汽轮机原理(第二章)讲解

转变成机械功全过程的基本单元。
➢ 单级汽轮机用来拖动油泵或给水泵 ➢ 复速级汽轮机即双列汽轮机 ➢ 随着汽轮机越来越趋向高温、高压、大功率，单机汽轮机等已不能满足工
业的需求，所以多级汽轮机就应运而生，下边所讲的汽轮机都是多级汽轮机 。
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第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
➢ 1、工作原理：蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向 喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶轮旋转（蒸 汽的动能转变成转子的旋转机械能）并拖动风机或发电机旋转。
➢ 2、特点 ：功率大、转速高、效率高、运行平稳、使用寿命长
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第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
汽轮机及中间再热式汽轮机
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第二章 汽轮机本体 第一节 汽轮机的基本概念及分类
• 6、按汽轮机的用途分 • 电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机 • 工业汽轮机：用来带动水泵、油泵、鼓风机等的汽轮机 • 船用汽轮机：作为船舶的动力装置，用以推动螺旋桨 • 7、按进气压力分 • 低压气轮机：新蒸汽压力 1.2—1.5Mpa • 中压汽轮机：新蒸汽压力 2—4Mpa • 次高压汽轮机：新蒸汽压力 5—6Mpa • 高压汽轮机：新蒸汽压力 6—10Mpa • 超高18Mpa • 超亚临界汽轮机：新蒸汽压力 大于22.17Mpa
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汽轮机的基本概念
➢ 汽轮机铸造业之所以能够迅速发展是因为： ➢ 它的热效率高，凝汽式汽轮机组的综合热效率达40%，供
热机组热效率可达80％。 ➢ 汽轮机是连续工作的回旋机械，它可已具有较大的功率。 ➢ 机组运行平稳，事故率较低，一般可保持3年左右大修，

度 c 上升， p 下降，在某一截面上汽流速度 c=a ， Ma=1 ，此状态叫临
界状态，此截面叫喉部。临界压力p1c，临界速度c1c。 临界压力p1c与滞止压力p00之比，叫临界压比ε
p1c 2 kk nc 0 ( ) 1 p0 k 1
nc
。
p0 c0
喉部 p1 p1c c1c Y 临界状态
汽轮机原理
第二章 汽轮机级内能量转换过程
第二章 汽轮机级内能量转换过程
•第一节 汽轮机级的基本概念 •第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程
•第三节 级的轮周功率和轮周效率
•第四节 叶栅的气动特性 •第五节 级内损失和级的相对内效率
•第六节 级的热力设计原理
•第七节 扭叶片级
第二章 汽轮机级内能量转换过程
第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程 (3）影响速度系数因素分析：
2.1 蒸汽在喷嘴中的流动过程
喷嘴宽度Bn＝55mm
喷嘴宽度Bn ＝80mm
从上试验图得出： ① 喷嘴速度系数在0.92～0.98之间，设计时取 0.97，另考虑叶高损失。 ② ln<15mm时，φ值剧烈下降，所以保证ln>15mm； ln > 100 mm时， φ值基本 上不随ln变化。
m 0.05 ~ 0.30
反动级： 反动度 m 0.5 的级称反动级 复速级： 由固定的喷嘴、导叶和安装在同一叶轮上的两列动叶组成的 级称为复速级
第一节 汽轮机级的基本概念 纯冲动级 反动度 m 0 级称纯冲动级
1.3 级的类型和特点
特点：
①只在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨 胀，只改变流动方向；
w
c1
第一节 汽轮机级的基本概念

分为纯冲动级，反动级，带反动度的冲动级三种 •纯冲动级：按照Ωm=0的条件设计的 级叫作纯冲动级。在纯冲动级中， 热能到动能的转换在喷嘴中进行， 而在动叶中只有动能到(机械能)轮周 功的转换。
纯冲动级的特点是：
* Ωm=0 * p1 p2 * * hb 0 ht* hn * 动叶通流截面沿流道不变
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⑸ CB25-8.83/1.47/0.49
背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，背压0.98MPa
2.4 蒸汽在级中的能量转换
2.4.1 蒸汽在喷管中的膨胀过程 2 2 c0 c12 c0 c12 h0 h1 wi wi 0 则 h0 h1 2 2 2 2 2 2 2 或 c1 2(h0 h1 ) c0 2Δhn c0 喷嘴出口气流速度的计算 理想速度c1t c 2(h h ) c 2 2h c 2 (m / s) 1t 0 1t 0 n 0
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2.2.2 级的作功原理与反动度
2.2.2.1 级的作功原理
•冲动作用原理——当一运动物体碰到另一静止的或运动速度比它低 的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小及方向，同时给阻碍 它运动的物体一作用力，这个力称为冲动力，其大小取决于运动物 体的质量和它的速度变化。 在汽轮机中，从喷嘴流出的高速蒸汽通过动叶汽道时，其流动方 向改变，因而对叶片产生一冲击力，推动叶轮运动，作出机械功。 这就是冲动作用原理。 •反动作用原理——反动力是由原来静止或运动速度较小的物体，在 离开或通过另一物体时，聚然获得一个较大的速度而产生的。 在汽轮机中，当蒸汽在动叶片构成的汽道内膨胀加速时，汽流必 然对动叶作用一个由于加速而产生的反动力，推动叶轮运动，作出 机械功。这就是反动作用原理。

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基本方程式：
1 . 连 续 方 程 式 G c A cA const.
v
2.能量方程式
h0
c02 2
q
h1
c12 2
W
3. 状态及过程方程式
pv RT
pvk const.
1，汽轮机的级：静叶栅 动叶栅 是汽轮机作功的最小单元。
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2，级内能量转换过程： 具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级 时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将 蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进 入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方 向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速 汽流的动能转变为旋转机械能。
的能量损失较大，列数越多，损失越大。所以为
了结构简单和运行的经济性，几乎不用三列及三 列以上的速度级。
1一轴；2一叶轮；3一第一列动 叶片；4一喷嘴；5一汽缸；6—
第二列动叶片；7一导向叶片
第二节 蒸汽在级内的流动过程
一 ，基本假设和基本方程式
流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的 三元流动的实际流体。为了研究方便，特作如下假设： 1 . 蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道 中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。 2. 蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流 动时，其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的 截面上不变化。 3. 蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流 动时与外界没有热交换。
① 压力级（单列级）：蒸汽的动能转换为转子 的机械能的过程在级内只进行一次的级。
② 速度级（复速级）：蒸汽的动能转换为转子 的机械能的过程在级内进行一次以上的级。 如双列、三列速度级。
3. 调节级和非调节级
① 调节级：通流面积能随负荷改变的级， 如喷嘴调节的第一级。