【正文】 0 概述 三、級的分類 熱力過程線 31 調(diào)節(jié)級和非調(diào)節(jié)級：按級的通流面積是否隨負(fù)荷大小而變來劃分。 ? 可通過改變其通流面積來控制進(jìn)汽量 ? 中小汽輪機(jī)用復(fù)速級作調(diào)節(jié)級； ? 大型汽輪機(jī)常用單列沖動級作調(diào)節(jié)級； ? 總是做成部分進(jìn)汽。 ? 不通過改變進(jìn)汽面積控制其進(jìn)汽量 ? 可以是全周進(jìn)汽，也可以是部分進(jìn)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(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子機(jī)械能的過程來劃分 ⑴ 壓力級： 蒸汽動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只在一列動葉柵中完成 ? 特點(diǎn)： ? 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(jìn)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(nèi)的流動過程 (3) 蒸汽在噴嘴中流動時各項(xiàng)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(nèi)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(dāng)?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(guān) 41 二、蒸汽在噴嘴中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 1．汽流參數(shù)與噴嘴形狀的關(guān)系 （ 5） 超音速的形成 a. 縮放噴嘴 b. 在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)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(dá)到超聲速。 則噴嘴出口汽流理想速度為： 在進(jìn)行噴嘴流動計(jì)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(nèi)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(dāng)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(shí)際速度 實(shí)際流動是有損失的 ， 汽流實(shí)際速度小于汽流理想速度 。 ? 速度系數(shù)與噴嘴高度的關(guān)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(shí)際速度 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為： tcc 11 ??*22212121 )1()1(21)21(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn? 蒸汽在級內(nèi)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(nèi)的流動過程 1）噴嘴的理想流量 計(jì)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(zhì)有關(guān)的系數(shù)，對過熱蒸汽 ?=，對飽和蒸汽 ?=。 令 ，則有 3)通過噴嘴的實(shí)際流量 tttnn GcAcAG111111 ?????? ???3. 噴嘴流量計(jì)算 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 50 3. 噴嘴流量計(jì)算 （ 3） 通過噴嘴的實(shí)際流量的計(jì)算 11 0 . 9 7tnvv ??? ? ?當(dāng) 噴 嘴 在 過 熱 區(qū) 工 作 時 ， 即 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 考慮了流量系數(shù)后，實(shí)際臨界流量公式為： *0*RTpAGncr ? 實(shí)驗(yàn)得到的流量系數(shù)曲線 11/ 1 , , 2t n nvv ? ? ?? ? ?當(dāng) 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(jì)算 （ 4） 彭臺門系數(shù) 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 對于 亞臨界流動 ， ?1,對于 臨界流動 ， ?=1。計(jì)算時，先在圖上查 取 ?值，然后利用下式計(jì)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(jī)級中，為了保證噴嘴出口對汽流的良好導(dǎo)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(dāng) ?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(nèi)的流動過程 11 cpp?( 背 壓 時 )1 1 1()dcp p p??c ） 當(dāng) ?n= ?1d 時 極限情況 11()dpp?55 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 當(dāng) ?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(dǎo)向作用 當(dāng) ?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(yīng)與出口截面的流量相等。 所以： 蒸汽在級內(nèi)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(nèi)的流動過程 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，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(diǎn)：蒸汽動能到葉輪機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 ? 一、動葉柵的進(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：蒸汽相對于動葉的速度； ? 圓周速度 u：葉輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度。 65 三 . 蒸汽在動葉柵中的流動過程 蒸汽在級內(nèi)的流動過程 3. 動葉進(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，常將動葉進(jìn)、出口速度三角形的頂點(diǎn)移動到同一點(diǎn)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(nèi)的流動過程 ?—— 動葉速度系數(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。 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(nèi)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(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 。 ： 一 . 輪周效率與速度比 4） 能損分析式 02*Ehhhh cbntu?????????02210EhhhhE cbncu?????? ?????79 汽輪機(jī)級的輪周效率和最佳速度比 ηu的不同計(jì)算公式 一 . 輪周效率與速度比 結(jié)論： 1） 以速度形式表示的 η u計(jì)算公式，一般用來分析級的輪周效率與速比之間的關(guān)系； 以損失系數(shù)表示的 ηu計(jì)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(jìn)行熱力計(jì)算時可以用來互相校核。81 ： 汽輪機(jī)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(guān)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(jī)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(jī)級的輪周效率和最佳速度比 ?（一） 純沖動級的最佳速度比 ? ? ???????