比 ? ： 對(duì)純沖動(dòng)級(jí)， 。 ? 求解方法：函數(shù)求極值法和速度三角形法。 02222 Ecc ??隨速度比的增大先逐漸減小，達(dá)到最小值后又逐漸增大。 l— 葉片高度。 B— 葉柵寬度。 前緣點(diǎn) 后緣點(diǎn) 2）汽流相關(guān)參數(shù) α0、 α1— 噴嘴葉柵進(jìn)口汽流角、出口汽流角 β1 、 β2 — 動(dòng)葉葉柵進(jìn)口汽流、出口汽流角 αs、 βs — 葉柵的安裝角 α0g、 β1g— 噴嘴葉柵葉型進(jìn)口角、葉型出口角 α1g、 β2g— 動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角、葉型出口角。 。 2）通流面積和葉片高度的確定。 后緣 123 1. 2. 補(bǔ)償流動(dòng)損失 主流區(qū)內(nèi)，橫向壓差和離心力平衡，所以沒有橫向流動(dòng)； 附面層中，流速小，離心力不足以平衡橫向壓差，所以存在由葉型腹面向背面的 橫向流動(dòng) 補(bǔ)償流動(dòng) 局部干擾主流流向 3. 對(duì)渦流動(dòng)損失 比重最大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 124 2. 補(bǔ)償流動(dòng)損失 主流區(qū)內(nèi)，橫向壓差和離心力平衡，所以沒有橫向流動(dòng)； 附面層中，流速小，離心力不足以平衡橫向壓差，所以存在由葉型腹面向背面的 橫向流動(dòng) 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 腹面的壓力大于背面壓力 補(bǔ)償流動(dòng) 局部干擾主流流向 125 3. 對(duì)渦流動(dòng)損失 比重最大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 126 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 127 ?t 擴(kuò)壓范圍 流動(dòng)惡化 ?p??t尾跡損失 ?p?葉型損失 三、影響葉柵損失的因素 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 btt /?（一）影響葉型損失的因素 128 epn ??? ??時(shí)，crll ? 的增大而減小的比重隨著 le ?? /端部損失 l、相對(duì)葉高1 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 （二）影響端部損失的因素 l / b?l度最主要的因素是相對(duì)高時(shí)，crll ? 上下兩端漩渦重疊、干擾、強(qiáng)化，使整個(gè)動(dòng)葉柵通道充滿漩渦 ?端部損失增大 129 影響葉柵通流能力和做功能力 四、葉柵的出口汽流角 大均會(huì)導(dǎo)致出口汽流角增）的增大（或和安裝角相對(duì)節(jié)距?22t ??影響出口汽流角的因素： 沖角對(duì)汽流出口角的影響： 沖動(dòng)式葉柵的正沖角增大，才使葉柵的壓力分布明顯惡化，背弧擴(kuò)壓段增大，分離點(diǎn)前移，迫使汽流脫離葉型背面 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 沖角一般對(duì)汽流出口角的影響不大 130 m in)()( popMa ?????????摩擦損失附面層變薄加快沿汽流方向 pMa時(shí)：opMaMa )(?時(shí)：opMaMa )(??????pMa?沖波損失局部超音速氣流的關(guān)系Ma?2? 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 五、馬赫數(shù)對(duì)葉柵特性的影響 存在一個(gè)葉型損失系數(shù)最小的最佳馬赫數(shù) 總的來說，馬赫數(shù)對(duì)汽流出口角的影響不大 131 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （一）采用后加載葉型 （ 2）最大氣動(dòng)負(fù)荷位置明顯相下游方向移動(dòng) （ 1）葉型前緣對(duì)氣流角變化不敏感，具有較大的沖角適應(yīng)性 （ 3）擴(kuò)壓區(qū)僅在靠近尾緣處才開始，控制并減弱了附面層的增長(zhǎng)與堆積 （ 4）后部具有比較薄的尾緣，有利于降低葉型損失 132 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （一）采用彎扭葉片 整體帶圍帶的圓柱形葉片 葉頂 葉型 葉根 整體帶圍帶的扭葉片 133 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 六、減少葉柵損失的方法 （二）采用彎扭葉片 ?所有的高中低葉片級(jí)（除末三級(jí)）均為彎扭的馬刀型動(dòng)、靜葉片