动力机械2-多级汽轮机

第二章多级蒸汽透平,问题讨论：,1）为什么要采用多级汽轮机？,2）什么是多级汽轮机？,3）多级汽轮机有什么特点？,4）多级汽轮机带来哪些特殊问题？怎样解决？,2.1多级蒸汽透平概要,透平级的轮周功率为：,功率增大的三个途径：,透平级的等熵滞止焓降,蒸汽流量G,轮周效率,结论：在最佳速比下，不能任意增大。,结论：受材料强度的限制。,结论：效果很小,结论：单级汽轮机的功率受到限制。,一、汽轮机（透平）级的叠置,双列复速级：,所能利用的等熵焓降约为：kJ/kg压比约为：,总压比：,结论：对于大焓降和压比，任何单级透平都不能有效地利用。,两种解决方法,目标：既提高汽轮机的功率，又保证汽轮机效率较高。,采用多台单级汽轮机，按压力高低排列，每台汽轮机分段利用总焓降。,纯理论方法没有应用实例,将许多汽轮机级，按压力高低排列，逐级利用总焓降。,称为多级汽轮机,图4.112000kW多级冲动凝汽式汽轮机示意图,二、多级透平工作过程,1)多级冲动式透平的基本结构（通流部分）,类型：多级冲动式汽轮机；多级反动式汽轮机。,主要包含：,2)多级反动式透平的基本结构（通流部分）,主要包含：静叶装在汽缸上；动叶安装在转鼓上；小功率多级反动式汽轮机一般没有调节级；设有平衡活塞，以减小轴向推力；,3）多级冲动式汽轮机的工作过程,各级功率分布曲线,各级压力分布曲线,各级压力分布曲线,各级功率分布曲线,多级汽轮机的膨胀过程线如图所示。,在忽略调节阀前和前汽封漏汽的情况下：,多级汽轮机的有效焓降：,对外作功：,汽轮机的总等熵焓降：,总能量：,汽轮机内效率：,内功率：,4）多级透平的特点,功率大：,透平总功率等于每个透平级功率之和，即：,效率高：,多级透平的焓降大，需要提高蒸汽的初参数（初压、初温）。从热力循环角度看，使循环的热效率提高；,采用多级结构，每级利用总焓降的一部分，容易保证每个透平级均在最佳速比下工作；,中间级的余速动能，有可能被它的下一级所利用。,三、多级透平的特殊问题,1）整个透平内效率与每个透平级内效率平均值的关系问题；,2）余速利用问题（即前一级排汽速度被下一级利用的可能性和具体条件）；,3）级间漏汽问题（隔板汽封漏汽的计算与平衡孔的开设）；,4）湿蒸汽问题（湿蒸汽引起的损失和水蚀等问题）；,5）轴向推力及其平衡问题；,5）热力设计问题（主要包括：通流部分形状、级数确定、焓降分配、设计程序等）。,2.2内效率与重热系数（多级汽轮机特殊问题之一）,在多级汽轮机中，前一级的流动损失和余速损失，表现：消耗蒸汽动能而变成热能留在汽流中,一方面：流动损失使前一级能量转换效率降低；,另一方面：流动损失使下一汽轮机级进口的温度升高。在同样压差下：汽轮机级理想焓降略为增大，提高了该级的作功能力。,如果不考虑多级汽轮机的进、排汽节流作用：,单级汽轮机：,级的绝热焓降,级的内效率,多级汽轮机：,各级绝热焓降之和,各级的平均内效率,=,=,汽轮机的绝热焓降,汽轮机的内效率,汽轮机总绝热焓降,汽轮机的内效率,一、重热系数的性质,假定：忽略汽轮机的进、排汽节流损失；各级的内效率都相同，用表示。,图4.4三级汽轮机的焓-熵图图4.5三级汽轮机的温-熵图,推导示例：以一个四级冲动式汽轮机的膨胀过程为例：,汽轮机各级内效率：,上面四式相加，可得：,（第二级）,汽轮机有效焓降：,各级等熵焓降之和：,得到：,各级平均内效率：,汽轮机内效率：,两式相除，得：,因为：,所以：,重热系数定义：,（其中：）,或大于1的部分称为重热系数。,有：,分析：1）理想过程:,2）节流过程:,3）实际过程：,比较大,比较小,重热系数的物理意义和实质：,在多级透平中前一级的流