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汽輪機(jī)級(jí)的工作原理-資料下載頁(yè)

2024-11-25 22:28本頁(yè)面
  

【正文】 B— 葉柵寬度。 b— 葉柵弦長(zhǎng)。 Δ— 出口邊厚度。 a— 進(jìn)口邊寬度。 a a2— 出口邊寬度。 am— 喉部寬度。 ldbllbtt /,// ??? ?, 分別為相對(duì)節(jié)距、相對(duì)高度、相對(duì)長(zhǎng)度。 Δ a1 a 106 噴嘴葉柵 動(dòng)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。 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。 汽輪機(jī)級(jí)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。 * 亞聲速葉柵 — Ma * 跨聲速葉柵 — Ma∈ [,] * 超聲速葉柵 — Ma 由于超聲速葉柵的工藝性能和變工況性能較差,且亞聲速葉柵可利用其斜切部分的繼續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)超聲速,仍可采用亞聲速葉柵。 2. 汽流出口角 α β2的選擇 ( 1)高壓級(jí):選擇出口角較小的葉型,沖動(dòng)級(jí) α1=1114176。 ,反動(dòng)級(jí) α1=1420176。 。 由于體積流量小,為了不使葉片高度太小,減少端部損失。 ( 2)中、低壓部分:選擇出口角較大的葉型, α1=1317176。 。 由于體積流量大,為了不使葉片高度太大。 3. 葉片個(gè)數(shù)和高度的選擇 氣動(dòng)特性 ?相對(duì)節(jié)距 ?計(jì)算葉片數(shù)目; 強(qiáng)度核算 ?高度。 4. 葉片寬度的選擇 通過(guò)葉片制造工藝和通用性的要求進(jìn)行選擇。 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇 tdz m??108 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 二、葉柵及葉型參數(shù)的選擇 109 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 三、反動(dòng)度的選擇 要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽,必須抑制泵浦效應(yīng)、射汽抽汽效應(yīng),并使隔板的漏汽全部通過(guò)平衡孔流入級(jí)后。 1)根部反動(dòng)度較大時(shí) ( a) 2)根部反動(dòng)度較小甚至為負(fù)時(shí) (b) 3)適當(dāng)?shù)母糠磩?dòng)度 (c) 110 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 三、反動(dòng)度的選擇 要使動(dòng)葉根部不發(fā)生吸汽和漏汽,必須抑制 泵浦效應(yīng) 、射汽抽汽效應(yīng),并使隔板的漏汽全部通過(guò)平衡孔流入級(jí)后。 射汽抽汽效應(yīng) 111 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 已知參數(shù):級(jí)前蒸汽參數(shù) p0、 t0和 c0,級(jí)后壓力 p2和反動(dòng)度( p1可計(jì)算出)。 任務(wù): 1)噴嘴形式的選擇。 2)通流面積和葉片高度的確定。 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。當(dāng) εnεcr時(shí),應(yīng)采用漸縮斜切噴嘴;當(dāng) εnεcr時(shí),仍采用漸縮斜切噴嘴,此時(shí),蒸汽通過(guò)在斜切部分膨脹獲得超聲速汽流;當(dāng) εn,才采用縮放斜切噴嘴,這是因?yàn)榭s放噴嘴加工較困難,且工況效率低,故在汽輪機(jī)中應(yīng)盡量避免采用縮放斜切噴嘴。 112 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 α1g— 動(dòng)葉葉柵葉型進(jìn)口角 113 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 對(duì)于汽輪機(jī)高壓級(jí),采用部分進(jìn)汽可以提高噴嘴高度( l15mm),減少葉高損失,反動(dòng)及一般都采用全周進(jìn)汽 114 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 四、噴嘴葉柵尺寸的確定 帶斜切部分的減縮噴嘴 115 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 五、動(dòng)葉柵尺寸的確定 116 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 五、動(dòng)葉柵尺寸的確定 :動(dòng)葉進(jìn)口高度超過(guò)噴嘴出口高度的那部分高度 rlnb ll ????????能滿足蒸汽沿徑向擴(kuò)散的要求 能減少葉頂?shù)穆? 能避免噴嘴汽流沖擊葉根,減少流動(dòng)損失 制造與安裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)靜葉徑向位置的偏差, 運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)徑向變形的不一致 有利 蓋度較大時(shí),會(huì)產(chǎn)生徑向分速,形成漩渦, 降低效率 影響 不利 39。nbblll???噴 嘴 出 口 高 度動(dòng) 葉 進(jìn) 口 高 度動(dòng) 葉 出 口 高 度tr??????蓋 度頂 部 蓋 度根 部 蓋 度blbl?nl117 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 五、動(dòng)葉柵尺寸的確定 存在最佳蓋度 的影響對(duì) i??的影響大對(duì)無(wú)徑向汽封時(shí), i??的影響小對(duì)有徑向汽封時(shí), i??i?? ? ? ?且 當(dāng) 達(dá) 到 一 定 值 時(shí) , ,118 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 六、其他結(jié)構(gòu)因素的確定 1. 級(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比 2. 級(jí)的間隙(軸向間隙 δ和徑向間隙 δr) nbAAf ???1. 級(jí)的動(dòng)、靜葉柵面積比 119 汽輪機(jī)級(jí)通流部分主要尺寸的確定 12rz?????— 軸 向 間 隙— 徑 向 間 隙— 開(kāi) 式 軸 向 間 隙, — 閉 式 軸 向 間 隙經(jīng)濟(jì)方面:減少軸長(zhǎng),減少葉頂漏氣損失,則 ?z?安全方面:膨脹差 z? 產(chǎn)生摩擦,機(jī)組振動(dòng)以致發(fā)生事故 的影響對(duì)和i??? ?21減小噴嘴出口尾跡的影響,有利于級(jí)效率的提高 增加摩擦 級(jí)的間隙(軸向間隙) ?r?z?1?2?120 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 121 粗糙度 壓力降落快,則汽流加速大,使附面層變薄,摩擦損失減小 壓力降落慢,則汽流加速小,汽流堆積使附面層變薄,摩擦損失增大 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 附面層 附面層摩擦損失、 附面層脫離的渦流損失、 尾跡損失、 沖波損失 122 葉柵氣動(dòng)特性及葉柵損失 內(nèi)弧 背弧 尾跡損失:汽輪機(jī)葉片的出口邊有一定的厚度。當(dāng)汽流沿著內(nèi)弧或背弧向出口邊后緣繞流時(shí),后緣局部曲率很大,氣流在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生極大的轉(zhuǎn)向必定在后緣處產(chǎn)生一個(gè)極大的加速、降壓過(guò)程,隨后又急劇減速、擴(kuò)壓。這樣的繞流條件,對(duì)于有黏性的實(shí)際流體來(lái)說(shuō),必然導(dǎo)致附面層分離,在尾緣后面形成漩渦區(qū),稱為尾跡。 汽輪機(jī)葉片的出口邊有一定的厚度 后緣處產(chǎn)生一個(gè)極大的加速、降壓過(guò)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(dòng)葉柵的進(jìn)出口處、反動(dòng)葉柵的出口處和汽道背弧的某些地方,有時(shí)會(huì)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。 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(méi)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(méi)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(lái)說(shuō),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(kāi)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。 ?變反動(dòng)度( 30%60%) ?整體圍帶葉片、全切削加工;強(qiáng)度好、動(dòng)應(yīng)力低、抗高溫蠕變性能好。 葉根 葉頂汽封 葉型 134 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 全三維葉片級(jí)效率提高 2% 135 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 設(shè)計(jì)特點(diǎn) ◆ 扭葉片整體帶圍帶 高、中和低壓缸中低壓部分所用的葉片 優(yōu)點(diǎn) ◆ 長(zhǎng)葉片的葉型損失減少 ◆ 效率高 葉頂 葉型 葉根 136 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 進(jìn)汽側(cè) 出汽側(cè) 進(jìn)汽側(cè) 出汽側(cè) 縱樹(shù)形葉根 低壓缸扭曲動(dòng)葉片 設(shè)計(jì)特點(diǎn) ◆ 葉片為超音速設(shè)計(jì) 優(yōu)點(diǎn) ◆ 經(jīng)過(guò)優(yōu)化避免了侵蝕 ◆ 效率高 ◆ 成熟設(shè)計(jì) 內(nèi)弧 背弧 137 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 設(shè)計(jì)特點(diǎn) ◆ 沿圓周方向彎曲一致了葉根部可能發(fā)生的分流現(xiàn)象 優(yōu)點(diǎn) ◆ 葉型損失低 ◆ 中空葉型 疏水槽 進(jìn)汽側(cè) 出汽側(cè) 末級(jí)靜葉片 ◆ 疏水槽或用蒸汽加熱而使累計(jì)的凝結(jié)水氣化 138 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 139 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)效率 噴嘴損失 動(dòng)葉損失 余速損失 葉高損失 扇形損失 葉輪摩擦損失 部分進(jìn)汽損失 漏汽損失 濕汽損失 lh???hfh?eh?leakh?xh?bh?2ch?nh?不是每一級(jí)都同時(shí)具有這些所有損失,而是根據(jù)具體情況分別分析計(jì)算其不同的損失。如只有在部分進(jìn)汽的級(jí)才有部分進(jìn)汽損失,工作在濕蒸汽區(qū)的級(jí)才有濕汽損失。 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失 140 1. 葉高損失 將噴嘴和動(dòng)葉中與葉高有關(guān)的損失稱為級(jí)的 葉高損失或叫端部損失 。 當(dāng)葉片較短 ( 一般說(shuō)葉高 l12~15)時(shí) , 葉高損失明顯增加 。 這時(shí) , 必須采用部分進(jìn)汽 。 葉高損失常用下面半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 : 一 . 級(jí)內(nèi)損失 ul hlah ??? uh?)( 2* cbntu hhhhh ??? ?????? 汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)損失和級(jí)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) ,
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