【正文】 211200 2121 ChCh ???)(1)(21 1100102221 vpvpk khhCC ??????36 噴嘴出口汽流速度計(jì)算 ?噴嘴出口的汽流理想速度 (一 ) 噴嘴內(nèi)流動(dòng)分析 ?噴嘴出口的汽流實(shí)際速度 20101 )(2 chhc tt ???0* 0 1‘ p1 p0* p0 h1 Δhn* Δhn ΔhC0 h0* h1t 1 h0 tcc 11 ??*1 2 nt hc ???噴嘴損失 *22212121 )1()1(21)(21 nttn hccch ??????? ????噴嘴能量損失系數(shù) )1( 2* ??? ????nnn hh37 2， 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 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 ： ( 1 26 ) 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： ( 1 26 a ) tcc 11 ??*22212121 )1()1(2121(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn?38 ( 二 ） 噴 嘴 中 汽 流 的 臨 界 狀 態(tài) 1， 臨界速度 汽流的音速為 ， 用滯止參數(shù)表示有關(guān)參數(shù)時(shí) ，代入音速公式 ， 則有 上式中 ， 為滯止?fàn)顟B(tài)下的音速 。 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?。這時(shí)的參數(shù)為 臨界參數(shù) ， 用 等表示 。 臨界壓力與初壓之比稱為 臨界壓力比 ， 用 表示： ( 1 24 ) 對(duì)于 過熱蒸汽 （ k=)則 =。 （ 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， 也就是說噴嘴截面積必須沿流動(dòng)方向逐漸增加 ， 即做成漸擴(kuò)噴嘴 。表明橫截面 A不變化 ， 即 A達(dá)到最少值 。 為了達(dá)到超音速 ， 除了噴嘴出口蒸汽壓力必須小于臨界壓力外 ， 還必須在噴嘴形狀上加以保證 ， 即作成 縮放噴嘴 。 dxdccMdxdAA1)1(1 2 ??汽流能夠在噴嘴中加速的條件： （ 1） Ma 1：漸縮噴嘴 （ 2） Ma 1：漸擴(kuò)噴嘴 （ 3） Ma =1：縮放噴嘴 41 （ 四 ） 噴 嘴 流 量 計(jì) 算 1， 噴嘴的理想流量 計(jì)算 噴嘴的理想流量 可用下式計(jì)算 : 式中 ， 噴嘴出口處截面積 ， (m) 。 噴 嘴 出 口 處 比 容 ， （ m / k q ) 。 ttnt vcAG11?nAtv1tc1kt ppvv1*01*01)(11 ?)(12 12*0*01kknknn vpkkAG ???? ??01 ppn ??tGtG42 2， 噴嘴流量曲線 對(duì)于式 (133） ， 當(dāng)噴嘴前的參數(shù) 和 噴嘴出口截面積 一定時(shí) ， 通過噴嘴的流量 只取決于噴嘴前后壓力比 。 當(dāng)壓力比從 1逐漸 圖 111 縮小時(shí) ， 流量逐漸增加 ， 當(dāng)噴嘴前后壓力比 等于臨界壓力比 （ ) ， 達(dá)最大值 ， 如 B所示 。 當(dāng)噴嘴前后壓力比小于臨界壓力比時(shí) ， 流量保持最大值不變 ， 如 AB所示 。 對(duì)于 過熱蒸汽 （ k=),? =； 飽和蒸汽（ k=) , ? =。 對(duì)于 過熱蒸汽 ， 取 = ；對(duì)于 飽和蒸汽 ， 取 = 。 對(duì)于 亞臨界流動(dòng) ， ?1,對(duì)于 臨界流動(dòng) ，?=1。 這樣 ， 實(shí)際噴嘴由兩部分所組成：一部分是漸縮部分 ABDE， AB為最小截面處 。 由于斜切部分的存 在 ， 它將給汽流產(chǎn) 生影響 。斜切部分 只起導(dǎo)向作用 。 2，當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）小于臨界壓力時(shí) ，汽流在 AB截面上達(dá)臨界狀態(tài)，汽流在斜切部分 要繼續(xù)膨脹加速 ，蒸汽壓力由臨界 壓力下降為 ，汽流速度由臨界速度到大于音速，并且汽流方向要 發(fā)生擾動(dòng)和偏轉(zhuǎn) 。為了計(jì)算蒸汽作功大小 ， 必須確定動(dòng)葉柵進(jìn)出口汽流速度的變化 。 如圖所示 ， 為噴嘴出口汽流速度 ， 出汽角為 ， u為動(dòng)葉柵圓周速度 ， 是進(jìn)入動(dòng)葉柵的相對(duì)速度 ， 方向角為 。 1?1?1c 1w1c1w1c 1wα1 β*2 α*2 β1 c2 u u c1 w1 w2 β2 α2 47 動(dòng)葉進(jìn)口速度三角形的 相對(duì)速度 和 方向角 可由下式確定： 為了使汽流順利進(jìn)入動(dòng)葉通道而不發(fā)生碰撞 ， 動(dòng)葉柵的幾何進(jìn)口角 應(yīng)等于進(jìn)汽角 。 對(duì)于 沖動(dòng)級(jí) 來說 ， 的大小取決于反動(dòng)度的大小 ， 一般來說 ， 。 、 可用下式求得： 為了方便 ， 通常將 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形繪制成一起 。 1， 蒸汽對(duì)動(dòng)葉片的作用力 蒸汽在動(dòng)葉柵通道中要改變方向 、 或者還要 膨脹加速 ， 其對(duì)動(dòng)葉片的作用力可用下式進(jìn)行計(jì)算： 圓周分力 ( 1 64 ) 或者 ( 164 a ) 軸向分力 或者 ( 1 67 ) 合力 (1 68 ) 以上各式中 ， 單位時(shí)間內(nèi)流過動(dòng)葉柵的流量； 動(dòng)葉通道軸向投影面積 。而單位時(shí)間內(nèi)作出的輪周功稱為 輪周功率 。 輪周功 表示作功能力 ， 用 表示： 或者 ， 結(jié)合速度三角形和余弦定理 ， 輪周功 還可以用下式表示： ( J / k q ) )c o sc o s(** 2211 ?? CCuGuFN uu ???)c o sc o s( 2211 ?? wwGuN u ??)c o sc o s( 22111 ?? ccuW u ??1uW)c o sc o s( 22111 ?? wwuW u ??)]()[(21 212222211 wwccW u ????50 3， 動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)速度和絕對(duì)速度 通過動(dòng)葉通道的能量方程式可得到動(dòng)葉柵出口汽流 相對(duì)理想速度 為： 結(jié)合 圖 117， 焓降 稱為 動(dòng)葉柵理想焓降 ， 。 由于通過動(dòng)葉柵的流動(dòng)是有損失的 ， 為了說明 問題 引用動(dòng)葉速度系數(shù) ?。 22 hh t升到*22222 )1()(21 btb hWWh ???????bb hh ?與?2* 1 ??? ???? bbbhh52 余速損失 由速度三角形可知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對(duì)速度 離開動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱為 余速損失 ： 在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度可用 余速利用系數(shù) ?表示， ?=0~1之間。 cbntu hhhhch ???? ???????考慮了噴嘴損失、動(dòng)葉損失和余速損失之后，汽輪機(jī)的級(jí)在 h s圖上的過程曲線如圖 121所示。級(jí)的反動(dòng)度 = 。若級(jí)的速度比 =，噴嘴速度系數(shù) = ，進(jìn)入噴嘴的初速度 =，試計(jì)算動(dòng)葉出口相對(duì)速度 及絕對(duì)速度 ，并繪制動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形 (標(biāo)出速度、角的符號(hào)和數(shù)值）。 分析蒸汽在噴嘴斜切部分的流動(dòng)規(guī)律。 0p0t C0m? 1?2?11 cux ??0c2w2c2p0054 167。 為了描述蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)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 。 bnta hhhC ?????? **221aC22122211 )c osc os(2CCCCuau ???????21 )1(1 cbnu ????? ?????2cbn ??? 、 、 56 5， 速度比： 從式 （ 180)可以看到 ， 為了提高 級(jí)的輪周效率 ， 則要求減少噴嘴損失 、 動(dòng)葉損失和余速損失 。 如果選定了動(dòng)靜葉柵的葉型 ， 則系數(shù) ?、 ?就確定了 。 而余速損失 ， 很顯然 不可能為零 。 為了說明問題 ， 把動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形畫成圖 122的形式 。 只要 u/ 選用合理 ， 就能達(dá)到軸向排汽的目的 。 這樣 ，使 達(dá)到軸向排汽的速度比 u / 稱為最佳速度比 ， 用 表示 。 它是汽輪