汽轮机级的工作原理及过程等_图文
- 格式:pptx
- 大小:54.95 MB
- 文档页数:141
第一章汽轮机级的工作原理第一节概述汽轮机是将蒸汽工质的热能转变成动能,再将动能转变成机械能的一种热机。
多级汽轮机由若干个级构成,而每个级就是汽轮机做功的基本单元,级是由喷管叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。
喷管叶栅将蒸汽的热能转变成动能,动叶栅将蒸汽的动能转变成机械能。
一、蒸汽的冲动原理和反动原理高速汽流通过动叶栅时,发生动量变化对动叶栅产生冲力,使动叶栅转动做功而获得机械能。
由动量定理可知,机械能的大小决定于工作蒸汽的质量流量和速度变化量,质量流量越大,速度变化越大,作用力也越大。
图1—1所示为无膨胀的动叶通道,汽流在动叶汽道内不膨胀加速,而只随汽道形状改变其流动方向,汽流改变流动方向对汽道所产生的离心力,叫做冲动力,这时蒸汽所做的机械功等于它在动叶栅中动能的变化量,这种级叫做冲动级。
蒸汽在动叶汽道内随汽道改变流动方向的同时仍继续膨胀、加速,加速的汽流流出汽道时,对动叶栅将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力,此力类似于火箭发射时,高速气体从火箭尾部流出,给火箭一个与流动方向相反的反作用力,这个作用力叫做反动力。
依靠反动力做功的级叫做反动级,如图1—2所示。
现代汽轮机级中,冲动力和反动力通常是同时作用的,在这两个力的台力作用下,使动叶栅旋转而产生机械功。
这两个力的作用效果是不同的,冲动力的做功能力较大,而反动力的流动效率较高,这一点会在以后的讨论中说明。
二、级的反动度为了说明汽轮机级中反动力所占的比例,即蒸汽在动叶中膨胀程度的大小,常用级的反动度Ω表示,它等于蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焙降厶Ab和整个级的滞止理想比焰降△ht。
之比,即第5页截面上喷管和动叶中的理想比焙降所确定。
平均直径是动叶项部和根部处叶轮直径的平均值。
图1—3是级中蒸汽膨胀在焓熵图上的热力过程线。
o点是级前的蒸汽状态点,o*点是蒸汽等熵滞止到初速等于零的状态点,Pl、F2分别为喷管出口压力和动叶出口压力。
蒸汽从滞止状态o·点在级内等熵膨胀到P,时的比焙降厶AI。
汽轮机工作原理和结构一、汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中,蒸汽在喷嘴中发生膨胀,压力降低,速度增加,热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时,由于汽流方向改变,产生了对叶片的冲动力,推动叶轮2旋转做功,将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
图1 冲动式汽轮机工作原理图1-轴;2—叶轮;3-动叶片;4-喷嘴二、汽轮机结构汽轮机主要由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件.固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的,然后将它们热套(过盈配合)在主轴上,并用键传递力矩.图2 套装转子结构1-油封环2-油封套3—轴4—动叶槽5—叶轮6—平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作,需配置必要的附属设备,如管道、阀门、凝汽器等,汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机.由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力,蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动,其压力和温度逐渐降低,部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽,从排汽口排入凝汽器,在较低的温度下凝结成水,此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热,并保护较低的凝结温度,必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封,其内部压力又低于外界大气压,因而会有空气漏入,最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累,凝汽器内压力必然会升高,导致乏汽压力升高,减少蒸汽对汽轮机做的有用功,同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化,这两者都会导致热循环效率的下降,因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
第一章汽轮机级的工作原理第一节 概述一、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理在汽轮机中,级是最基本的工作单元,在结构上它是由喷嘴和其后的动叶栅所组成。
蒸汽的热能转变成机械能的能量转变过程就是在级内进行的。
汽轮机从结构上可分为单级汽轮机和多级汽轮机。
只有一个级的汽轮机称单级汽轮机。
有多个级的汽轮机称多级汽轮机。
图1-1是最简单的单级汽轮机主要部分结构图。
动叶按一定的距离和一定的角度安装在叶轮上形成动叶栅,并构成许多相同的蒸汽通道。
动叶栅装在叶轮上,与叶轮以及转轴组成汽轮机的转动部分,称为转子。
静叶按一定的距离和一定的角度排列形成静叶栅,静叶栅固定不动,构成的蒸汽通道称为喷嘴。
具有一定压力和温度的蒸汽先在喷嘴中膨胀,蒸汽压力、温度降低,速度增加,使其热能转换成动能,从喷嘴出来的高速汽流,以一定的方向进入动叶通道,在动叶通道中汽流速度改变,对动叶产生一个作用力,推动转子转动,完成动能到机械能的转换。
图1-1 单级汽轮机结构简图(a)立体图(b)剖面图1-主轴2—叶轮3—动叶4—喷嘴5—汽缸6—排汽口在汽轮机的级中能量的转变是通过冲动作用原理和反动作用原理两种方式实现的。
(一)冲动作用原理由力学可知,当一运动的物体碰到另一个静止的或速度不同的物体时,就会受到阻碍而改变其速度的大小和方向,同时给阻碍它运动的物体一个作用力,这个力称为冲动力。
冲动力的大小取决于运动物体的质量和速度变化,质量越大,冲动力越大;速度变化越大,冲动力越大。
若在冲动力的作用下,阻碍运动的物体速度改变,则运动物体就做出了机械功。
根据能量守恒定律,运动物体动能的变化值就等于其做出的机械功。
利用冲动力做功的原理就是冲动作用原理。
在汽轮机中,从喷嘴中流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上,受到动叶的阻碍,而改变了其速度的大小和方向,同时汽流给动叶施加了一个冲动力。
图1-2所示为无膨胀的动叶通道,蒸汽以速度w r 1进入通道,由于受到动叶的阻碍不断地改变运动方向,最后以速度w r 2流出动叶,则蒸汽对动叶施加了一个轮周方向的冲动力i F ,该力对动叶做功使动叶带动转子转动。