【正文】 dA)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。 ⑵ 非調(diào)節(jié)級：通流面積不隨負(fù)荷變化而改變的級。 ⑴ 調(diào)節(jié)級：通流面積隨負(fù)荷變化而改變的級（如噴嘴調(diào)節(jié)的第一級）。 4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 噴嘴葉柵和動(dòng)葉葉柵可采用相同的葉型； b. 動(dòng)葉前后壓差大，常用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，不用葉輪式； c. 熱慣性大，還需設(shè)置平衡活塞以平衡軸向推力； d. 采用全周進(jìn)汽。 28 概述 三、級的分類 3. 反動(dòng)級 1） Ω= 2） p1p2 ，△ hb=△ ht*=△ hn*。 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 動(dòng)葉為等截面通道 3）流動(dòng)特點(diǎn)： p1=p2 ，△ hb=0, △ ht*=△ hn*， w1=w2 4）效率較低，很少使用。 級的分類 反動(dòng)級 —— 靠反動(dòng)力做功的級 ， 反動(dòng)度大的級 。 2）葉根截面（ root）， 平均截面（ middle）， 頂部截面（ top）， 3） 25 概述 三、級的分類 1. 分類依據(jù)：反動(dòng)度 —— 直接影響葉片形狀的設(shè)計(jì)、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 ⑶ 級的受力： 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?18 余速損失 概述 一、級的工作過程 4. 熱力過程線 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 噴嘴中的能量損失 210t1t2 動(dòng)葉中的能量損失 19 ? 動(dòng)葉理想比焓降： 0202cch? ?01nth h h? ? ?11nth h h? ??01nnh h h h?? ? ? ?12bth h h? ? ?? 滯止比焓差 ： ? 噴嘴理想比焓降： ? 噴嘴損失： ? 噴嘴實(shí)際比焓降： 噴嘴及動(dòng)葉的熱力過程線 22bth h h? ??12bbh h h h?? ? ? ?? 動(dòng)葉損失： ? 動(dòng)葉實(shí)際比焓降： 2222cch? ?? 余速損失： 概述 20 02t t n bh h h h h?? ? ? ? ? ? ?00t t ch h h?? ? ? ?? 級的理想比焓降： ? 級滯止理想比焓降： 汽輪機(jī)的級的熱力過程線 ? 噴嘴滯止理想比焓降： 2u n b ch h h h? ? ? ?? ? ?20u t n b ch h h h h? ? ?? ? ? ? ? ?00n n ch h h?? ? ? ?? 輪周損失： ? 輪周有效比焓降： 概述 21 0 nh?01 1pnh?bh?2 bh?th?0th?02uh?2ch?2p00h0ch?h s hs圖中汽輪機(jī)級的熱力過程 概述 22 ⑴ 沖動(dòng)力（ Fi） ： 從噴嘴流出的高速汽流沖擊在汽輪機(jī)的動(dòng)葉上，給動(dòng)葉施加的力。bh?= bh?11,tp2pnh?bh?17 概 述 一、汽輪機(jī)的級 4. 熱力過程線 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。bh?nh?bh?15 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 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 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。bh?14 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 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 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。bh?= bh?*0* ,0 tp2pnh?bh?13 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 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 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。 10 ? 滯止?fàn)顟B(tài)： 假設(shè)噴嘴進(jìn)口初速滯止為零的狀態(tài) ； ? 滯止參數(shù)： 滯止?fàn)顟B(tài)下的汽流熱力參數(shù)，用上標(biāo)“ 0” 或“ *”來表示； *0*0*0 hvp 、舉例： 200 21 chc ??滯止焓值： 噴嘴前汽流速度 c0所具有的動(dòng)能： 0000*0 21chhchh ????? 概 述 一、汽輪機(jī)的級 4. 熱力過程線 11 概 述 一、汽輪機(jī)的級 4. 熱力過程線 ?理想過程： 無不可逆損失的等熵過程； ?實(shí)際過程： 存在著不可逆摩擦損失，動(dòng)能損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? 3）噴嘴出口狀態(tài)（動(dòng)葉進(jìn)口狀態(tài)， 1狀態(tài)）。 （ 1）四個(gè)狀態(tài)： 1）滯止?fàn)顟B(tài)（ 0*狀態(tài)）。（沖動(dòng)式汽輪機(jī)） w2 w1 特征截面或計(jì)算截面： 噴嘴前： 00； 噴嘴后（動(dòng)葉前）： 11； 動(dòng)葉后： 22。 兩次能量轉(zhuǎn)換： Ⅰ 噴嘴： 蒸汽在噴嘴通道內(nèi)膨脹，把蒸汽部分熱能轉(zhuǎn)換為出口蒸汽動(dòng)能 Ⅱ 動(dòng)葉： 沖動(dòng)力和反動(dòng)力聯(lián)合做功， 推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。 （ 2）蒸汽的流動(dòng)路線：進(jìn)入噴嘴 → 離開噴嘴 → 進(jìn)入動(dòng)葉 → 離開動(dòng)葉。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。 1—軸 2—葉輪 3—?jiǎng)尤~片 4—噴嘴 幾個(gè)基本概念 ? 噴嘴 ： 由固定不動(dòng)的靜葉柵構(gòu)成的蒸汽通道 。 截面： 00 特征截面或計(jì)算截面： 噴嘴前： 00； 噴嘴后（動(dòng)葉前）： 11； 動(dòng)葉后： 22。1 汽輪機(jī)原理 Principle of Steam Turbine 重慶大學(xué)本科課程 授課教師：陳艷容 2 級 —— 由一列噴嘴葉柵 （ 靜葉柵 ） 和其后的一列動(dòng)葉柵構(gòu)成的汽輪機(jī)基本做功單元 。 概 述 一、汽輪機(jī)的級 1. 什么是級 ? 級的結(jié)構(gòu)簡圖 3 4 級 =噴嘴葉柵 +動(dòng)葉柵 概 述 一、汽輪機(jī)的級 2. 級的結(jié)構(gòu) 編號和下標(biāo)： 0,1,2； nnozzle噴嘴， bblade動(dòng)葉。 5 ? 通流部分 ：汽輪機(jī)本體中作功汽流的通道 稱為汽輪機(jī)的通流部分，包括主汽門、調(diào)節(jié)汽門、進(jìn)汽導(dǎo)管、進(jìn)汽室、各級噴嘴和動(dòng)葉及汽輪機(jī)的排汽管。 ? 轉(zhuǎn)子 ： 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。 6 概 述 一、汽輪機(jī)的級 3. 級內(nèi)工作過程 （ 1）功能：推動(dòng)葉輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 7 概 述 一、汽輪機(jī)的級 3. 級內(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。 8 概 述 一、汽輪機(jī)的級 3. 級內(nèi)工作過程 （ 4）工質(zhì)性質(zhì)的變化： 蒸汽通過噴嘴和動(dòng)葉后，其壓力、速度的變化趨勢如圖右圖所示。 0 0 2 2 1 1 9 概 述 一、汽輪機(jī)的級 4. 熱力過程線 反應(yīng)級的做功過程和工質(zhì)的變化特性的 hs曲線。 2）噴嘴進(jìn)口狀態(tài)（ 0狀態(tài)）。 4）動(dòng)葉出口狀態(tài)（ 2狀態(tài)）。 12 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 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 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。bh?= bh?00,tp2pnh?bh?39。bh?= bh?1p*0* ,0 tp*nh?39。bh?= bh?00,tp1pnh?bh?16 （ 2）三類參數(shù)： 1）焓降 —— 物理意義：做功能力 ? 級的滯止理想比焓降 ?級的理想比焓降 ? 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 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。bh?= 11,tp2pnh?bh?39。 ⑵ 反動(dòng)力（ Fr ）： 蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹加速，離開動(dòng)葉通道時(shí)，給動(dòng)葉一個(gè)與汽流運(yùn)動(dòng)方向相反的作用力。 汽輪機(jī)級的受力分析 A B C D E Fi Fr w1 w2 u 蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)膨脹時(shí)對動(dòng)葉的作用力 噴嘴 動(dòng)葉 P0 , h0 c0 α1 u c1 c2 汽輪機(jī)的級 動(dòng)葉通道 F Fu 二、級的反動(dòng)度 概述 23 概述 （ 1）反動(dòng)度的定義 二、級的反動(dòng)度 2. 反動(dòng)度 蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹時(shí)的理想焓降 ?hb， 和在整個(gè)級的滯止理想焓降 ?ht* 之比，即 bnbbnbm hhhhhh????????????***tmb hh ????? ? ** 1 tmn hh ??????—— 噴嘴的滯止理想焓降 24 概述 （ 1）反動(dòng)度的定義 二、級的反動(dòng)度 2. 反動(dòng)度 bnbtbhhhhh?????????**r?m?t?tmr ????? 定義式： （ 2）特征截面 1）由于環(huán)行葉柵的使用，沿著葉高的方向流動(dòng)特性不同。 沖動(dòng)級 —— 靠沖動(dòng)力做功的級 ， 反動(dòng)度小的級 。 26 概述 三、級的分類 2. 沖動(dòng)級 （ 1）純沖動(dòng)級 1） Ω=0，蒸汽只在噴嘴中膨脹，而在動(dòng)葉中不膨脹，只改變流動(dòng)方向。 27 概述 三、級的分類 2. 沖動(dòng)級 （ 2）帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級 1） Ω∈ (0,)，一般而言 Ω ∈ [,] 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： a. 動(dòng)葉柵截面形狀近似對稱； b. 噴嘴前后壓差大，為了減少泄漏常用隔板結(jié)構(gòu)和隔板汽封； c. 動(dòng)葉柵前后壓差小，軸向受力不大，采用葉輪式。 3）效率比沖動(dòng)級高，但是工作能力較小。 29 概述 壓力及流速變化曲線 三、級的分類 3