【文章內(nèi)容簡介】 力與噴嘴背壓相等，斜切部分不膨脹 ,只起導(dǎo)向作用 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。且汽流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,噴嘴汽流偏轉(zhuǎn)角 δ1。 脹的極限工況： 最后一條特性線與 AC重合時(shí)的工況。 偏轉(zhuǎn)的原因：圖 117（ b） 。 56 可利用連續(xù)性方程求解，即通過最小截面的流量應(yīng)與出口截面的流量相等。 最小截面： ? ? 1111 s i ns i n ?????ttcrcrcc??出口截面 : crcrnncrcrnctlcAG???1s i n??? ? ttnnttnctlcAG11111s i n ?????????在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，ln?ln180。， 所以： 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 貝爾公式 57 ? ?kknknkkkk11111111112s i ns i n???????????????????對等熵流動(dòng)，有以下等式成立： k1n1k1k1ncrk1t1crt1cr1k2pp ?? ???????????????????????????????? ? ??????????????k1knt1cr11k1kcc所以： 蒸汽在級內(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。 ? 目標(biāo)：確定蒸汽在動(dòng)葉通道進(jìn)口和出口的速度變化與所做功的定量關(guān)系。 ? 一、動(dòng)葉柵的進(jìn)出口速度三角形 ? 絕對速度 c：蒸汽相對于噴嘴的速度； ? 相對速度 w：蒸汽相對于動(dòng)葉的速度； ? 圓周速度 u：葉輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度。 60ndu m?? uwc ??? ?? 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 1c1?1?1wu2?2cu2w2?61 三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 1c 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 1. 動(dòng)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(dòng)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(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 2. 動(dòng)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(dòng)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(dòng)葉與噴嘴的不同之處是動(dòng)葉本身以圓周速度 u運(yùn)動(dòng) 把坐標(biāo)建立在動(dòng)葉上，把蒸汽參數(shù)以對動(dòng)葉的相對參數(shù)表示 理想相對速度 實(shí)際相對速度 ?——?jiǎng)尤~速度系數(shù) 汽流速度的計(jì)算 設(shè)蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)為等比熵流動(dòng) ? ? ? ? 02021020211 2222 nnttt hchhhchhc ??????????0210212 222 btmbt hwhwhw ?????????022 2 bt hww ??? ??三、蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng) 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 蒸汽在動(dòng)葉柵中的熱力過程 64 動(dòng)葉速度系數(shù)與動(dòng)葉高度、級的反動(dòng)度、葉型、動(dòng)葉片的表面粗糙度等因素有關(guān) 在計(jì)算時(shí)， ? 通常取 ? = ~。 65 三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(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。 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 ? = ~。 22 hh t升到*22222 )1()(21 btb hWWh ???????*bb hh ?? 與2* 1 ??? ???? bbbhh三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 ?—— 動(dòng)葉速度系數(shù) 67 在多級汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級所利用，其利用程度可用 余速利用系數(shù) ?表示， ? =0~1之間。 通常：調(diào)節(jié)級和排汽級 → ? =0 抽汽級 → ? =0~ 中間級 → ? =1 222 21 Chc ??三 . 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)過程 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 5. 余速損失 蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對速度 c2 離開動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為 余速損失 ： 1c1?1?1wu2?2cu2w2??的大小將影響到下一級的滯止?fàn)顟B(tài)點(diǎn) 68 考慮了噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失之后，汽輪機(jī)的級在 hs圖上的過程曲線如圖所示。 級的輪周有效焓降： 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。如圖所示。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 四 . 輪周功率 70 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。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。則， ? ?2211 co sco s ?? ccGF u ??? ?2211 c o sc o s ?? wwGF u ??? ? ? ?212211 s i ns i n ppAwwGF zz ???? ??? ? ? ?212211 s i ns i n ppAccGF zz ???? ??或 或 蒸汽對動(dòng)葉片的總作用力 Fb為： 22zub FFF ?? 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)過程 四 . 輪周功率 71 單位時(shí)間內(nèi)圓周力 Fu在動(dòng)葉片上所做的功，它等于 圓周力 Fu與 動(dòng)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(dòng)過程 四 . 輪周功率 72 蒸汽在級內(nèi)的流動(dòng)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(dòng)級：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較大，所以 β1 和 β2較小，作功能力較大 反動(dòng)級：由于動(dòng)葉轉(zhuǎn)折較沖動(dòng)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(dòng)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(dòng)葉通道的能量 ——蒸汽帶出動(dòng)葉通道的能量 ——蒸汽在動(dòng)葉通道中因理想焓降 而造成的實(shí)際動(dòng)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 。 為了描述蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的完善程度 ， 通常用各種不同的效率來加以說明 。 001EhEP uuu????一 . 輪周效率與速度比 1. 輪周效率 ：蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)所作出輪周功 與它在級內(nèi)所具有的理想能量 之比稱為級的輪周效率 ,即 0E1uP21*2212000 22 ctt hhchcE ???? ??????? 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 2. 級的理想能量 ：一般來說，級的理想能量是級的理想焓降、進(jìn)入本級的動(dòng)能和本級余速動(dòng)能被下一級所利用部分的代數(shù)和，即： 級的滯止理想焓降減去被下一級利用的余速動(dòng)能 75 ：為了研究方便，引入一個(gè)級的理想速度 Ca 2**21abnt Chhh ?????? 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 2. 級的理想能量 : 一 . 輪周效率與速度比 21*2212000 22 ctt hhchcE ???? ???????余速利用系數(shù) ? ?0—— 本級利用上級余速動(dòng)能的份額 ?1—— 本級余速動(dòng)能被下一級利用的份額 *2 ta hC ??221 22120CCEa ??? 76 ： 22122211 )c o sc o s(20 CCCCuaEPuul?