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汽轮机的工作原理讲解
汽轮机是一种利用燃料燃烧释放的热能，通过燃气在高温和高压条件
下对涡轮叶片进行推动，从而驱动发电机产生电能的热能转换设备。
它的
工作原理基于热力学循环原理，主要包括热能转换、能量变化、动力传递
和工作过程四个方面。
1.热能转换过程：
2.能量变化过程：
高温高压的燃气通过喷嘴进入涡轮，燃气对涡轮叶片的推动力会导致
涡轮旋转。
而涡轮旋转则会转化为机械能，进而传递到轴上。
涡轮上的叶
片被高速旋转的燃气推动，能量逐渐从燃气转移到涡轮上。
3.动力传递过程：
燃气转动涡轮的运动被传递到轴上，然后再传输给发电机、泵或机械
设备等。
涡轮旋转的能量会带动连接在轴上的部件进行工作。
通常情况下，轴会与发电机驱动装置连接，涡轮运动的能量最后会被传递到发电机上，
从而产生电能。
4.工作过程：
具体而言，汽轮机的工作过程通常分为四个过程：加热过程、定容过程、膨胀过程和排气过程。
-加热过程：燃料在燃烧室中燃烧，释放出高温高压的燃气。
-定容过程：高温高压的燃气进入涡轮，将热能转化为机械能，完成
能量的转化。
-膨胀过程：涡轮旋转的机械能被传递到轴上，进而传输给发电机等部件以产生有用功。
-排气过程：燃气经过涡轮之后，被排出汽轮机系统。
总的来说，汽轮机的工作原理是通过燃料的燃烧产生高温高压气体，再利用燃气对涡轮的推动作用将热能转化为机械能，然后通过轴将机械能传递给发电机等部件，最终转化为电能或其他形式的能量输出。
汽轮机广泛应用于发电站、船舶、航空、石化等领域，是一种高效可靠的能源转换装置。
《汽轮机》讲义一、汽轮机的定义与工作原理汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转式动力机械。
它在现代工业中有着广泛的应用，特别是在发电领域。
其工作原理基于热力学中的朗肯循环。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的喷嘴和动叶片，蒸汽的热能被转化为动能，进而推动叶片旋转，输出机械能。
蒸汽在汽轮机中的流动过程是一个连续的能量转换过程。
从喷嘴出来的高速蒸汽冲击动叶片，使动叶片带动转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度逐渐降低，流速也相应发生变化，最终以低温低压的状态排出汽轮机。
二、汽轮机的分类根据不同的分类标准，汽轮机可以分为多种类型。
按工作原理，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
冲动式汽轮机中，蒸汽主要在喷嘴中膨胀加速，在动叶片中不膨胀或膨胀很小；而反动式汽轮机中，蒸汽在喷嘴和动叶片中都膨胀做功。
按热力特性，可分为凝汽式、背压式、抽汽式和多压式汽轮机等。
凝汽式汽轮机是最常见的类型，其排汽在凝汽器中凝结成水，循环使用；背压式汽轮机的排汽压力高于大气压，可直接用于供热；抽汽式汽轮机则在运行过程中可抽出部分蒸汽用于供热或其他用途；多压式汽轮机则是在不同的压力段采用不同的热力循环，以提高效率。
按蒸汽参数，可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界和超临界汽轮机等。
蒸汽参数越高，汽轮机的效率通常也越高。
按用途，可分为电站汽轮机、工业汽轮机和船用汽轮机等。
电站汽轮机主要用于发电；工业汽轮机用于驱动各种工业设备，如压缩机、风机等；船用汽轮机则用于船舶的动力系统。
三、汽轮机的结构汽轮机的结构复杂，主要由静止部分和转动部分组成。
静止部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封等。
汽缸是汽轮机的外壳，承受蒸汽的压力和温度；隔板将汽缸分成若干个汽室，引导蒸汽的流动；喷嘴将蒸汽的热能转化为动能；汽封则用于减少蒸汽的泄漏。
转动部分包括转子、叶轮、叶片和联轴器等。
转子是汽轮机的核心部件，由主轴和安装在其上的叶轮、叶片等组成；叶轮用于安装叶片，并传递扭矩；叶片则是实现能量转换的关键部件；联轴器用于连接汽轮机的转子和其他设备的轴。
一、实验目的1. 理解汽轮机的基本工作原理和结构。
2. 掌握汽轮机实验的基本方法和技术。
3. 通过实验，了解汽轮机在运行过程中的性能变化。
4. 培养学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理汽轮机是一种利用蒸汽压力做功的热力机械，它将蒸汽的压力能转化为机械能，从而带动发电机发电。
汽轮机实验技术主要包括汽轮机启动、运行、停机等过程，通过实验可以了解汽轮机的性能和运行状态。
三、实验仪器与设备1. 汽轮机实验台2. 蒸汽发生器3. 水泵4. 汽轮机控制台5. 温度计、压力计、流量计等测量仪表6. 计算器、笔记本等实验记录工具四、实验步骤1. 实验准备（1）检查实验设备是否完好，仪表是否准确；（2）了解汽轮机实验的基本原理和操作步骤；（3）准备好实验记录表格。
2. 汽轮机启动（1）开启蒸汽发生器，加热水至沸腾；（2）启动水泵，确保水泵运行正常；（3）按照实验步骤，打开汽轮机进汽阀，调节进汽量；（4）观察汽轮机运行状态，记录实验数据。
3. 汽轮机运行（1）调节汽轮机进汽量，观察汽轮机转速和功率变化；（2）记录不同工况下的温度、压力、流量等数据；（3）分析汽轮机运行过程中的性能变化。
4. 汽轮机停机（1）关闭汽轮机进汽阀，减少进汽量；（2）观察汽轮机转速和功率变化；（3）关闭水泵，停止实验。
五、实验数据记录与分析1. 实验数据记录实验过程中，记录以下数据：（1）蒸汽压力、温度、流量；（2）汽轮机转速、功率；（3）水泵运行状态；（4）实验时间、环境温度等。
2. 数据分析（1）分析汽轮机在不同工况下的性能变化；（2）比较实验数据与理论计算值，分析误差原因；（3）总结汽轮机实验技术要点，为实际应用提供参考。
六、实验结论通过本次汽轮机实验，我们了解了汽轮机的基本工作原理和结构，掌握了汽轮机实验的基本方法和技术。
实验结果表明，汽轮机在不同工况下性能变化明显，实验数据与理论计算值基本吻合。
本次实验有助于提高我们的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
汽轮机的原理图
为了保证汽轮机原理图的清晰和简洁，以下不附带标题细节：
[汽轮机原理图]
1. 燃烧室：燃烧室是燃料燃烧的地方，燃料经过喷嘴进入燃烧室，在高温环境中与空气混合燃烧产生热能。
2. 高温气体流：燃烧产生的高温气体通过排气室流入高压涡轮。
3. 高压涡轮：高压涡轮是由高温高压气体推动，通过与气体的相互作用而旋转的一组叶片。
高温气体的能量转化为高速旋转的涡轮。
4. 高压排气：高压涡轮旋转后，气体的压力降低，通过高压排气孔排出。
5. 低压涡轮：低压涡轮是由高压排气产生的低压气体推动，通过与气体的相互作用而旋转的一组叶片。
6. 高速旋转轴：低压涡轮的转动通过传递给轴，使轴高速旋转。
7. 入口空气：空气经过空气滤清器和压缩机进入系统。
8. 压缩机：压缩机是将入口空气压缩的装置，提高进气压力和温度。
9. 冷却系统：冷却系统用来对涡轮和其他关键部件进行冷却，
保证系统运行稳定。
10. 出口排气：轴旋转带动发电机或其他机械装置工作，同时产生的排气通过出口排气孔排出。
11. 轴承系统：轴承系统用于支撑和保持轴的旋转平衡。
12. 润滑系统：润滑系统用于提供润滑剂，减少轴的摩擦损失和磨损，并降低系统的噪音和振动。
以上为简化的汽轮机原理图，液压、电控等其他辅助系统和部件在此图中没有具体细节展示。
汽轮机的原理及结构分析
本文简单介绍了汽轮机的驱动及其设备的原理和内部结构，汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。
汽轮机的工作原理是能将蒸汽热能转化成为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换。
结构部件由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
希望通过本文使读者初步了解汽轮机，并对实际生产操作有一定的帮助。
标签：汽轮机原理叶轮结构分析
汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式原动机，来自废热锅炉或其他汽源的蒸汽，经主汽阀和调节阀进入汽轮机，依次高速流过一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，将蒸汽的热能转变为推动汽轮机转子旋转的机械功，从而驱动其他机械转动。
与往复式蒸汽机相比，汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，单位面积中能通过的流量大，因而能发出较大的功率。
大功率汽轮机可以采用较高的蒸汽压力和温度，顾热效率更高。
工业汽轮机的结构与其工作原理、工作条件、受力情况、工艺要求、材料性质等有密切的关系。
通常，中、小功率的汽轮机采用单缸结构，大功率汽轮机则由高压缸、中压缸(或高中压合缸)和低压缸组成。
根据石化公司现有汽轮机结构特点，以下图1为例介绍。
该结构是杭州汽轮机厂应用引进德国西门子三系列积木块工业汽轮机设计制造技术生产的国产反动式EHNK／ENK型多级抽汽凝汽式汽轮机。
该型汽轮机采用积木块设计原理，通常由进汽段、中间段或延伸段和排汽段三个区段组成，其基本设计形式为多级反动式。
图中所示的工业汽轮机为单轴单缸结构，共有十三级，由一个调节级和十二个压力级组成，其中调节级采用冲动式设计，压力级采用反动式设计，末几级为带叉型叶根的扭曲叶片。
转子为整锻转鼓型，在转子的高压端设有平衡活塞。
静子包括外缸(由高压段和排汽段组成)、蒸汽室、导叶持环、迷宫式汽封、轴承等部分。
汽轮机转子的作用是将蒸汽的动能转变为机械能，传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产生的扭矩，向外输出机械功，以驱动压缩机、泵等。
按结构型式转子可分为轮式转子和鼓式转子两种，轮式转子是在主轴上直接锻出或以过盈方式安装有若干级叶轮，动叶片安装在叶轮外缘上，这种转子主要应用在冲动式汽轮机转子上。
鼓式转子主轴中间部位较粗，外形像鼓筒一样，转鼓外缘加工有周向沟槽，转子的各级动叶片就直接安装在周向沟槽中，这种转子通常应用在动叶片前后有一定压差的反动式汽轮机转子上。
图2和图3分别为常
用的整锻轮式、鼓式汽轮机转子示意图。
按制造工艺转子可分为整锻式、套装式、焊接式等。
整锻式转子是各级叶轮同主轴一起锻出：套装式转子是叶轮和主轴分别加工，再以过盈配合方式将叶轮红套在轴上；焊接转子是用几个强度很高的实心叶轮在外缘部分焊接连成鼓筒结构，形成焊接鼓式转子。
在国内化工行业应用的汽轮机转子多为整锻式转子，其优点是结构紧凑，叶轮受力情况好，强度高，不存在运行中叶轮与主轴间松动问题，可适用于高温、高速条件。
鼓式转子结构，弯曲刚度大，但由于反动式汽轮机轴向推力较大，所以鼓式转子一般带有平衡活塞，以平衡部分动叶片上产生的轴向力。
汽轮机转子叶轮
汽轮机转子叶轮的作用是用来安装冲动级动叶片，并将动叶片所受的汽流作用力传递给转子主轴。
汽轮机转子叶轮的型式主要有以下几种：
等厚度叶轮结构，叶轮的厚度沿半径不变，这种叶轮的优点是加工方便，但叶轮的强度较差，只能用于平均直径不大、叶片较短的级中，一般圆周速度120～130m/s。
锥形叶轮结构，叶轮厚度沿半径由内向外减薄成锥形，这种叶轮不但加工方便，而且强度高，可用在圆周速度达300m/s的级中，应用最为广泛。
等强度叶轮结构，叶轮厚度沿半径由内向外减薄成曲面，这种叶轮的特点是沿半径方向各处的应力都相等，这种叶轮强度最高，圆周速度可达400m/s以上，但加工要求较高，应用相对较少。
汽轮机缸体主要用来支承转子、隔板、静叶持环、调节阀等部件，容纳并通过蒸汽，保证蒸汽在汽轮机内完成能量的转换作功过程，同时把汽轮机的喷嘴、静叶、转子等与大气隔开，形成密封腔体。
对于中低压汽轮机，一般采用单层汽缸结构，即静叶片或静叶持环、隔极直接安装在汽缸中。
但当蒸汽压力较高时，为保证安全和水平中分面的气密性，中分面联接螺栓尺寸要很大，相应的水平法兰和汽缸壁也很厚、很笨重。
在开停车和变负荷运行时，在汽缸和法兰壁上温度分布很不均匀，会引起很大的热应力，甚至汽缸变形、中分面螺栓拉断。
因此对高压汽轮机(如大于12.7MPa、535℃)大都采用双层缸结构，把喷嘴蒸汽室和高压段作在内缸里，由内缸和外缸分担蒸汽的压力、温度，这样内缸和外缸均可作得较薄些，在汽轮机起动、停车和变负荷运行时，缸体内不会产生较大的应力。
汽轮机内缸有的做成上下两半，中分面用螺栓联接，有的则作成圆筒形。
圆筒形内缸形状简单、结构对称，省去了笨重的法兰及联接螺栓，在温度和压力变
化时不会产生大的应力，也不存在中分面漏汽问题。
但圆筒形缸在安装、检修时比较困难，特别是动静间隙的测量、调整很不方便。
外缸体一般通过本身的猫爪(或搭脚)支承在机座上，机座又用地脚螺栓固定在基础上。
在工业汽轮机上常用的止推轴承有米楔尔止推轴承和金斯伯雷止推轴承，这些轴承的共同特点是有多个活动的止推瓦块，在瓦块后有承力点，止推瓦块可以绕支点摆动，以形成最佳状态的润滑油膜。
米楔尔止推轴承是止推块同基环直接接触，是单层的；金斯伯雷止推轴承是止推块下还有上、下水准块，然后才是基环，是三层结构，如图4和图5所示。
米楔尔止推轴承的优点是结构简单，轴向尺寸小；缺点是当瓦块厚度稍有差别或轴承基环同止推盘平行度有误差时，每瓦块间负荷不能调节，会造成部分瓦块过载。
金斯伯雷止推轴承的优点是瓦块间载荷分布均匀，调节灵活，能自动补偿转子。
不对中、偏斜;缺点是结构复杂，需要轴向安装尺寸较长。
如今汽轮机已经广泛运用于工业生产中，在实际生产中已经占据了重要的位置，并对节约能源做出了很大的贡献。
大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向，这其中研制更长的末级叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键；研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽輪机的应用则是这方面发展的重要趋势。
汽轮机将在未来的工业生产中占据越来越重要的位置。
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