【正文】 流理想速度 在進(jìn)行噴嘴流動(dòng)計(jì)算時(shí)，噴嘴前的參數(shù)是已知條件。22 2，臨界壓力，臨界壓力 臨界壓力表達(dá)式為： 對(duì)于等熵膨脹過程來說，有 ，則上式為 上式表明，臨界壓力只與 等熵指數(shù) κ和 初壓 有關(guān)。這時(shí)的參數(shù)為 臨界參數(shù) ，用 等表示。 2021 臨界速度 在膨脹過程中，到某一截面會(huì)出現(xiàn)汽流速度等于 當(dāng)?shù)匾羲?。（ 3） 當(dāng)汽流速度在噴嘴某截面上剛好等于音速 ，即 M=1， dA/dx =0。（ 1） 當(dāng)汽流速度小于音速 ，即 M1時(shí)，若要使汽流能繼續(xù)加速， 即 dc/dx0，則必須 dA/dx 0，即漸縮噴嘴。1819二、蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)過程（一）汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關(guān)系根據(jù)連續(xù)方程式、動(dòng)量方程式、等熵過程方程，綜合可得：M是馬赫數(shù) (M= c/a )。 ：即蒸汽在葉柵通道中流動(dòng)時(shí)，其參數(shù)只沿流動(dòng)方向變化，而在與流動(dòng)方向相垂直的截面上不變化。16一、基本假設(shè)和基本方程式二、蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)過程三、蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換過程17第二節(jié) 蒸汽在噴嘴中的能量轉(zhuǎn)換過程 一、基本假設(shè)和基本方程式 流過葉柵通道的蒸汽是具有粘性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定三元流的實(shí)際流體。 調(diào)節(jié)級(jí)是汽缸中 溫度最高、壓力最高、做功量最大 的級(jí)，又是 部分進(jìn)汽 ，所以，對(duì)其溫度、壓力要嚴(yán)格監(jiān)控，防止超標(biāo)造成危害。用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)負(fù)荷的機(jī)組是 節(jié)流調(diào)節(jié)機(jī)組 ，其第一級(jí)噴嘴是全部投入的，不起調(diào)節(jié)作用，當(dāng)然也不是調(diào)節(jié)級(jí)。二者另一個(gè)不同點(diǎn)：調(diào)節(jié)級(jí)總是做成 部分進(jìn)汽 ，而非調(diào)節(jié)級(jí)可以是 全周進(jìn)汽，也可以是部分進(jìn)汽 。一般中小汽輪機(jī)用 復(fù)速級(jí) 作為調(diào)節(jié)級(jí)，大型汽輪機(jī)常用 單列沖動(dòng)級(jí) 作為調(diào)節(jié)級(jí)。如噴管調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的第一級(jí)。1314（三）調(diào)節(jié)級(jí)和非調(diào)節(jié)級(jí) 按 通流面積是否隨負(fù)荷大小改變 ，可將汽輪機(jī)的級(jí)分為調(diào)節(jié)級(jí) (governing stage)和非調(diào)節(jié)級(jí)。 做功能力很大，但效率低 。采用最多的是雙列速度級(jí)，又稱 復(fù)速級(jí) ?？梢允请p列或多列的。可以是沖動(dòng)級(jí)，也可以是反動(dòng)級(jí)。 壓力級(jí) ：蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子機(jī)械能的過程在級(jí)內(nèi) 只進(jìn)行一次 的級(jí)。反動(dòng)級(jí)因動(dòng)葉片前后存在壓力差，為了避免過大的級(jí)內(nèi)損失，一般 不采用部分進(jìn)汽，而采用全周進(jìn)汽。為了減少蒸汽漏泄量應(yīng)盡量減小徑向間隙。噴嘴葉片直接安裝在汽缸內(nèi)壁，使級(jí)的軸向尺寸減小。1011反動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)特點(diǎn) ：噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵可以采用相同的葉型， 構(gòu)成相似的噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵通道 ，因而可以降低汽輪機(jī)的制造成本。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：動(dòng)葉葉型與噴管葉型相同 。蒸汽在噴管和動(dòng)葉通道中的膨脹程度相等。但是噴嘴葉柵前后存在較大的壓力差，為了減少噴嘴葉柵與軸之間間隙的漏汽量，要盡量減小間隙的直徑，所以設(shè)計(jì)為 隔板結(jié)構(gòu) ，把噴嘴裝在隔板的外環(huán)上，在隔板的內(nèi)孔裝有汽封片。因?yàn)閯?dòng)葉柵前后壓力相差較小，沒有太大的軸向力作用在轉(zhuǎn)子上，所以沖動(dòng)式汽輪機(jī)可以采用質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊的 輪盤式轉(zhuǎn)子 。 做功能力 比反動(dòng)級(jí)大，效率 比純沖動(dòng)級(jí)高。 Ωm=0的級(jí)叫 純沖動(dòng)級(jí) ，蒸汽只在噴管葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中不膨脹而只改變其流動(dòng)方向。三、汽輪機(jī)級(jí)的類型及特點(diǎn)（一）沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí) 按 蒸汽在動(dòng)葉通道內(nèi)膨脹程度不同 ，即反動(dòng)度的大小不同，軸流式級(jí)可分為沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)。實(shí)際上，級(jí)的反動(dòng)度沿葉高是增大的。反動(dòng)度等于蒸汽在動(dòng)葉通道中膨脹時(shí)的焓降和在整個(gè)級(jí)的理想焓降之比，即7 蒸汽參數(shù)隨葉高變化，即比焓降也沿葉高變化，因此級(jí)的反動(dòng)度也隨葉高變化。蒸汽通過這種級(jí)，兩種力同時(shí)作功。這時(shí)蒸汽在汽輪機(jī)的級(jí)所作的機(jī)械功等于蒸汽微團(tuán)流進(jìn)、流出動(dòng)葉通道時(shí)其動(dòng)能的變化量 。通過沖動(dòng)和反動(dòng)兩種作用實(shí)現(xiàn)?！镀啓C(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課件（ 4）4 汽輪機(jī)的工作原理 汽輪機(jī)的級(jí) ：是由一組安裝在噴嘴汽室或隔板上的靜葉柵和一組安裝在葉輪上的動(dòng)葉柵所組成，它是汽輪機(jī) 作功的最小單元 。 級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 ：具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機(jī)的級(jí)時(shí)，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的 熱能 轉(zhuǎn)化為高速汽流的 動(dòng)能 ，然后進(jìn)入動(dòng)葉通道，在其中改變方向或者既改變方向同時(shí)又膨脹加速，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第一節(jié) 級(jí)的一般概念 一、汽輪機(jī)的級(jí)、級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程3汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子（含動(dòng)葉柵）4蒸汽在級(jí)中做功的熱力過程線5 沖動(dòng)作用原理 (impulse):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 。 反動(dòng)作用原理 (reaction):當(dāng)汽流通過動(dòng)葉通道時(shí)，一方面要改變方向，同時(shí)還要膨脹加速，前者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)力，后者會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)反作用力，即 反動(dòng)力 。6蒸汽對(duì)于動(dòng)葉柵的作用力二、 反動(dòng)度 為了描述蒸汽通過汽輪機(jī)某一級(jí)時(shí)在動(dòng)葉通道中的膨脹程度大小，通常用反動(dòng)度 Ω來描述。一般取葉片根部截面、葉片平均截面、葉片頂部截面為特征截面，相應(yīng)的反動(dòng)度為 Ωr 、 Ωm 和 Ωt 。對(duì)于短葉片，一般給出的反動(dòng)度為級(jí)的平均反動(dòng)度。 沖動(dòng)級(jí) 。純沖動(dòng)級(jí)做功能力大，但效率比較低，現(xiàn)代一般采用帶少量反動(dòng)度（ Ωm=0 .05~）的沖動(dòng)級(jí)。8沖動(dòng)式汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ：因?yàn)槠髟趧?dòng)葉柵內(nèi)膨脹量較少，所以動(dòng)葉柵的截面形狀是近似對(duì)稱的 。同樣可以采用較大的徑向間隙，從而提高汽輪機(jī)運(yùn)行的靈活性。9 反動(dòng)級(jí) ：Ωm≈ 。做功的力基本上沖動(dòng)力和反動(dòng)力各占一半。效率比純沖動(dòng)級(jí)高，但做功能力較小。因?yàn)樵趧?dòng)葉片前后存在較大的壓力差，為了減小汽流對(duì)轉(zhuǎn)子作用的軸向力，反動(dòng)式汽輪機(jī)采用 轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，沒有葉輪 。但粗大的轉(zhuǎn)鼓式轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，啟動(dòng)時(shí) 熱慣性大 ，增加了暖機(jī)時(shí)間而影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的機(jī)動(dòng)性。為了平衡軸向推力，還設(shè)置了 平衡活塞 。 12（二）壓力級(jí)和速度級(jí) 按 蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子機(jī)械能的過程 不同，還把汽輪機(jī)和級(jí)分為壓力級(jí)和速度級(jí)。葉輪上只裝一列動(dòng)葉柵，故又稱單列級(jí)。 速度級(jí) ：轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行 一次以上 的級(jí)。只有一列噴管，后面有兩列或更多列動(dòng)葉片。速度級(jí)是 沖動(dòng)式 的，可以看作是單列沖動(dòng)級(jí)的延伸。常用于單級(jí)汽輪機(jī)和中、小型多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)。 調(diào)節(jié)級(jí) ：通流面積能隨負(fù)荷改變而改變。運(yùn)行時(shí)，可通過改變通流面積來控制進(jìn)氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽輪機(jī)負(fù)荷的目的。 非調(diào)節(jié)級(jí) ：通流面積不隨負(fù)荷改變而改變的級(jí)。15 汽輪機(jī)的第一級(jí) 就是調(diào)節(jié)級(jí)，機(jī)組靠改變調(diào)速汽門的開度，控制汽室的投入和噴嘴的工作，改變部分進(jìn)汽度，改變進(jìn)汽量，以調(diào)整負(fù)荷。當(dāng)然，也有符合調(diào)節(jié)的。另外，監(jiān)視調(diào)節(jié)級(jí)壓力，也可以了解后面各級(jí)蒸汽通道的工作情況。為了研究方便，特作假設(shè)： ：即在流動(dòng)過程中，通道中任意點(diǎn)的蒸汽參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變。 ：即蒸汽在葉柵通道中流速很快，流動(dòng)時(shí)與外界沒有熱交換。可以看到，噴嘴截面積的變化規(guī)律，不僅和汽流速度有關(guān)，同時(shí)還和馬赫數(shù) M有關(guān)。（ 2） 當(dāng)汽流速度大于音速 ，即 M1時(shí)，若要使汽流能繼續(xù)加速， 即 dc/dx0，則必須 dA/dx0，即漸擴(kuò)噴嘴。表明橫截面 A不變化，達(dá)到最小值。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) 。 臨界速度 的表達(dá)式為： （二）噴嘴中氣流的臨界狀態(tài)臨界速度只取決于蒸汽的初始參數(shù)，與過程無(wú)關(guān)。臨界壓力與初壓之比稱為 臨界壓力比 ，用 表示： 對(duì)于 過熱蒸汽 （ κ=)則 =。按等熵過程膨脹，其過程曲線如右圖所示。（二）噴嘴出口汽流速度計(jì)算（二）噴嘴出口汽流速度計(jì)算 242，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度，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。這樣，噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為 3，噴嘴損失，噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動(dòng)時(shí)，動(dòng)能的損失稱為噴嘴損失，用 表示 ： 噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱為 噴嘴能量損失系數(shù) ，用 表示： 252627 1， 噴 嘴的理想流量 Gt 計(jì) 算 噴 嘴的理想流量 Gt 可用下式 計(jì) 算 :式中， 噴 嘴