项目2 任务2.3蒸汽在喷嘴中的膨胀过程

授课教师：陈江涛项目二汽轮机级的工作原理任务2.3蒸汽在喷嘴中的膨胀过程第一部分PART

ONE喷嘴中的汽流速度第二部分PART

TWO喷嘴截面积的变化规律CONTENTS目录第三部分PART

THREE喷嘴流量计算第四部分PART

FOUR蒸汽在喷嘴斜切部分中的流动蒸汽流经喷嘴时，压力逐渐降低，速度逐渐增加，使蒸汽的热能不断转变为蒸汽的动能，如蒸汽在喷嘴中的热力过程线。0点是喷嘴前蒸汽的状态点0*是喷嘴前的滞止状态点具有初速c0、初压、初焓的蒸汽在喷嘴中膨胀到背压在无损失情况下，沿着等熵线0-1t膨胀到1t点，喷嘴的焓降为，在有损失的情况下，膨胀的热力过程沿0-1线进行，喷嘴出口实际状态点为1。喷嘴中的汽流速度第一部分喷嘴中的汽流速度51喷嘴出口汽流的理想速度可由能量方程求得喷嘴中的汽流速度6喷嘴的动能损失:喷嘴的能量损失系数:2临界速度和临界压力比3喷嘴出口汽流实际速度临界状态汽流速度等于当地音速的状态临界压力比临界压力与滞止初压之比，即我们用喷嘴速度系数来表示喷嘴出口理想速度与实际速度之间的差别c1=φc1t

（φ----喷嘴速度系数）喷嘴中的汽流速度7速度系数与叶高的关系曲线图影响速度系数的因素喷嘴高度叶型汽道形状表面粗糙度前后压力…喷嘴截面积的变化规律第二部分喷嘴截面积的变化规律喷嘴截面积的变化规律9当喷嘴内流动为亚音速流动时，M<1，汽道的截面积随着汽流加速而逐渐减小，称为渐缩喷嘴当喷嘴内流动为超音速流动时，M>1，汽道的截面积随着汽流加速而逐渐增大，称为渐扩喷嘴当喷嘴内汽流速度等于当地音速时，M=1，喷嘴截面积达最小值，称为临界截面积或候部喷嘴截面积的变化规律10喷嘴流量计算第三部分喷嘴流量计算12流经喷嘴的蒸汽流量可根据连续方程求得。在稳定流动中，流经任一截面的流量相同，因此可选取任意一截面来计算，但通常取最小截面（渐缩喷嘴和缩放喷嘴均可）或出口截面（对渐缩喷嘴二者为同一截面）。上式中：λ

仅与蒸汽性质有关的系数，对过热蒸汽λ=0.667，对饱和蒸汽λ=0.635。（式中：）1流过喷嘴的理想流量当喷嘴压力比等于临界压力比时，通过喷嘴的流量达到最大值，称为临界流量临界流量CRITICALFLOW喷嘴流量计算13喷嘴流量计算14实际流动过程中由于存在着损失，因此流过喷嘴的实际流量不等于理想流量，它们之间的关系可表示为：2通过喷嘴的实际流量令，则有

n

为喷嘴的流量系数，其大小与喷嘴的几何参数、汽体参数及汽体物理性质等因素有关，另外还与喷嘴出口的实际密度与等熵密度之比有关。通过实验得到的流量系数曲线。由图可知：过热蒸汽区过热蒸汽区湿蒸汽区过热蒸汽区喷嘴流量计算15考虑了流量系数后，实际临界流量公式为：喷嘴流量计算16通过喷嘴的任一流量与同一初始状态下的临界流量之比，即，称之为彭台门系数，其值为：3彭台门系数表达式𝛽与绝热指数及喷嘴压力比有关，其关系式如图。在亚临界条件下：𝛽＜1，在临界和超临界条件下：𝛽＝1喷嘴流量计算17计算时，先在图上查取𝛽值，然后利用下式计算：

𝛽与εn的关系绘成曲线。蒸汽在喷嘴斜切部分中的流动第四部分蒸汽在喷嘴斜切部分中的流动19在汽轮机级中，为了保证喷嘴出口对汽流的良好导向作用，必须在出口截面之外有一段斜切部分，这种喷嘴称为斜切喷嘴，如图所示。蒸汽在斜切部分中的膨胀蒸汽在喷嘴斜切部分中的流动20斜切部分对汽流的影响AAB截面上的流速小于或等于音速，压力与喷嘴背压相等，斜切部分不膨胀。此时喷嘴的平均出汽角可以近似按下式计算当εn

εcr

时，B喉部截面上的流速等于临界速度，压力为临界压力，蒸汽在斜切部分继续膨胀，从而获得超音速汽流。且汽流方向发生偏转。当εn<εcr

时，C喷嘴背压只有在低于设计背压时，汽流在斜切部分才发生膨胀并产生偏转。缩放喷嘴蒸