第一章汽轮机级的工作原理

1、第一章第一章 汽轮机级的工作原理汽轮机级的工作原理 华北电力大学 动力教研室 陈海平陈海平 本本 章章 主主 要要 内内 容容 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 级的轮轴功率和轮轴效率级的轮轴功率和轮轴效率 第三节第三节 级内损失和级的相对内效率级内损失和级的相对内效率 第四节第四节 扭叶片级扭叶片级 l级的概念是什么？我厂级的概念是什么？我厂N300-16.7/537/537型汽轮机有多少级？型汽轮机有多少级？ l何为隔板？何为隔板？ l何为热力级？何为结构级？我厂汽轮机有多少个热力级和多少个何为热力级？何为结构级？我厂汽轮机有多少个热力级和多少个 结构级？结构级？ l何为调节级？何为压

2、力级？有什么异同点？何为调节级？何为压力级？有什么异同点？ l何为部分进汽度？我厂汽轮机是全周进汽还是部分进汽？何为部分进汽度？我厂汽轮机是全周进汽还是部分进汽？ l可压缩流体的基本方程？可压缩流体的基本方程？ l冲动作用原理和反动作用原理（简单介绍）冲动作用原理和反动作用原理（简单介绍） l何为反动度？何为反动度？ l何为冲动级？何为反动级？何为冲动级？何为反动级？ l为什么冲动式汽轮机叶片带有反动度？为什么冲动式汽轮机叶片带有反动度？ l何为级效率？何为级效率？ 本本 章章 要要 点点 第一节第一节 概概 述述 华北电力大学 动力教研室 陈海平陈海平 1. 1. 组成组成 静止部分静止部分

3、( (静子静子) )：包括汽缸、喷嘴室、隔板、：包括汽缸、喷嘴室、隔板、 隔板套隔板套( (静叶持环静叶持环) )、静叶栅、汽封、轴承、轴承、静叶栅、汽封、轴承、轴承 座、机座、滑销系统及相关紧固件等；座、机座、滑销系统及相关紧固件等； 转动部分转动部分( (转子转子) )：包括主轴、叶轮：包括主轴、叶轮( (或转鼓或转鼓) )、 动叶栅、围带、拉筋、联轴器及相关紧固件等；动叶栅、围带、拉筋、联轴器及相关紧固件等； 控制部分：由调节系统、保护装置和油系统等。控制部分：由调节系统、保护装置和油系统等。 一、一、 汽轮机本体简介汽轮机本体简介 2 2 基本概念基本概念 通流部分通流部分：汽轮机本体

4、中：汽轮机本体中作功汽流的通道作功汽流的通道称为称为 汽轮机的通流部分，包括主汽门、调节汽门、汽轮机的通流部分，包括主汽门、调节汽门、 进汽导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机进汽导管、进汽室、各级喷嘴和动叶及汽轮机 的排汽管。的排汽管。 汽轮机的级汽轮机的级：由一列喷嘴叶栅和其后：由一列喷嘴叶栅和其后紧邻紧邻的一的一 列动叶栅构成的基本工作单元。列动叶栅构成的基本工作单元。 转子转子：汽轮机的转动部分。动叶装在转轴上，汽轮机的转动部分。动叶装在转轴上， 与叶轮及转轴等构成汽轮机的转动部分。与叶轮及转轴等构成汽轮机的转动部分。 喷嘴喷嘴：由固定不动的静叶栅构成的蒸汽通道由固定不动的静叶栅构成的

5、蒸汽通道。 汽轮机是将蒸汽的汽轮机是将蒸汽的热能热能转变为转子转变为转子机械能机械能的一种的一种 动力机械，这种能量的转变通常是通过动力机械，这种能量的转变通常是通过冲动冲动作用作用 原理和原理和反动反动作用原理两种方式来实现的。作用原理两种方式来实现的。 冲动力与冲动力与反动力反动力 冲动力冲动力：当一运动物体碰撞到另一静止的或速度不同当一运动物体碰撞到另一静止的或速度不同 的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小和方向，同的物体时，就会受到阻碍而改变其速度的大小和方向，同 时给阻碍它运动的物体一个作用力，这个力即为冲动力。时给阻碍它运动的物体一个作用力，这个力即为冲动力。 反动力：反动力：

6、在汽轮机中，当蒸汽流经动叶通道时，如在汽轮机中，当蒸汽流经动叶通道时，如 果蒸汽还继续膨胀加速，则在蒸汽离开动叶通道时，会给果蒸汽还继续膨胀加速，则在蒸汽离开动叶通道时，会给 动叶一个与汽流运动方向相反的作用力，这个力即为反动动叶一个与汽流运动方向相反的作用力，这个力即为反动 力。力。 二、 蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理 从喷嘴流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上，受到动从喷嘴流出的高速汽流冲击在汽轮机的动叶上，受到动 叶的阻碍，而改变了其速度的大小和方向，同时叶的阻碍，而改变了其速度的大小和方向，同时汽流给动汽流给动 叶施加了一个冲动力。叶施加了一个冲动力。 蒸汽在动叶通道内膨胀加速，离开

7、动叶通道时，给动叶蒸汽在动叶通道内膨胀加速，离开动叶通道时，给动叶 一个与汽流运动方向相反的作用力，这个力即为一个与汽流运动方向相反的作用力，这个力即为反动力。反动力。 一般情况下，蒸汽在动叶通道内流动时，一方面给动叶一般情况下，蒸汽在动叶通道内流动时，一方面给动叶 栅一个栅一个冲冲动力动力F Fi i的作用，另一方面，在动叶通道内继续膨胀，的作用，另一方面，在动叶通道内继续膨胀， 给动叶栅一个给动叶栅一个反反动力动力F Fr r的作用，这两个力的方向都不与轮周的作用，这两个力的方向都不与轮周 方向一致，两个力的合力方向一致，两个力的合力F F作用在动叶栅上，其在轮周方向作用在动叶栅上，其在轮

8、周方向 上的分力上的分力F Fu u使动叶栅旋转而产生使动叶栅旋转而产生机械功。机械功。 注意：冲动力的大小主要取决于单位时间内通过动叶通注意：冲动力的大小主要取决于单位时间内通过动叶通 道的蒸汽质量及其速度的变化，蒸汽质量越大，速度变化道的蒸汽质量及其速度的变化，蒸汽质量越大，速度变化 越大，则冲动力越大。越大，则冲动力越大。 汽轮机级的受力分析汽轮机级的受力分析: : P7图1.1.1-1.1.2所示 三、 级的工作过程 火电厂的能量转换过程火电厂的能量转换过程 蒸汽在级内的流动过程：蒸汽在级内的流动过程：图图1.1.11.1.1所示所示 在喷嘴在喷嘴(nozzle)中：降压增速，热力势能

9、转变为汽流的中：降压增速，热力势能转变为汽流的 动能动能; 在动叶在动叶(blade)中：动能转变为机械能中：动能转变为机械能（冲动级和反动冲动级和反动 级有别级有别）。 气流流动演示气流流动演示 蒸汽动叶和喷嘴中的流程蒸汽动叶和喷嘴中的流程 对于冲动式汽轮机，当蒸汽通过喷嘴对于冲动式汽轮机，当蒸汽通过喷嘴 和动叶后，其压力、速度的变化趋势如和动叶后，其压力、速度的变化趋势如 右图。右图。 特征截面或计算截面：特征截面或计算截面： 喷嘴前：喷嘴前：0-00-0； 喷嘴后（动叶前）：喷嘴后（动叶前）：1-11-1； 动叶后：动叶后：2-22-2。 注意：注意：参数下角标与截面号相同。参数下角标与

10、截面号相同。 蒸汽膨胀增速的条件蒸汽膨胀增速的条件 有压差存在有压差存在 合理的汽流通道结构合理的汽流通道结构 动、静叶栅几何参数动、静叶栅几何参数：平均直径平均直径dmdm，叶片高度，叶片高度l l ，叶栅节，叶栅节 距距t t，叶栅宽度，叶栅宽度B B，叶栅通道进口宽度，叶栅通道进口宽度a,a,出口宽度出口宽度a1a1和和a2a2， 叶型弦长叶型弦长b b和出口边厚度，出口汽流角。和出口边厚度，出口汽流角。 动叶进出口汽流速度三角形动叶进出口汽流速度三角形：流体力学观点流体力学观点 喷嘴、动叶及汽流流动特性喷嘴、动叶及汽流流动特性 动叶以圆周速度动叶以圆周速度u u旋转；旋转； 从喷嘴中以

11、绝对速度从喷嘴中以绝对速度c c1 1流出的汽流相对于动叶有一个相对运动流出的汽流相对于动叶有一个相对运动 和相应的相对速度和相应的相对速度w w1 1；流入本级动叶；流入本级动叶； 汽流以相对速度汽流以相对速度w w2 2离开动叶，由于动叶以圆周速度离开动叶，由于动叶以圆周速度u u旋转，故其旋转，故其 出口绝对速度为出口绝对速度为c c2 2；流入下级静叶（喷嘴）；流入下级静叶（喷嘴）； 由由c c、w w、u u构成速度三角形，如下图。构成速度三角形，如下图。 速度三角形的构成速度三角形的构成 动叶入口速度三角形： c1 1 、w1 1、 u 动叶出口速度三角形： c2 2、w2 2、

12、u 注意： u在进出口速度三角形相同 动叶进出口汽流速度三角形动叶进出口汽流速度三角形 符号说明符号说明 C1：喷嘴出口汽流的绝对速度：喷嘴出口汽流的绝对速度 w1：喷嘴出口汽流的相对速度：喷嘴出口汽流的相对速度 C2：动叶出口汽流的绝对速度：动叶出口汽流的绝对速度 w2：动叶出口汽流的相对速度：动叶出口汽流的相对速度 u：圆周速度。：圆周速度。 一般情况下一般情况下： 1 21 2 1117 (2 4 ) 20 30 冲动级： (a) (a) 动静叶栅汽道示意图动静叶栅汽道示意图 (b)(b)顶点靠拢的速度三角顶点靠拢的速度三角 形形 速度三角形（速度三角形（w w1 1、c c2 2 ）的

13、计算）的计算 22 1111 1111 1 111 22 2222 2222 2 222 2cos sinsin arcsinarc cos 2cos sinsin arcsinarc cos wcucu cc tg wcu cwuw u ww tg cwu 3 蒸汽在级内的热力过程分析：热力学观点热力学观点 几个概念几个概念 l热力过程线热力过程线：蒸汽在动、静叶栅中膨胀过程在：蒸汽在动、静叶栅中膨胀过程在h-s图图 上的表示；上的表示； l滞止状态：滞止状态：相对于叶栅通道速度为零的相对于叶栅通道速度为零的状态；状态； l滞止参数：滞止参数：相对于叶栅通道速度为零的汽流热力参数，相对于叶栅

14、通道速度为零的汽流热力参数， 用上标用上标“0”0”来表示；来表示； l理想过程：理想过程：无不可逆损失的等熵过程；无不可逆损失的等熵过程； l实际过程实际过程：存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为：存在着不可逆摩擦损失，动能损失转变为 热能。热能。 喷嘴及动叶的热力过程喷嘴及动叶的热力过程 动叶理想比焓降：动叶理想比焓降： 0 2 0 2 c c h 01nt hhh 11nt hhh 01nn hhhh 12bt hhh 滞止比焓差滞止比焓差： 喷嘴理想比焓降：喷嘴理想比焓降： 喷嘴损失：喷嘴损失： 喷嘴实际比焓降：喷嘴实际比焓降： 22bt hhh 12bb hhhh 2 2 2 2 c

15、 c h 02ttnb hhhhh 0 0 ttc hhh 动叶损失：动叶损失： 动叶实际比焓降：动叶实际比焓降： 余速损失：余速损失： 级的理想比焓降：级的理想比焓降： 级滞止理想比焓降：级滞止理想比焓降： 喷嘴滞止理想比焓降：喷嘴滞止理想比焓降： 2 unbc hhhh 2 0 utnbc hhhhh 0 0 nnc hhh 轮周损失：轮周损失： 轮周有效比焓降：轮周有效比焓降： 四、四、 级的反动度级的反动度（反动率）反动率） 定义：定义：表征蒸汽在动叶通道中的膨胀程度表征蒸汽在动叶通道中的膨胀程度, ,定义定义 为蒸汽在动叶中膨胀时的理想比焓降与级的滞止为蒸汽在动叶中膨胀时的理想比焓降

16、与级的滞止 理想比焓降之比理想比焓降之比, ,用用mm来表示来表示. . 00 bb m tnb hh hhh 计算表达式：计算表达式： 讨论 由于由于h-sh-s图上等压线沿比熵增方向发散图上等压线沿比熵增方向发散, ,故严格说故严格说, , 但由于喷嘴损失很小，因此在使用中常认为但由于喷嘴损失很小，因此在使用中常认为 m m越大，越大，hbhb越大，则蒸汽对动叶栅的反动力也越越大，则蒸汽对动叶栅的反动力也越 大；大； 反动度反动度沿动叶高度是不相同的沿动叶高度是不相同的 对于较短的直叶片级，用平均反动度对于较短的直叶片级，用平均反动度mm表示，可表示，可 不计反动度沿动叶高度的变化；不计反

17、动度沿动叶高度的变化； 对于长叶片级，在计算不同截面时，必须用相应对于长叶片级，在计算不同截面时，必须用相应 截面的反动度。截面的反动度。 00 nbt hhh 00 nbt hhh 五、 级的类型和特点：轴流式 冲动级和反动级冲动级和反动级：按蒸汽在动叶通道中的膨胀程度（及反：按蒸汽在动叶通道中的膨胀程度（及反 动度）大小划分。动度）大小划分。 纯冲动级纯冲动级：m0 特点：特点： 蒸汽只在喷嘴内膨胀，在动叶中不膨胀而只改变方向；蒸汽只在喷嘴内膨胀，在动叶中不膨胀而只改变方向； 蒸汽在动叶进、出口处压力和汽流的相对速度相等，即蒸汽在动叶进、出口处压力和汽流的相对速度相等，即P1=P2， hb

18、=0， hn= ht ，w1=w2。 动叶叶型几乎为对称弯曲，即动叶内各流通截面近似相同；动叶叶型几乎为对称弯曲，即动叶内各流通截面近似相同； 动叶只受到入口汽流的冲动力和出口汽流的反动力，但无蒸汽膨胀动叶只受到入口汽流的冲动力和出口汽流的反动力，但无蒸汽膨胀 加速对动叶的反动力；加速对动叶的反动力； 做功能力大，但效率较低，损失大，故现已不在采用。做功能力大，但效率较低，损失大，故现已不在采用。 特点： P1P2，hbhn0.5ht ； 喷嘴、动叶的叶型相同； 动叶既受到入口汽流的冲动力，也受到蒸汽在 动叶通道中膨胀加速及其转向后流出时的反动 力； 做功能力较小，效率较纯冲动级纯冲动级高，顶

19、部漏汽 大。 反动级反动级：mm0.50.5 特点：特点： P1P2，hn hb ； 蒸汽作用在动叶上的主要是冲动力，小 部分是反动力； 在最佳速比下，做功能力比反动级反动级大， 效率较纯冲动级纯冲动级高，在汽轮机中得到了 广泛应用。 冲动级冲动级：m0.05-0.3（0.2翦） 压力级和速度级：压力级和速度级：按蒸汽动能转变为转子按蒸汽动能转变为转子 机械能的过程来划分机械能的过程来划分 压力级：蒸汽动能转变为转子机械能的 过程在级内只进行一次的级。 特点： 这种级在叶轮上只装一列动叶栅，故又称 为单列级； 压力级可以是冲动级，也可以是反动级。 说明：说明：目前常用的是进行两次转换的级，故又

20、称目前常用的是进行两次转换的级，故又称 为双列速度级为双列速度级或复速级，即或复速级，即由固定的喷嘴叶栅、由固定的喷嘴叶栅、 导向叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅所导向叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅所 组成的级组成的级。 特点：特点： 复速级都是冲动式的；复速级都是冲动式的； 做功能力大（较单列级而言）：通常在一级内要求做功能力大（较单列级而言）：通常在一级内要求 承担很大焓降时采用之。承担很大焓降时采用之。 为提高复速级效率，其设计时带有一定的反动度。为提高复速级效率，其设计时带有一定的反动度。 速度级速度级( (复速级复速级) )：蒸汽动能转变为转子蒸汽动能转变为转子 机械能的过程在

21、级内进行一次以上的级。机械能的过程在级内进行一次以上的级。 调节级和非调节级：按级的通流面积是调节级和非调节级：按级的通流面积是 否随负荷大小而变来划分。否随负荷大小而变来划分。 调节级调节级：通流面积随负荷变化而改变的级（如：通流面积随负荷变化而改变的级（如 喷嘴调节的第一级）。喷嘴调节的第一级）。 l单列级：能承担的理想焓降小，一般在单列级：能承担的理想焓降小，一般在80-80- 130kJ/kg130kJ/kg之间；效率高。宜用于带基本负荷的之间；效率高。宜用于带基本负荷的 大机组上。大机组上。 l双列级：能承担较大的理想焓降，一般在双列级：能承担较大的理想焓降，一般在195-195-

22、250kJ/kg250kJ/kg之间。效率较低。宜用于带尖峰负荷之间。效率较低。宜用于带尖峰负荷 的机组上。的机组上。 这种级在运行时，可通过改变其这种级在运行时，可通过改变其通流面积来控制通流面积来控制 进汽量，从而达到调节汽轮机负荷的目的；进汽量，从而达到调节汽轮机负荷的目的； 中小汽轮机用中小汽轮机用复速级作复速级作调节级调节级； 大型汽轮机常用单列冲动级作大型汽轮机常用单列冲动级作调节级；调节级； 总是做成总是做成部分进汽部分进汽。 非非调节级调节级：通流面积不随负荷变化而改变的：通流面积不随负荷变化而改变的 级级。 特点特点：可以是：可以是全周进汽，也可以是全周进汽，也可以是部分进汽

23、。部分进汽。 调节级特点调节级特点 热力级与结构级热力级与结构级 l热力级 l结构级 级的类型和特点小结级的类型和特点小结 反动度结构特点 做功能力 （焓降） 效率 纯冲动级m=0隔板叶轮型较高较低 反动级m=0.5转鼓型最低最高 冲动级m=0.050.3隔板叶轮型较低较高 复速级m=0.050.3隔板叶轮型最高最低 六、级的简化一元流模型和基本方程式六、级的简化一元流模型和基本方程式 简化的一元流模型简化的一元流模型 基本假设：基本假设： 流动是稳定的流动是稳定的 流动是绝热的流动是绝热的 流动是一元的流动是一元的 工质是理想气体工质是理想气体 基本方程式基本方程式 对连续性方程取对数值并微

24、分，可得连续性方程式的对连续性方程取对数值并微分，可得连续性方程式的 另一形式另一形式 1 1 1 AcAc Gconst vv 连续性方程连续性方程：流体质量守恒。：流体质量守恒。 Gv=cA 式中：q每kg质量蒸汽流过系统时从外界吸收 的热量，J/kg；绝热时为零。 w每kg质量蒸汽流过系统时对外界做出 的机械功，J/kg。 22 01 01 22 cc qhhw 能量方程能量方程：能量守恒定律：能量守恒定律 l 状态方程：蒸汽在某一截面上的各种状态参数之 间的关系由状态方程式来确定，对于理想气体： pv=RT 式中：p 气体的绝对压力，Pa； v 气体的比容，m3/kg； T 热力学温度

25、，K； R 通用气体常数， R =461.5J/kgK。 状态或过程方程状态或过程方程 等比熵过程方程： 式中：k 为定熵指数； 过热蒸汽：k=1.3； 饱和蒸汽：k=1.135； 湿蒸汽： k=1.035+0.1x（x为过程初态干度） 多变过程方程： 式中：n 多变过程指数； k pvconst n pvconst l 过程方程：蒸汽从一个状态变化到另一个状态 的过程由过程方程式来确定，对于理想气体： 说明：式中负号说明流动过程中，压 力和速度是相反方向变化的。 cdcvdp 运动（动量）方程运动（动量）方程 反映作用于汽流上的力与汽流速度变化反映作用于汽流上的力与汽流速度变化 之间的关系式

26、。之间的关系式。 气体的另一重要特性是压力波传播速度即音速。气体的另一重要特性是压力波传播速度即音速。 音速的计算公式：音速的计算公式： 结论：音速取决于汽流当地温度，与压力无关结论：音速取决于汽流当地温度，与压力无关。 马赫数马赫数M M：M=1M=1时为临界状态时为临界状态 akpvkRT c M a 气动方程式气动方程式 第二节第二节 级的轮周功率和轮周效率级的轮周功率和轮周效率 华北电力大学 动力教研室 陈海平陈海平 本本 节节 要要 点点 l 轮周功率轮周功率 l 轮周效率轮周效率 l 轮周效率与速比的关系轮周效率与速比的关系 l 必须清楚的小知识必须清楚的小知识 动叶栅发出的轮周功

27、体现了全级的能量转换过程，衡动叶栅发出的轮周功体现了全级的能量转换过程，衡 量这个能量转换过程完善程度的指标是轮周效率。量这个能量转换过程完善程度的指标是轮周效率。 减小轮周损失，提高轮周效率，是提高级乃至汽轮机减小轮周损失，提高轮周效率，是提高级乃至汽轮机 整体效益的基础。整体效益的基础。 一、蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周功率一、蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周功率 汽流作用在动叶上的力汽流作用在动叶上的力 作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转机械功的切作用在动叶上的汽流力可归结为产生旋转机械功的切 向力向力( (又称轮周力又称轮周力) )和不产生机械功的轴向力。由动量和不产生机械功的轴向力。由

28、动量 定律求得。利用速度三角形关系进行计算。定律求得。利用速度三角形关系进行计算。 F Fu u F Fz z F Fb b 轮周力Fu：是对动叶做功的力 11221122 (coscos)( coscos) u FG wwG cc 设设tt时间内流过动叶的蒸汽量为时间内流过动叶的蒸汽量为mm，切向和轴向的动量，切向和轴向的动量 变化为：变化为： 绝对坐标系：绝对坐标系： 相对坐标系：相对坐标系： 切向切向 切向切向 轴向轴向 轴向轴向 2211 (coscos)m cc 2211 (sinsin)m cc 2211 (coscos)m ww 2211 (sinsin)m ww 令令G=G=m

29、/tm/t为单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量，由为单位时间内通过动叶通道的蒸汽质量，由 速度三角形可得到：速度三角形可得到： 轴向作用力Fz：产生轴向推力不做功 式中：全周进汽：式中：全周进汽：A Az z=d=dm ml lb b 部分进汽：部分进汽：A Az z=d=dm ml lb be e 蒸汽对动叶总作用力F Fb b 112212 112212 (sinsin)() ( sinsin)() zz z FG wwA pp G ccA pp 22 buz FFF 轮周功率Pu l概念概念：单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作出的单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作出的 机械功称为轮周功率。机械功称

30、为轮周功率。 注意点：注意点：1kg蒸汽产生的轮周功蒸汽产生的轮周功Wu等于级的等于级的 轮周有效比焓降轮周有效比焓降hu。 l 计算式计算式 11221122 2 0 0 (coscos)(coscos)/ / u u unbc P Wu wwu cckJkg G hhhhhkJkg 11221122 (coscos)( coscos)u u PF uGu wwGu cckW 分析分析 l轮周功的意义：由喷嘴带进动叶的蒸汽动能与轮周功的意义：由喷嘴带进动叶的蒸汽动能与 动叶获得的蒸汽动能之和，减去蒸汽离开动叶动叶获得的蒸汽动能之和，减去蒸汽离开动叶 所带走的动能。所带走的动能。 2 1 2

31、2 c uu Wh 2 1 1 2 c 2 1 2 2 c 22 1 21 2 ()ww uu Wh l 利用速度三角形得利用速度三角形得 2222 1221 1 2 u Wccww 结论结论 l 级的做功能力，即轮周功的大小与动叶级的做功能力，即轮周功的大小与动叶 进出口汽流角进出口汽流角1和和2有关，一般而言有有关，一般而言有 冲动级：由于动叶转折较大，所以冲动级：由于动叶转折较大，所以1和和2 较小，做功能力较小，做功能力较大较大； 反动级：由于动叶转折较冲动级小，所以反动级：由于动叶转折较冲动级小，所以 1和和2较大，做功能力较大，做功能力较小较小； 二、轮周效率二、轮周效率u u 定

32、义定义：1kg蒸汽所作出的轮周功蒸汽所作出的轮周功Wu与蒸汽在该级所与蒸汽在该级所 消耗的理想能量消耗的理想能量E0之比称为级的轮周效率。之比称为级的轮周效率。 2 0 00 utnbc u Whhhh EE E0的计算的计算 2 22 0 02 0011 22 ttc cc Ehhh 式中：式中： 余速利用系数余速利用系数 0 0 表示本级利用上一级余速动能的份额表示本级利用上一级余速动能的份额 1 1 表示本级余速动能被下一级利用的份额表示本级余速动能被下一级利用的份额 轮周效率轮周效率u u计算公式的不同形式计算公式的不同形式 定义式定义式 速度式：用来分析速度式：用来分析u与速比之间的

33、关系与速比之间的关系 1122 22 1 2 2 (coscos) u a u cc cc 0 2 at ch 式中：式中：ca为级的假想理想速度，即为级的假想理想速度，即假定级的滞止理想焓降假定级的滞止理想焓降 全部在喷嘴中等比熵膨胀所获得的理想速度全部在喷嘴中等比熵膨胀所获得的理想速度。 0 u u w E 能量平衡方式能量平衡方式 能损分析式：用来分析各种轮周损失所占比例较为方便能损分析式：用来分析各种轮周损失所占比例较为方便 2 0 0 tnbc u hhhh E 22 2 01 1 0 1(1) cnbc unbc Ehhhh E 式中：式中：n n喷嘴损失系数，喷嘴损失系数， n

34、n=hhn n/E/E0 0 b b动叶损失系数，动叶损失系数， b b=hhb b/E/E0 0 c2 c2余速损失系数， 余速损失系数， c2 c2=h hc2 c2/E /E0 0 结结 论论 l 以速度形式表示的以速度形式表示的u u计算公式，一般用来分计算公式，一般用来分 析级的轮周效率与速比之间的关系；而以损失析级的轮周效率与速比之间的关系；而以损失 系数表示的系数表示的u u计算公式，用来分析各种轮周计算公式，用来分析各种轮周 损失所占比例时较为方便；在进行级的热力计损失所占比例时较为方便；在进行级的热力计 算时，几个公式都可用，也可用来互相校核。算时，几个公式都可用，也可用来互

35、相校核。 l 在喷嘴和动叶结构一定时，影响轮周效率在喷嘴和动叶结构一定时，影响轮周效率u u 的主要因素是余速损失系数的主要因素是余速损失系数c2 c2 ，因此，应一 ，因此，应一 方面减少动叶出口的绝对速度方面减少动叶出口的绝对速度c2，另一方面提另一方面提 高余速利用系数，从而减少高余速利用系数，从而减少c2 c2。 。 第三节第三节 级内损失和级的相对内效率级内损失和级的相对内效率 华北电力大学 动力教研室 陈海平陈海平 一、级内损失 l定义：通常指实际环形叶栅偏离平面叶栅模型所存在的定义：通常指实际环形叶栅偏离平面叶栅模型所存在的 损失，以及汽流进口角偏离叶栅几何进口角和湿蒸汽工损失，

36、以及汽流进口角偏离叶栅几何进口角和湿蒸汽工 况下产生的附加损失。况下产生的附加损失。 l特点特点 理想情况下，汽轮机级内热能转换为机械功的最大能量等于蒸理想情况下，汽轮机级内热能转换为机械功的最大能量等于蒸 汽在级内的理想比焓降。汽在级内的理想比焓降。 实际上由于级内存在着各种各样的损失，蒸汽的理想比焓降不实际上由于级内存在着各种各样的损失，蒸汽的理想比焓降不 可能全部转变为机械功。可能全部转变为机械功。 l凡是级内与流动时能量转换有直接联系的损失，称之为凡是级内与流动时能量转换有直接联系的损失，称之为 汽轮机级的汽轮机级的内部损失内部损失。否则，则称为汽轮机的。否则，则称为汽轮机的外部外部损失。损失。 级内 损失 九项 1.1.动叶损失动叶损失hhn n 2.2.动叶损失动叶损失hhb b 3.3.余速损失余速损失hhc2 c2 4.4.叶高损失叶高损失hhl l 5.5.扇形损失扇形损失hh 6.6.叶轮摩擦损失叶轮摩擦损失hhf f 部分进汽损失部分进汽损失hehe 漏汽损失漏汽损失hh 湿气损失湿气损失hxhx 级内损失的类型 轮周轮周 损失损失 相对内相对内 效率效率 hhu u 轮周轮周 效率效率 hhi i 级内损失在总损失中的比例级内损失在总损失中的比例 级内损失及其机理 级内损失 机 理 计