汽轮机原理-汽轮机级内损失和级效率
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1.速度比和最佳速比:将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度c1的比值定义为速度比,轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。
2.假想速比:圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。
3.汽轮机的级:汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。
4.级的轮周效率:1kg蒸汽在轮周上所作轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比5.临界压比:汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。
6.级的相对内效率:级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。
7.喷嘴的极限膨胀压力:随着背压降低,参加膨胀的斜切部分扩大,斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力8.级的反动度:动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。
表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。
9.级的部分进汽度:装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。
10.热耗率:每生产1kW.h电能所消耗的热量。
11.轮发电机组的汽耗率:汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。
12.汽轮机的极限功率:在一定的初终参数和转速下,单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。
13.汽轮机的相对内效率:蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。
14.汽轮机的绝对内效率:蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
15.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率:1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。
1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。
16.轴封作用及组成:减少蒸汽损失,防止蒸汽外逸空气内漏。
端轴封和与它相连的管道和附属设备组成轴封系统。
17.什么是汽轮机的最佳速比:轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。
18.滑压运行:汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。
19.汽轮机的工况图及工况图作用:汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。
汽轮机的级: 汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。
级的余速损失: 汽流离开动叶通道时具有一定的速度,且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功,称余速损失滑销系统: 保证汽缸定向自由膨胀,保持汽缸与转子中心位置一致汽耗微增率: 每增加单位功率需多增加的汽耗量。
迟缓率: 1n 、2n 分别表示在机组同一功率下的最高和最低转速0n 时汽轮机的额定转速压比: 喷嘴后的压力与喷嘴前的滞止压力之比速度系数: :在喷嘴出口处蒸汽的实际速度比理论速度速比: 动叶圆周速度u 与喷嘴出口速度c1之比x1=u/c1。
最佳速比: 轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。
反动度: 动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。
表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。
轮周效率: 1kg 蒸汽在轮周上所作的轮周功Wu 与整个级所消耗的蒸汽理想能量Eo 之比。
轮周功率: 单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作出的机械功。
轮周损失: 喷嘴出口气流的实际比焓值h1与理想比焓值h1t 之差速度变动率:汽轮机空负荷时对应的最大转速nmax 和额定负荷时所对应的最小转速nmin 之差与与汽轮机额定转速n0之比凝汽器冷却倍率: 进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为凝汽器的冷却倍率。
表明冷却水量是被凝结蒸汽量的多少倍又称循环倍率M=Dw/Dc级按照不同角度的分类:按能量转换特点分为纯冲动级、冲动级、反动级、复速级等几种汽轮机的两大作用原理及其特点:冲动作用原理 冲动力推动动叶做功。
特点:蒸汽只在喷嘴中膨胀。
反动作用原理反动力推动动叶做功。
特点:蒸汽在喷嘴、动叶都膨胀。
1.级的临界状态(蒸汽在膨胀流动过程中,在汽道某一截面上达到当地声速的气流速度称为临界速度。
这时汽流所处的状态称为临界状态,汽流的参数称为临界参数。
)2.滞止状态(气体在流动的过程中,因受到某种物体的阻碍,而流速降低为零的过程称为绝热滞止过程,此时气体的状态为滞止状态)3.切部分的作用及膨胀条件:导向作用和膨胀作用;条件:叶栅后的压力P1小于临界压力P1c 大于极限膨胀压力P1d (P1d< P1<P1c )4.多级汽轮机的特点:(1整机功率较大2每级承担的焓降较小,各级都可以在最佳速比下工作3利用重热现象,余速利用4多级汽轮机相对内效率,绝对内效率明显提高5多级汽轮机单位功率的投资降低)提高单机功率的途径:(多缸、多排气口、提高初温初压、双轴、降低转速)(1)、提高新蒸汽参数、降低终参数;(2)采用高强度、低质量密度的合金材料;(3)采用多排气口;(4)采用低转速;(5)提高机组的相对内效率;(6)采用给水回热循环;(7)采用中间再热循环。
汽轮机原理思考题11.汽轮机有那些⽤途,我国的汽轮机是如何进⾏分类的,其型号和型式如何表⽰?汽轮机的⽤途:把蒸汽的热能转化为机械能⽤于发电;除此之外,还⽤于⼤型舰船的动⼒装备,并⼴泛作为⼯业动⼒源,⽤于驱动⿎风机、泵、压缩机等设备。
汽轮机的分类:A、按做功原理分类:冲动式汽轮机、反动式汽轮机。
B、按热⼒过程特性分类:凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、调整抽汽式汽轮机、中间再热式汽轮机。
C、按蒸汽压⼒分类:低压汽轮机,新汽压⼒1.2~2MPa中压汽轮机,新汽压⼒2.1~4.0MPa⾼压汽轮机,新汽压⼒8.1~12.5MPa超⾼压汽轮机,新汽压⼒12.6~15.0MPa亚临界压⼒汽轮机,新汽压⼒15.1~22.5MPa超临界压⼒汽轮机,新汽压⼒⼤于22.1MPa超超临界压⼒汽轮机,新汽压⼒27MPa以上或蒸汽温度超过600/620℃汽轮机的型号表⽰:我国制造的汽轮机的型号有三部分。
第⼀部分:由汉语拼⾳表⽰汽轮机的形式(如表⼀),由数字表⽰汽轮机的容量(MW);第⼆部分:⽤⼏组由斜线分隔的数字分别表⽰新蒸汽参数、再热蒸汽参数、供热蒸汽参数等;第三部分:⼚家设计序号。
2.汽轮机课程研究的主要内容有那些,如何从科学研究及⼯程应⽤的不同⾓度学习该课程?研究内容:(1)绪论:本课程的主要内容及在⽣产实践中的应⽤;国内外汽轮机的展及应⽤;汽轮机的型式、分类及型号;汽轮机装置及现代⼤型单元制机组的概念;本课程的学习要求及学习⽅法。
(2)汽轮机级的⼯作原理:⼀元流动的⼏个主要⽅程及应⽤;蒸汽在喷嘴及动叶中的流动、速度三⾓形及计算;级的轮周功率和轮周效率;级内损失和级的相对内效率;级的热⼒设计原理。
(3)多级汽轮机:多级汽轮机的⼯作过程及其特点;进、排汽机构的流动阻⼒损失;汽轮机及其装置的经济性评价指标;轴封及其系统;轴向推⼒及平衡;汽轮机的极限功率及其影响因素。
(4)汽轮机变⼯况特性:喷嘴变⼯况时流量与压⼒的关系;级与级组的变⼯况特性;配汽⽅式对汽轮机变⼯况运⾏经济性和安全性的影响;滑压运⾏经(5)汽轮机的凝汽设备:凝汽设备的⼯作原理及任务;凝汽器的真空与传热;凝汽器的结构布置;抽⽓器;凝汽器变⼯况。
第五节 级内损失和级的相对内效率一、级内损失除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外,级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。
必须指出,并非各级都同时存在以上各项损失,如全周进汽的级中就没有部分进汽损失;采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失;在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失;采用扭叶片的级就不存在扇形损失。
本节所讨论的各项级内损失,目前尚难以完全用分析法计算,多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。
随试验条件的不同,计算损失的公式也不同。
下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。
1.叶高损失l h δ叶高损失又称为端部损失,其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。
它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。
工程上为了方便.把它单独分出来计算。
叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。
当叶片高度很高时,l h δ可以忽略不计。
叶高必须大于相对极限高度,否则l h δ将急剧增加。
叶高损失常用下列半经验公式计算:l h δ=u ah l ∆ (1.5.1)式中 a ——试验系数,单列级a =1.2(未包括扇形损失)或a =1.6(包括扇形损失),双列级a =2;u h ∆——不包括叶高损失的轮周有效比焓降,即u h ∆=0th ∆—n h δ—b h δ—2c h δ,/kJ kg ;l ——叶栅高度,单列级为喷嘴高度,双列级为各列叶栅的平均高度,mm 。
叶高损失也可以用以下半经验公式计算: l ξ=21ana x l (1.5.2)即 l h δ= l ξ0E (1.5.3) 式中 1a ——试验系数,单列级1a =9.9,双列级1a =27.6; n l ——喷嘴高度,mm 。
2.扇形损失h θδ汽轮机级中实际应用的是环列叶栅,如图1.5.1(a)所示。