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汽輪機級的工作原理-在線瀏覽

2025-01-12 22:28本頁面
  

【正文】 0 概述 三、級的分類 熱力過程線 31 調節(jié)級和非調節(jié)級:按級的通流面積是否隨負荷大小而變來劃分。 ? 可通過改變其通流面積來控制進汽量 ? 中小汽輪機用復速級作調節(jié)級; ? 大型汽輪機常用單列沖動級作調節(jié)級; ? 總是做成部分進汽。 ? 不通過改變進汽面積控制其進汽量 ? 可以是全周進汽,也可以是部分進汽 概述 四、級的其他分類方法 32 ⒉ 壓力級和速度級:按蒸汽動能轉變?yōu)檗D子機械能的過程來劃分 ⑴ 壓力級: 蒸汽動能轉換為機械能只在一列動葉柵中完成 ? 特點: ? 這種級在葉輪上只裝一列動葉柵,故又稱為單列級; ? 壓力級可以是 沖動級,也 可以是 反動級。 ( 2)流動過程分析 1)依據(jù)式 b. Ma1時(亞音速流動): 汽道的截面積隨著汽流加速而逐漸減小, 即 需要采用漸縮噴嘴。 在噴嘴中要進行膨脹加速,所以 39 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 (3) 蒸汽在噴嘴中流動時各項參數(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 、 蒸汽在級內的流動過程 ?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?shù)匾羲俚臓顟B(tài),此時的汽流參數(shù)稱為臨界參數(shù) (cr) 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 3. 臨界壓比: 臨界壓力與滯止初壓之比 5460 .cr ??5 7 ?cr?)( xfcr ??對過熱蒸汽 k=, 對干飽和蒸汽 k=, 對濕蒸汽 k=+, K一定,臨界速度只與蒸汽的初參數(shù)有關 41 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 1.汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關系 ( 5) 超音速的形成 a. 縮放噴嘴 b. 在現(xiàn)代大型汽輪機中,絕大部分噴嘴為漸縮噴嘴,對于在出口帶斜切部分的漸縮噴嘴,汽流在斜切部分可達到超聲速。 則噴嘴出口汽流理想速度為: 在進行噴嘴流動計算時,噴嘴前的參數(shù) 000 , ctp已知,則 222110200*0 0 ttcchhhchh ?????? ?43 2. 噴嘴出口的汽流速度 ( 1) 噴嘴出口的汽流理想速度 ( 按等熵過程膨脹 ) 20211 2 c)hh(c tt ???二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 噴嘴出口汽流理想速度為: 理想氣體在等熵膨脹過程中的比焓差為 ????????????????????????????????kknkktvpkkppvpkkc1*0*01*01*0*01112112? 所以 —— 噴嘴的壓力比 當蒸汽初態(tài)確定, )(1 nt fc ??)(1)(1 11*0*01*0100 ttt vpvpk kTTRk khh ???????001 / ppn ??44 ( 2) 噴嘴出口的汽流實際速度 實際流動是有損失的 , 汽流實際速度小于汽流理想速度 。 ? 速度系數(shù)與噴嘴高度的關系曲線如下圖:(上限 Bn=55mm,下限 Bn=80mm) 45 ( 3)噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動時,動能的損失 稱為 噴嘴損失 , 用 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 ( 2) 噴嘴出口的汽流實際速度 噴嘴出口的汽流實際速度為: tcc 11 ??*22212121 )1()1(21)21(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn? 蒸汽在級內的流動過程 表示: 表 示 : 46 3. 通過噴嘴的流量 ttnttnnt cAvcAG1111 ???1** 11 0 0 *02 11kktpkc p vkp????????? ??? ??????k**t)pp(vv1010111 ?nA1t?tc1tG 蒸汽在級內的流動過程 1)噴嘴的理想流量 計算 — 噴嘴出口處截面積, (m); — 為噴嘴出口處理想汽流速度, (m/s) 。 上式中 : ? 僅與蒸汽性質有關的系數(shù),對過熱蒸汽 ?=,對飽和蒸汽 ?=。 令 ,則有 3)通過噴嘴的實際流量 tttnn GcAcAG111111 ?????? ???3. 噴嘴流量計算 蒸汽在級內的流動過程 50 3. 噴嘴流量計算 ( 3) 通過噴嘴的實際流量的計算 11 0 . 9 7tnvv ??? ? ?當 噴 嘴 在 過 熱 區(qū) 工 作 時 , 即 蒸汽在級內的流動過程 考慮了流量系數(shù)后,實際臨界流量公式為: *0*RTpAGncr ? 實驗得到的流量系數(shù)曲線 11/ 1 , , 2t n nvv ? ? ?? ? ?當 噴 嘴 在 濕 蒸 汽 區(qū) 工 作 時 ,會 出 現(xiàn) 過 飽 和 現(xiàn) 象 ,即51 3. 噴嘴流量計算 ( 4) 彭臺門系數(shù) 蒸汽在級內的流動過程 對于 亞臨界流動 , ?1,對于 臨界流動 , ?=1。計算時,先在圖上查 取 ?值,然后利用下式計算: *0*RTpAGGncr ?? ??漸縮噴嘴的彭臺門系數(shù) ( 4) 彭臺門系數(shù) 53 (四)蒸汽在噴嘴斜切部分中的流動 在汽輪機級中,為了保證噴嘴出口對汽流的良好導向作用,必須在出口截面之外有一段斜切部分,這種噴嘴稱為斜切噴嘴,如圖所示。此時 b ) 當 ?n ?cr 時 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。 n111 tABs i nACABs i n ?? ???????? = 蒸汽在級內的流動過程 11 cpp?( 背 壓 時 )1 1 1()dcp p p??c ) 當 ?n= ?1d 時 極限情況 11()dpp?55 蒸汽在級內的流動過程 當 ?n??cr 時, AB截面上的流速小于或等于音速,壓力與噴嘴背壓相等,斜切部分不膨脹 ,只起導向作用 當 ?n ?cr 時,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。 脹的極限工況: 最后一條特性線與 AC重合時的工況。 56 可利用連續(xù)性方程求解,即通過最小截面的流量應與出口截面的流量相等。 所以: 蒸汽在級內的流動過程 貝爾公式 57 ? ?kknknkkkk11111111112s i ns i n???????????????????對等熵流動,有以下等式成立: k1n1k1k1ncrk1t1crt1cr1k2pp ?? ???????????????????????????????? ? ??????????????k1knt1cr11k1kcc所以: 蒸汽在級內的流動過程 計算偏轉角 58 crcrd1d11 cas i n????? ?111111s i n s i n1c r c rttddccaM a c?? ? ??????或 斜切部分的膨脹達極限時,馬赫角與汽流角和偏轉角之和相等,于是有: k1crk1d1crd1 ??????而 蒸汽在級內的流動過程 59 k1kd1*0*0d1d1crd121kp1kk2pkca????????所以: ? ? 1k k211kk*0d1d1 s i n1k2pp?????????????? ? 121s i n ?? k kcr ?? 蒸汽在級內的流動過程 極限膨脹壓比 極限膨脹壓力 60 三、蒸汽在動葉柵中的流動 ? 動葉通道的形狀與噴嘴相似,基本流動規(guī)律也類似 ? 重點:蒸汽動能到葉輪機械能的轉換。 ? 一、動葉柵的進出口速度三角形 ? 絕對速度 c:蒸汽相對于噴嘴的速度; ? 相對速度 w:蒸汽相對于動葉的速度; ? 圓周速度 u:葉輪旋轉的圓周速度。 65 三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 3. 動葉進出口速度三角形 為了分析和應用方便,在汽輪機級的計算時,常將動葉進、出口速度三角形的頂點移動到同一點上。 22 hh t升到*22222 )1()(21 btb hWWh ???????*bb hh ?? 與2* 1 ??? ???? bbbhh三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 ?—— 動葉速度系數(shù) 67 在多級汽輪機中,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。 級的輪周有效焓降: 2002()2u t n b cch h h h h? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 蒸汽在級內的流動過程 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 .蒸汽作用在動葉片上的力:可由牛頓第三定律和動量方程求得。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。將汽流力分解為周向分力 Fu 和軸向分力 Fz 。 為了描述蒸汽在汽輪機級內能量轉換的完善程度 , 通常用各種不同的效率來加以說明 。 : 一 . 輪周效率與速度比 4) 能損分析式 02*Ehhhh cbntu?????????02210EhhhhE cbncu?????? ?????79 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ηu的不同計算公式 一 . 輪周效率與速度比 結論: 1) 以速度形式表示的 η u計算公式,一般用來分析級的輪周效率與速比之間的關系; 以損失系數(shù)表示的 ηu計算公式,用來分析各種輪周損失所占的比例時較為方便; 在進行熱力計算時可以用來互相校核。81 : 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 82 三、速度比及其與輪周效率的關系 ? 速度比 : x1=u/c1 。 ? (一)純沖動級的最佳速度比 ? : 對純沖動級, 。 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ?(一) 純沖動級的最佳速度比 84 汽輪機級的輪周效率和最佳速度比 ?(一) 純沖動級的最佳速度比 ? ? ???????
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