3 轮周功率及效率.ppt

2020 2 7 1 第三节级的轮周功率与轮周效率 张永生yszhang 2020 2 7 2 一 蒸汽作用在动叶上的力 取控制体 汽道中心的流线ab和cd上 下两平面ad和bc叶型表面 表面力 1 ad面p1 bc面p2 2 ab dc中心流线 相互抵消 3 叶片作用于汽流的力 4 叶片表面的摩擦力 忽略 质量力 质量力 忽略 2020 2 7 3 圆周u方向的动量方程 单位蒸汽流量 令 蒸汽作用于叶片的周向力 2020 2 7 4 轴向z方向的动量方程 说明 圆周向力Fu与汽轮机旋转方向一致 推动叶片作功 轴向力Fz不作功 产生轴向推力 蒸汽作用于叶片的轴向力 蒸汽作用叶片的总作用力 2020 2 7 5 二 蒸汽作用在动叶上的轮周功率 轮周功率Pu 单位时间内蒸汽对动叶片所作的有效功 级的作功能力Wu 单位蒸汽产生的轮周功率 级的作功能力组成 喷嘴出口进入动叶带入的动能 动叶内热能转换的动能 离开动叶带走的动能 余速损失 利用速度三角形 反动级 1 2大 做功能力小 2020 2 7 6 汽轮机级的热力过程线 级的有效焓降 级的滞止理想焓降 喷嘴滞止理想焓降 喷嘴能量损失 动叶理想焓降 动叶滞止理想焓降 动叶能量损失 余速损失 初速动能 余速利用系数 本级余速动能可被下一级利用的程度 2020 2 7 7 轮周效率是衡量汽轮机级的工作经济性的重要指标 三 轮周效率 轮周效率定义 级的假想速度 2020 2 7 8 三 轮周效率 写成能量平衡形式 焓降 喷嘴损失系数 动叶损失系数 余速损失系数 2020 2 7 9 影响轮周效率主要因素有三项 喷嘴损失系数 动叶损失系数 余速损失系数 当叶型选定后 轮周效率主要受余速损失影响 四 轮周效率与速比的关系 速比是汽轮机的重要指标 直接影响汽轮机组的轮周效率和作功能力 速比 或速比 引入一个参数 对应于最高轮周效率的速比称为最佳速比 2020 2 7 10 纯冲动级 1 纯冲动级 不考虑余速利用 从上式可知 i 和越高 高 ii 小 也高 但过小 一般 iii 但过小 一般 iv 对的影响是按抛物线变化 叶型一经选定 前三项参数基本确定 2020 2 7 11 纯冲动级最佳速比与轮周效率关系 轮周效率 2020 2 7 12 一般 末级最大200 纯冲动级的最佳速比 纯冲动级的最佳速比 2020 2 7 13 对于纯冲动级 若 则 若用理想速度计算速比 2020 2 7 14 2 纯冲动级 考虑余速利用 当 其中 对于 对于 1 利用余速可提高轮周效率 2 余速利用使得xa在实用范围内对轮周效率的影响减弱 2020 2 7 15 3 冲动级 若不考虑余速利用 式中 设计中 常取 2020 2 7 16 4 反动级 当 时 2020 2 7 17 反动级轮周效率与速比的变化曲线 在最佳速比附近变化平坦 所以在一定范围内偏离最佳值时 不会导致轮周效率的明显下降 适用工况变化较频繁机组 如调峰机组 工业汽轮机组等 反动级最佳速比大 相同轮周速度前提下 反动级能承担的焓降比冲动级小 也即在相同功率的汽轮机 反动式汽轮机的级数要比冲动式汽轮机的级数要多 2020 2 7 18 5 复速级 结构图 2020 2 7 19 复速级 速度三角形 第一列动叶的速度三角形与单列级一样第二列动叶的速度三角形中各量加上标 表示转向导叶以下标 gb 表示 2020 2 7 20 复速级 轮周功率 假定 纯冲动级 0 1 2 2 1 1 2 1 0 gb 1复速级轮周功 两列动叶栅轮周功之和 轮周效率 2020 2 7 21 复速级 轮周效率与速比关系 x1 单列级和复速级对比曲线 2020 2 7 22 速比x1小于x1 时 采用复速级才有可能提高效率 在各自的最佳速比下 复速级的轮周效率一定比单列级的轮周效率低很多 增加导叶 第二列动叶损失 增大第一列动叶损失 优点 圆周速度相同时 能够承担比单列级大得多的理想比焓降 减少级数 承担较多焓降降压降温 2020 2 7 23 复速级 出口速度 通常复速级也不是纯冲动式的 而采用少量的反动度 即汽流在动叶和导叶中均有一定的膨胀 改善流动 提高复速级的效率 但过大的反动度会增加级内漏汽损失 第一列动