汽轮机原理及系统教学教材

汽轮机基本概念、工作原理介绍一、汽轮机运行基础知识1、流体力学基础知识一、流体的物理性质1、流动性流体的流动性是流体的基本特征，它是在流体自身重力或外力作用下产生的。

这也是流体容易通过管道输送的原因2、可压缩性流体的体积大小会随它所受压力的变化而变化，作用在流体上的压力增加，流体的体积将缩小，这称为流体的可压缩性。

3、膨胀性流体的体积还会随温度的变化而变化，温度升高，则体积膨胀，这称为流体的膨胀性。

4、粘滞性粘滞性标志着流体流动时内摩擦阻力的大小，它用粘度来表示。

粘度越大，阻力越大，流动性越差。

气体的粘度随温度的升高而升高，液体的粘度随温度的升高而降低。

二、液体静力学知识1、液体静压力及其基本特性液体静压力是指作用在液体内部距液面某一深度的点的压力。

液体静压力有两个基本特性：①液体静压力的方向和其作用面相垂直，并指向作用面。

②液体内任一点的各个方向的静压力均相等。

2、液体静力学基本方程Ｐ＝Ｐa＋ρgｈ式中Pa----大气压力ρ-----液体密度上式说明：液体静压力的大小是随深度按线性变化的。

3、绝对压力、表压力和真空①绝对压力：是以绝对真空为零算起的。

用Pj表示。

②表压力（或称相对压力）：以大气压力Pa为零算起的。

用Pb表示。

③真空：绝对压力小于大气压力，即表压Pb为负值。

绝对压力、表压力、真空之间的关系为：Pj=Pa+Pb三、液体动力学知识1、基本概念①液体的运动要素：液体流动时，液体中每一点的压力和流速，反映了流体各点的运动情况。

因此，压力和流速是流体运动的基本要素。

②流量和平均流速：假定流体在流过断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称为平均流速，记作V。

单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量，称为流量。

流量可分为体积流量Qv和质量流量Qm。

Qv=V AQm=ρV A③稳定流和非稳定流：稳定流是指流体流速和压力不随时间的变化而变化的流动，反之则为非稳定流。

第一章 汽轮机级的工作原理第一节 概 述汽轮机本体中作功汽流的通道称为汽轮机的通流部分。

它包括主汽门、调节汽门、导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。

现代电站汽轮机均为多级汽轮机，由若干级组成。

由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元称为汽轮机的级。

因为汽轮机的热功转换是在各 个级内进行的，所以研究级的工作原理是掌握整个汽轮 机工作原理的基础。

一、级的工作过程图1.1.1为某一冲动式汽轮机级的示意图。

喷嘴叶 片安装在隔板体上，动叶片安装在叶轮的外缘上。

喷嘴前截面用0—0表示，喷嘴叶栅和动叶栅之间的截面用l —l 表示，动叶后截面用2—2表示。

这三个截面通常称为级的特征截面或计算截面。

各截面上的汽流参数分 别注以下标0 ， 1和2，如0p 、1p 和2p ，分别表示喷嘴前、喷嘴后和动叶后的蒸汽压力。

在喷嘴通道内，蒸汽由压力0p 膨胀到1p ，温度由0t 下降到1t ，汽流速度相应地由0c 升到1c 。

可见，蒸汽从四嘴的进口到出口实现了由热能向动能的转换。

高速流动的蒸汽由喷嘴出口进入动叶时，给予动叶以冲动力i F 。

通常汽流在动叶槽道中继续膨胀，并转变方向，当汽流离开动叶槽道时，它给叶片以反动力r F (见图1．1．2)，这两个力的合力，推动动叶带动叶轮和轴旋转，作出机械功。

动叶以转速n 绕汽轮机轴旋转，用u 表示动叶平均直径b d 处(即1/2叶高处，见图(1.1.1)的圆周速度，其大小为（1.1.1）其方向为动叶运动的圆周方向。

由于动叶以圆周速度u 运动，所以，以1c 表示的喷嘴出口汽流的绝对速度，是以相对速度1w 进入动叶的。

1c ,u 与1w 构成动叶进口速度三角形，如 图1．1．3（a ）所示，即1w =1c u - （1.1.2） 汽流以相对速度2w 离开动叶，由于动叶以圆周速度u 运动，所以动叶出口汽流的绝对速度是2c 。

2w , u 与2c 构成动叶出口速度三角形，如图1．1．3(a)所示，即2c =2w u - （1.1.3）图中ß表示叶轮旋转平面与相对汽流速度的夹角，ą表示叶轮旋转平面与绝对汽流速度的夹角。

3. 汽轮机-教科版选修2-2教案一、教学内容概述本教案是教科版选修2-2中，关于汽轮机部分的教学内容。

其中包括：热力循环、汽轮机的基本原理、汽轮机的基本构造和汽轮机的工作过程。

二、教学目标1.理解热力循环的概念和物理原理；2.掌握汽轮机的基本原理；3.初步了解汽轮机的基本构造；4.熟悉汽轮机的工作过程。

三、教学重点1.热力循环的概念和物理原理；2.汽轮机的基本原理。

四、教学难点1.汽轮机的基本构造；2.汽轮机的工作过程。

五、教学过程1. 热力循环1.1 热力循环的定义热力循环是指一系列工作物质在发生热力变化（如加热、膨胀、冷却、压缩等）后，再回归原状态的完整循环过程。

1.2 热力循环的分类热力循环可分为开式循环和闭式循环两类。

闭式循环又分为理想循环和实际循环两类。

1.3 热力循环的物理原理热力循环的物理原理是通过不同状态下工作介质的热力学性质（如压力、温度、比容等）的变化来实现热力转换。

2. 汽轮机的基本原理2.1 汽轮机的定义汽轮机是指利用汽流的动能和压力能完成动力转换的机器。

它是一种热力机，也是一种转子式发电机组的核心设备。

2.2 汽轮机的基本原理汽轮机的基本原理是根据热力循环原理，将工作物质（如汽水或空气）加热后使其膨胀产生动力，再通过涡轮转子带动发电机旋转，将动能转换为电能。

3. 汽轮机的基本构造3.1 汽轮机的组成部分汽轮机由燃烧室、涡轮组、调速器、增压器、减压器、排汽喷嘴、液体循环系统等多个部分组成。

3.2 涡轮组的构成涡轮组是汽轮机的核心部分。

它包括高压涡轮和低压涡轮两部分，其中高压涡轮接受高温高压工作介质的动力，而低压涡轮则接受低温低压的工作介质的动力。

4. 汽轮机的工作过程4.1 汽轮机的工作循环汽轮机的工作循环包括汽化、加热、膨胀、冷却、凝结、压缩等多个阶段。

4.2 汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理是将工作介质（如汽水）从燃烧室输送至高压涡轮，通过高温高压的工作介质产生动力，带动两个涡轮组转动，并最终将其冷却、压缩和凝结，形成完整的工作循环。

《汽轮机原理》课程教学大纲华南理工大学东莞东阳教学中心课程名称：汽轮机原理（英文）：Principle of Steam Turbine 课程性质：必修课适用层次：专升本总学时：80 学分：5一、课程的作用、地位和任务1、课程作用：本专业最重要的专业课之一。

2、教学方法：课堂讲授和课外自学相结合。

3、课程学习目标和基本要求：学生通过对本门课的学习应牢固掌握蒸汽在汽轮机中的流动过程和能量转换过程，以及为实现能量有效转换而对结构的要求；掌握和了解汽轮机变工况的规律，凝汽设备的工作原理、调节系统的工作原理、汽轮机叶片及其它主要零件的强度和振动的概念，供热式汽轮机的特点及机组运行方面的基础知识，为从事热能与动力各专业的技术工作打下必备的理论基础。

4、课程类型：专业课二、课程内容和要求绪论知识点：汽轮机在国民经济中的地位。

汽轮机发展简史，近年来汽轮机技术的发展概况。

汽轮机分类、型号及其特点。

汽轮机的基本工作原理和结构概貌。

第一章汽轮机级的工作原理知识点：级的概念及工作原理，反动度，级的分类，基本方程；喷嘴中汽流的理想速度和实际速度，临界状态，喷嘴流量，蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀；动叶的进出口速度三角形，蒸汽作用在动叶片上的力，轮周功率；速度比，纯冲动级、反动级、和速度级的最佳速比；部分进汽度和盖度的概念。

级内的各项损失，级的热力过程线，级的内功率及内效率；长叶片级的概念。

第二章多级汽轮机知识点：多级汽轮机的结构及热力过程，多级汽轮机的优越性和特点；多级汽轮机中反动度和级做工能力的逐级变化规律；汽轮机的损失，汽轮机装置的效率及热经济指标；多级汽轮级的轴向推力；多级汽轮级的热力计算。

通过对本部分学习，应熟悉多级汽轮机的工作特点，汽轮机的各种损失和减少损失的措施，明确汽轮机装置的各种评价指标，熟悉汽轮机的轴封原理和轴封系统，多级汽轮机轴向推力的组成及平衡措施和提高单排汽口凝汽式汽轮机极限功率的方法。

第三章汽轮机的变工况特性知识点：变工况概念，渐缩喷嘴变工况；机组压力与流量的关系，级的焓降变化规律，级的反动度的变化规律；配汽方式及其对机组变工况影响；凝汽式汽轮机的工况图，变工况下的热力计算；蒸汽参数变化对汽轮机经济性和安全性的影响。