汽轮机级内能量转换过程

第一章汽轮机级的工作原理结构上 级的概念 作用上 能量观点上 第一节蒸汽在级内的流动一 基本假设和基本方程 一 基本假设 1 稳定流动2 一元流动3 绝热流动 二 基本方程 1 状态及过程方程 2 连续性方程 3 能量守恒方程 二 蒸汽在喷嘴中的膨胀过程 一 蒸汽的滞止状态 二 喷嘴出口汽流速度 等比熵过程出口理想速度 三 喷嘴速度系数及动能损失 喷嘴速度系数的影响因素 喷嘴中的能量损失及能量损失系数 四 喷嘴中的临界条件和喷嘴临界压力比 根据能量守恒的结论得 过热蒸汽K 1 3饱和蒸汽K 1 135 五 通过喷嘴的蒸汽流量 理想流量 实际流量 流量系数由实验曲线查取 六 蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀 当汽流在喷嘴斜切部分发生膨胀时 流速要大于当地音速 而且汽流方向也会发生偏转 角度不再沿着原出汽角 1 汽流方向偏转角度角度计算 三 蒸汽在动叶中的流动 一 反动度 冲动级与反动级的区别 冲动级 0 05 0 3反动级 0 4 0 6 二 蒸汽在动叶中的热力过程 由于结构上的相似 导致蒸汽在动叶中的热力过程与喷嘴中的热力过程也相似 区别在于喷嘴是静止的 而动叶是转动的 如果以相对速度讨论 则动叶内就适用喷嘴的全部结论了 三 动叶的通流能力 四 蒸汽在级内流动的基本公式 第二节级的轮周效率和最佳速度比 第二节级的轮周效率和最佳速度比一 速度三角形和轮周效率 一 速度三角形在描述蒸汽流经动叶的过程中 使用速度三角形 1 动叶进口速度三角形 2 动叶出口速度三角形 二 轮周功率 单位质量蒸汽流经一级所作轮周功Wu包括三部分 根据级的能量平衡计算轮周功 二 轮周效率及其与速度比的关系 一 轮周效率 本级轮周功 本级理想可用能量 轮周效率的物理意义 二 轮周效率与速度比的关系 1 纯冲动级的轮周效率与速度比的关系 轮周效率与速度比关系的物理意义 纯冲动级轮周效率 余速利用对最佳速度比的影响 2 反动级的轮周效率和速度比的关系 3 带反动度的冲动级 冲动级与反动级的速度三角的区别 3 影响轮周效率的其它因素 1 喷嘴出汽角 2 动叶出口角 3 动叶进口角 三 速度级及其轮周功率 轮周效率 一 速度级的作用及特点 二 轮周功率 效率和最佳速比 三 速度级的热力过程 第四节叶栅几何尺寸的确定 一 叶栅的几何特性 尺寸参数 平均直径 叶片高度 叶栅节距 叶栅宽度 叶型玄长 出口边厚度 进口边宽度 与汽道形状和汽流方向有关的角度 进 出口汽流角度 叶栅安装角 叶型进汽角 叶型出口角 汽流冲角 二 叶栅及叶型参数的选择 一 叶栅类型的选择 四 喷嘴栅尺寸的确定 一 喷嘴型式的确定 根据喷嘴前后压力比大小 二 喷嘴栅尺寸与流量关系方程式 当汽流作亚音速流动时 当汽流作音速或超音速流动时 五 动叶栅尺寸的确定 一 动叶栅出口连续性方程 二 盖度 六 其他结构因素的确定 一 级的动 静叶栅的面积比 对于直叶片级 对于扭叶片级 二 级内间隙 对于复速级 第五节叶栅气动特性及叶栅损失 一 叶栅气动特性 二 叶栅损失 一 叶型损失 1 附面层中的磨檫损失 2 附面层分离引起的涡流损失 3 出口边的尾迹损失 4 冲波损失 二 端部损失 1 端部附面层磨檫损失 2 二次流损失 三 影响叶栅损失的因素 一 影响叶型损失的因素 1 相对节距的影响 2 安装角的影响 3 汽流角和冲角的影响 4 马赫数的影响 5 雷诺数的影响 6 叶型几何参数的影响 二 影响端部损失的因素 四 环形叶栅的特性 一 汽流特性 二 损失特性 式中 为能量损失系数 五 减少叶栅损失的方法 一 采用后加载叶型 二 采用弯扭叶片 三 采用子午面型线喷嘴 四 降低叶片表面的粗糙度 五 减少端部二次流的方法 第七节级的二维和三维热力设计 一 汽轮机级热力设计面临的问题 1 沿叶高圆周速度不同引起的损失 2 速度比 1 2 沿叶高节距不同引起的损失 3 轴向间隙中径向流动引起的损失 1 栅距不同 2 离心力场的存在 扭叶片级研究的主要问题 如何根据中径基元级的参数来确定沿叶高其他基元级的各项参数 以及不同直径上各基元级之间的关系 基元级 在级的某一直径上截取一个微元叶高dr的级根据直叶片理论 只要合理选择 m xa 2 2 及 在已知p0 t0 p2的情况下 就可计算中径基元级的速度三角 二 级的蒸汽流动方程式 蒸汽微元体完全径向平衡方程式 基元级示意图 分速及分速之间的关系示意图 微元体受力示意图 微元体所受径向力有 1 径向静压差 2 Cu产生的离心力 3 Cl产生的离心力的径向分量 4 子午向加速度产生的惯性力的径向分量 单位质量流体径向静压差为 三 简单径向平衡法 一 理想等环量流型 1 流型特点 对上式积分 得 常数 常数 流型特点 2 参数沿径向的变化规律 1 喷嘴出汽角变化规律的 2 动叶进汽角变化规律的 3 动叶出汽角变化规律的 4 动叶出口方向角变化规律的 5 反动度变化规律的 汽流速度与压力变化关系示意图 各项参数变化规律 3 等环量级的特点 二 等 1角流型 常数 常数 常数 三 等密流流型 常数 即 常数 即 四 完全径向平衡法 一 问题的提出 二 完全径向平衡的设计方案 1 流线计算 2 径向平衡计算 3 逐次逼近计算 4 级后参数计算 三 可控涡流型 1 子午流线型对反动度的影响 2 可控涡流型的特点 五 叶栅的全三维设计 第五节级内各项损失和级效率 一 级内损失 一 喷嘴损失 二 叶高损失 三 撞击损失 四 扇形损失 五 叶轮摩檫损失 六 部分进汽损失 1 鼓风损失 2 斥汽损失 七 湿汽损失 1 湿汽损失的形成 1 过饱和损失 3 制动损失 2 摩檫阻力