项目2 任务2 (1).6级的最佳速比及级的做功能力的比较

授课教师：陈江涛项目二汽轮机级的工作原理任务2.6级的最佳速比及级做功能力的比较速比对轮周效率的大小影响很大，此外它还影响着级的做功能力，所以它是汽轮机级的一个非常重要的特性参数。轮周速度u与喷嘴出口汽流速度c1之比。用x1表示，即x1=u/c1

。速度比含义第一部分PART

ONE纯冲动级的速度比与轮周效率第二部分PART

TWO反动级的速度比与轮周效率的关系CONTENTS目录第三部分PART

THREE第四部分PART

FOUR复速级的最佳速度比最佳速度比下各种级作功能力的比较纯冲动级的速度比与轮周效率第一部分，则有则对纯冲动级余速不利用纯冲动级的速度比与轮周效率5轮周效率的表达式为：应用速度三角形，上式变为：纯冲动级的速度比与轮周效率6当x1=0时，

u

＝0。由上式可见：

对

u的影响最大。当x1从零变化到cos

1

的过程中，必存在一个使

u

达最大值的速度比。即最佳速度比。当x1=cos

1

时，

u

＝0。提高

和

及降低

1和

2均可提高

u

。一旦喷嘴及动叶型线确定后，这些参数也就随之而定，唯有x1可以选择：纯冲动级的速度比与轮周效率7可求得最佳速度比：轮周效率最高时的速度比。用(x1)op

表示。求解方法：将

u

的表达式对x1求导，并令其为零即可得最佳速度比的值。即最佳速度比函数求极值法速度三角形法b速度三角形法对纯冲动级，

2

1

，w2w1，则在相同的

1

和c1下，改变x1

，就可作出如下页图中所示的速度三角形。a函数求极值法纯冲动级的速度比与轮周效率8（b）不同速比下纯冲动级的速度三角形（a）（c）纯冲动级的速度比与轮周效率9当

2＝90时，c2最小，轮周效率最高，此时的速度比即为最佳速度比。使动叶出口的绝对速度c2的方向角

2＝90

，即轴向排汽，从而使c2值最小，轮周效率最高时的速度比。最佳速度比由上图可知最佳速度比的物理意义为：由（b）图可知：纯冲动级的速度比与轮周效率10纯冲动级x1|

u关系曲线速度比x1与轮周效率

u的关系可绘制成如下图所示的曲线。它是一条抛物线。不随速度比的变化而变化。随速度比的增大而减小。随速度比的增大先逐渐减小，达到最小值后又逐渐增大。纯冲动级的速度比与轮周效率11最佳理想速度比Xa与x1的关系理想速度比xa余速利用对轮周效率的影响提高了级的轮周效率。中间级效率曲线在最大值附近变化平稳。使最佳速度比增大。纯冲动级在不同的余速利用情况下轮周效率和速比的关系曲线纯冲动级的速度比与轮周效率12反动级的速度比与轮周效率的关系第二部分由于反动级的喷嘴叶型和动叶叶型相同，反动级的余速基本上都能得到利用，即

0＝1＝1反动级的速度比与轮周效率的关系14根据最佳速度比的物理意义可得反动级在最佳由图可得最佳速度比为c1u＝c1uuw1=c2速度比下的速度三角示。反动级的速度比与轮周效率的关系15用解析法求反动级的最佳速度比利用速度三角形简化为利用余弦定理代换得反动级的速度比与轮周效率的关系16得：将

u与x1、xa的关系绘成如图的曲线。对于不同反动度的级其最佳速度比在不同的余速利用系数下随反动度的变化规律如图所示。令：为得到

u

的最大值，须使最大。反动级轮周效率与速比x1和x

a的关系反动级的速度比与轮周效率的关系17复速级的最佳速度比第三部分19复数级的最佳速度比1复速级中蒸汽的热力过程和速度三角形带反动度的复速级的热力过程如图所示各列静动叶栅中的焓降分别为20复数级的最佳速度比喷嘴：动叶：导叶：第二列动叶：各列叶栅中出口汽流速度如下：各列叶栅中出口汽流速度如下喷嘴：动叶：导叶：第二列动叶：21复数级的最佳速度比2复速级的速度三角形如图所示如图所示22复数级的最佳速度比无损失纯冲动复速级速度三角形借助纯冲动复速级速度三角形可得复速级的最佳速度最佳速度比为复数级的最佳速度比喷嘴损失：第一列动叶损失：导叶损失：第二列动叶损失：余速损失：23各列叶栅损失如下：轮周有效焓降：复数级的最佳速度比24由速度三角形可得得：或3复速级的轮周功4复速级的速度比和轮周效率最佳速度比下各种级作功能力的比较第四部分最佳速度比下各种级作功能力的比较26当结构尺寸及喷嘴出口速度相同时，在各自的最佳速比下纯冲动级与反动级做功能力之比为1不同级的作功能力比较上式说明反动级的焓降比纯冲动级小一倍，若全机的理想焓降相同，则反动式汽轮机的级数要比冲动式汽轮机多一倍。最佳速度比下各种级作功能力的比较最佳速度比下各种级作功能力的比较27在各自的最佳速比下上式说明复速级的焓降是单列纯冲动级焓降的四倍。复速级和单列纯冲动级做功能力的比较为最佳速度比下各种级作功能力的比较28因此，只有在一级中要求利用很大焓降时，例如中小型汽轮机的调节级，才采用复速级复速级和单列冲动