汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行機(jī)械與電力工程系緒論電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位：

是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行行業(yè)。電力生產(chǎn)的形式：a：火力發(fā)電——汽輪發(fā)電機(jī)組b：水利發(fā)電——水輪機(jī)c：核能發(fā)電——汽輪發(fā)電機(jī)組d：其他——生物能、風(fēng)能、潮汐能緒論火電廠基本概念

（一）能量轉(zhuǎn)換過程

燃料化學(xué)能→蒸汽熱能→機(jī)械能→電能

（二）火電廠三大主機(jī)

鍋爐：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?/p>

汽輪機(jī)：將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子

的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能

發(fā)電機(jī)：將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芫w論汽輪機(jī)的概念：

是一種將蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的外燃式高速旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)特點(diǎn)：

單機(jī)功率大、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)

汽輪機(jī)的用途：

發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī)；驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)一、汽輪機(jī)裝置在電廠中的地位

鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

蒸汽化學(xué)能(燃料)熱能機(jī)械能電能一、汽輪機(jī)裝置在電廠中的地位二、汽輪機(jī)的發(fā)展概述世界第一臺(tái)汽輪機(jī)誕生

a.1883年，拉瓦爾（瑞典）

這是一臺(tái)單機(jī)功率僅為3.7kw的汽輪機(jī)。b.多級(jí)汽輪機(jī)、輻流式汽輪機(jī)、背壓汽輪機(jī)國(guó)外汽輪機(jī)制造企業(yè)

a.美國(guó)通用電氣公司——沖動(dòng)式b.美國(guó)西屋公司——反動(dòng)式c.法國(guó)阿爾斯通-大西洋公司——反動(dòng)式、沖動(dòng)式

二、汽輪機(jī)的發(fā)展概述國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)制造企業(yè)

a.三大動(dòng)力設(shè)備廠：

哈氣、上汽、東汽b.工業(yè)汽輪機(jī)：

杭州汽輪機(jī)廠c.燃?xì)廨啓C(jī)：

南京汽輪機(jī)廠

二、汽輪機(jī)的發(fā)展概述發(fā)展趨勢(shì)（1）增大單機(jī)功率（2）提高蒸汽參數(shù)（3）采用中間再熱（4）提高機(jī)組的運(yùn)行水平

三、汽輪機(jī)的的分類1、按工作原理理分沖動(dòng)式汽輪機(jī)機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)機(jī)2、按熱力特性性分凝汽式汽輪機(jī)機(jī)背壓式汽輪機(jī)機(jī)抽汽式汽輪機(jī)機(jī)抽汽背壓式汽汽輪機(jī)多壓式汽輪機(jī)機(jī)3、按主蒸汽壓壓力分汽輪機(jī)類別主蒸汽壓力（MPa)低壓汽輪機(jī)0.12~1.5中壓汽輪機(jī)2~4高壓汽輪機(jī)6~10超高壓汽輪機(jī)12~14亞臨界壓力汽輪機(jī)16~18超臨界壓力汽輪機(jī)>22.1超超臨界壓力汽輪機(jī)>32汽輪機(jī)型號(hào)的的表示方法汽輪機(jī)型號(hào)的的組成為：ΔXX-XX-XX變型設(shè)計(jì)次序序蒸汽參數(shù)額定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽輪機(jī)機(jī),主蒸汽壓力為為16.7MPa，溫度為538oC,再熱蒸汽溫度度538oC。汽輪機(jī)型式代代號(hào)見下表：：代號(hào)型式代號(hào)型式N凝汽式CB抽汽背壓式B背壓式CY船用C一次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動(dòng)式CC兩次調(diào)整抽汽式HN核電汽輪機(jī)四、汽輪機(jī)有有關(guān)功率的定定義電力行業(yè)對(duì)汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組功率的定定義：（1）額定功率（（TRL，銘牌功率））——額定蒸發(fā)量（2）最大連續(xù)功功率（TMCR）——額定蒸發(fā)量（3）熱耗率驗(yàn)收收功率（THC）（4）閥門全開功功率（VWO）——鍋爐最大連續(xù)續(xù)出力（5）最經(jīng)濟(jì)連續(xù)續(xù)功率（ECR）五、現(xiàn)代汽輪輪機(jī)的結(jié)構(gòu)1、轉(zhuǎn)動(dòng)部分：：主軸、葉輪輪、動(dòng)葉片、、聯(lián)軸器2、靜止部分：：汽缸、隔板板、靜葉、軸軸承六、本書的內(nèi)內(nèi)容：內(nèi)容原理（第一章）結(jié)構(gòu)運(yùn)行（第五、六章章）本體（第二章章）輔機(jī)凝汽設(shè)備（第第四章）調(diào)節(jié)保護(hù)（第第三章）第一章汽汽輪機(jī)級(jí)的工工作原理級(jí)是汽輪機(jī)中中最基本的工工作單位級(jí)由靜葉柵（（噴嘴柵）和和動(dòng)葉柵組成成本章著重闡述述單級(jí)汽輪機(jī)機(jī)的工作原理理第一節(jié)概述一、汽輪機(jī)通通流部分結(jié)構(gòu)構(gòu)1、通流部分：：蒸汽流動(dòng)做做功的通道2、通流部分的的結(jié)構(gòu)：級(jí)：是汽輪機(jī)機(jī)中最基本的的工作單元。。在結(jié)構(gòu)上它它是由靜葉（（噴嘴）和對(duì)對(duì)應(yīng)的動(dòng)葉所所組成；一列列固定的噴嘴嘴和與它配合合的動(dòng)葉片構(gòu)構(gòu)成了汽輪機(jī)機(jī)的基本作功功單元，稱為為汽輪機(jī)的級(jí)級(jí)。1軸2葉輪3動(dòng)葉柵4噴嘴二、沖動(dòng)作用用原理和反動(dòng)動(dòng)作用原理（一）沖動(dòng)作用原理理沖動(dòng)力的定義義：根據(jù)力學(xué)知識(shí)識(shí)，當(dāng)一運(yùn)動(dòng)動(dòng)物體碰到另另一個(gè)靜止的的物體或者運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度低于于它的物體時(shí)時(shí)，就會(huì)受到到阻礙而改變變其速度的大大小或方向，，同時(shí)給阻礙礙它的物體的的一個(gè)作用力力特點(diǎn)：蒸汽僅把從噴噴嘴中獲得的的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闉闄C(jī)械功，蒸蒸汽在動(dòng)葉通通道中不膨脹脹，動(dòng)葉通道道不收縮（一）沖動(dòng)作作用原理噴嘴出口處：：蒸汽以相對(duì)速速度w1進(jìn)入動(dòng)葉通道道，由于受到到動(dòng)葉的阻礙礙，汽流方向向不斷改變，，最后以相對(duì)對(duì)速度w2流出動(dòng)葉通道道，在流道中蒸汽汽對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生生一個(gè)輪周方方向的沖動(dòng)力力F1，該力對(duì)動(dòng)葉葉作功使動(dòng)葉葉轉(zhuǎn)動(dòng)（二）反動(dòng)作作用原理反動(dòng)力定義：：蒸汽在動(dòng)葉汽汽道內(nèi)膨脹時(shí)時(shí)對(duì)動(dòng)葉的作作用力。根據(jù)據(jù)動(dòng)量守恒定定律，當(dāng)氣體體從容器中加加速流出時(shí)，，要對(duì)容器產(chǎn)產(chǎn)生—個(gè)與流動(dòng)方向向相反的力。。基本特點(diǎn)：蒸汽在動(dòng)葉流流道中不僅要要改變方向，，而且還要膨膨脹加速，從從結(jié)構(gòu)上看動(dòng)動(dòng)葉通道是逐逐漸收縮的。。從作用用力方方面分分析原原理蒸汽流流經(jīng)級(jí)級(jí)時(shí)先先在噴噴嘴中中膨脹脹壓力力降低低，速速度增增加一一方面面通過過速度度方向向的改改變，，產(chǎn)生生沖動(dòng)動(dòng)力F1蒸汽在在動(dòng)葉葉中繼繼續(xù)膨膨脹，，壓力力降低低，所所產(chǎn)生生的焓焓降轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為動(dòng)能能造成成動(dòng)葉葉出口口的相相對(duì)速速度w2大于進(jìn)進(jìn)口相相對(duì)速速度w1，使汽汽流產(chǎn)產(chǎn)生了了作用用于動(dòng)動(dòng)葉上上的與與汽流流方向向相反反的反反動(dòng)力力Fr。在蒸汽汽的沖沖動(dòng)力力和反反動(dòng)力力合力力作用用下推推動(dòng)動(dòng)動(dòng)葉旋旋轉(zhuǎn)作作功。。動(dòng)葉通通道是是逐漸漸收縮縮的基本概概念級(jí)滯止止理想想焓降降：0點(diǎn)是級(jí)級(jí)前的的蒸汽汽狀態(tài)態(tài)點(diǎn)，，0*點(diǎn)是汽汽流被被等熵熵滯止止到初初速等等于零零的狀狀態(tài)，，p1、p2分別為為噴嘴嘴出口口壓力力和動(dòng)動(dòng)葉出出口壓壓力，，蒸汽汽在級(jí)級(jí)內(nèi)從從滯止止?fàn)顟B(tài)態(tài)0*等熵膨膨脹到到p2時(shí)的焓焓降稱稱為級(jí)級(jí)的滯滯止理理想焓焓降級(jí)理想想焓降降：蒸汽在在級(jí)內(nèi)內(nèi)從0點(diǎn)等熵熵膨脹脹到p2時(shí)的焓焓降稱稱為為級(jí)的的理想想焓降降。三、反反動(dòng)度度和級(jí)級(jí)的類類型二、反反動(dòng)度度和級(jí)級(jí)的類類型汽輪機(jī)機(jī)的反反動(dòng)度度蒸汽在在動(dòng)葉葉通道道內(nèi)膨膨脹時(shí)時(shí)的理理想焓焓降hb，和在整整個(gè)級(jí)級(jí)的滯滯止理理想焓焓降ht*之比，，即反動(dòng)度度反動(dòng)度度：表示蒸蒸汽在在動(dòng)葉葉通道道內(nèi)膨膨脹程程度大大小的的指標(biāo)標(biāo)。它等于于蒸汽汽在動(dòng)動(dòng)葉通通道中中的理理想焓焓降與與噴嘴嘴的滯滯止理理想焓焓降和和動(dòng)葉葉通道道中理理想焓焓降之之和的的比值值級(jí)的平平直徑徑處（（即1/2葉高處處）的的反動(dòng)動(dòng)度用用Ωm表示，，其表表達(dá)式式為：：（二））汽輪輪機(jī)級(jí)級(jí)的類類型和和特點(diǎn)點(diǎn)1.按反動(dòng)動(dòng)度的的大小小進(jìn)行行分類類2.按通流流面積積是否否隨負(fù)負(fù)荷而而變分分類3.按蒸汽汽的動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為轉(zhuǎn)子子機(jī)械械能的的過程程分類類級(jí)的類類型及及特點(diǎn)點(diǎn)汽輪機(jī)機(jī)的級(jí)級(jí)可分分為沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)和反反動(dòng)級(jí)級(jí)兩大大類沖動(dòng)級(jí)級(jí)沖動(dòng)級(jí)級(jí)又分分：純沖動(dòng)動(dòng)級(jí)、、帶反反動(dòng)度度的沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)速度度級(jí)1)純沖動(dòng)動(dòng)級(jí)：：反動(dòng)度度為零零的級(jí)級(jí)稱為為純沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)工作特特點(diǎn)：：是蒸汽汽只在在噴嘴嘴中膨膨脹，，在動(dòng)動(dòng)葉通通道中中不膨膨脹結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)：：動(dòng)葉葉葉型近近似對(duì)對(duì)稱彎彎曲，，作功功能力力大，，但效效率比比帶反反動(dòng)度度的沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)低?！，F(xiàn)代沖沖動(dòng)式式汽輪輪機(jī)中中廣泛泛采用用具有有一定定反動(dòng)動(dòng)度的的沖動(dòng)動(dòng)級(jí)，，簡(jiǎn)稱稱為沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)工作特特點(diǎn):蒸汽的的膨脹脹主要要噴嘴嘴中進(jìn)進(jìn)行，，在動(dòng)動(dòng)葉通通道中中僅有有小部部分膨膨脹，，產(chǎn)生生的反反動(dòng)力力較小小，主主要利利用沖沖動(dòng)力力作功功結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)：：作功能能力比比反動(dòng)動(dòng)級(jí)的的大，，效率率又比比純沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)高。。帶反動(dòng)動(dòng)度的的沖動(dòng)動(dòng)級(jí)定義：：蒸汽在在級(jí)中中的理理想焓焓降平平均分分配在在噴嘴嘴和動(dòng)動(dòng)葉通通道中中的級(jí)級(jí)稱為為反動(dòng)動(dòng)級(jí)工作特特點(diǎn)：：蒸汽在在噴嘴嘴和動(dòng)動(dòng)葉通通道中中的膨膨脹程程度相相等，，作功功的力力沖動(dòng)動(dòng)力和和反動(dòng)動(dòng)力各各占一一半結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)：：動(dòng)葉葉葉型與與噴嘴嘴葉型型完全全相同同。反反動(dòng)級(jí)級(jí)的效效率高高于沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)，但但整級(jí)級(jí)的理理想焓焓降較較小。。反動(dòng)級(jí)級(jí)調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)噴嘴調(diào)節(jié)：多數(shù)汽輪機(jī)采用改變第一級(jí)噴嘴面積的方法調(diào)節(jié)進(jìn)汽量，稱之為噴嘴調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)級(jí)：中、小容量汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的第一級(jí)稱為調(diào)節(jié)級(jí)，一般采用復(fù)速級(jí)。大容量汽輪機(jī)多采用單列沖動(dòng)級(jí)。還把汽輪機(jī)的級(jí)分為速度級(jí)和壓力級(jí)兩種。速度級(jí)級(jí):為使充充分利利用余余速，，在兩兩列動(dòng)動(dòng)葉之之間裝裝設(shè)—列導(dǎo)向向葉片片，排排汽經(jīng)經(jīng)過導(dǎo)導(dǎo)向葉葉片后后改變變方向向，進(jìn)進(jìn)入第第二列列動(dòng)葉葉繼續(xù)續(xù)作功功。這這種級(jí)級(jí)稱為為速度級(jí)級(jí)。復(fù)速級(jí)級(jí)：同一葉葉輪上上裝有有兩列列動(dòng)葉葉片的的雙列列速度度級(jí)，，又稱稱為復(fù)復(fù)速級(jí)級(jí)。工作特特點(diǎn)：：蒸汽主主要在在噴嘴嘴中膨膨脹加加速：：動(dòng)葉葉通道道和導(dǎo)導(dǎo)向葉葉片通通道中中基本本不膨膨脹，，焓降降大、、效率率較低低。用用于單單級(jí)汽汽輪機(jī)機(jī)和中中、小小型多多級(jí)汽汽輪機(jī)機(jī)的第第一級(jí)級(jí)。復(fù)速級(jí)級(jí)第二節(jié)節(jié)蒸蒸汽汽在級(jí)級(jí)內(nèi)的的流動(dòng)動(dòng)基本假假設(shè)（1）蒸汽汽在級(jí)級(jí)內(nèi)的的流動(dòng)動(dòng)是穩(wěn)穩(wěn)定流流動(dòng)（2）蒸汽汽在級(jí)級(jí)內(nèi)的的流動(dòng)動(dòng)是一一元流流動(dòng)（3）蒸汽汽在級(jí)級(jí)內(nèi)的的流動(dòng)動(dòng)是絕絕熱流流動(dòng)一、可可壓縮縮流體體一元元流動(dòng)動(dòng)的基基本方方程：連續(xù)性性方程程：微分形形式：：運(yùn)動(dòng)方方程：：能量方方程：：狀態(tài)方方程：：二、蒸蒸汽在在噴嘴嘴中的的膨脹脹過程程蒸汽在在噴嘴嘴中的的膨脹脹過程程（一））噴嘴嘴中的的汽流流速度度1.噴嘴出出口汽汽流的的理想想速度度：可由能能量方方程求求得sh1p112h1t?hn?hc00p0P0*0*h0h0*2.臨界速速度和和臨界界壓力力比臨界狀狀態(tài)：：汽流流速度度等于于當(dāng)?shù)氐匾羲偎俚臓顮顟B(tài)臨界壓壓力比比：臨臨界壓壓力與與滯止止初壓壓之比比即3.噴嘴出出口汽汽流實(shí)實(shí)際速速度：：c1=c1t----噴嘴速速度系系數(shù)噴嘴的的動(dòng)能能損失失:噴嘴的的能量量損失失系數(shù)數(shù):影響速速度系系數(shù)的的因素素有：：噴嘴嘴高度度、葉葉型、、汽道道形狀狀、表表面粗粗糙度度、前前后壓壓力等等。速度系系數(shù)與與葉高高的關(guān)關(guān)系曲曲線如如下圖圖：（二）噴噴嘴截截面積積的變變化規(guī)規(guī)律當(dāng)噴嘴嘴內(nèi)流流動(dòng)為為亞音音速流流動(dòng)時(shí)時(shí)，M<1，汽道道的截截面積積隨著著汽流流加速速而逐逐漸減減小，，稱為為漸縮縮噴嘴嘴當(dāng)噴嘴嘴內(nèi)流流動(dòng)為為超音音速流流動(dòng)時(shí)時(shí)，M>1，汽道道的截截面積積隨著著汽流流加速速而逐逐漸增增大，，稱為為漸擴(kuò)擴(kuò)噴嘴嘴當(dāng)噴嘴嘴內(nèi)汽汽流速速度等等于當(dāng)當(dāng)?shù)匾粢羲贂r(shí)時(shí)，M=1，噴嘴嘴截面面積達(dá)達(dá)最小小值，，稱為為臨界界截面面積或或候部部噴嘴中中的熱熱力過過程P0,P1分別是是噴嘴嘴進(jìn)出出口壓壓力。理想熱熱力過過程從從0→1。實(shí)際熱熱力過過程是是0→2。0*點(diǎn)是0的滯止止參數(shù)數(shù)點(diǎn)。。hsh1p112h1t?hn?hc00p0P0*0*h0h0*蒸汽滯滯止和和噴嘴嘴出口口參數(shù)數(shù)計(jì)算算噴嘴出出口汽汽流速速度的的計(jì)算算噴嘴出出口的的理想想速度度c1t為：噴嘴實(shí)實(shí)際出出口速速度為為：噴嘴速速度系系數(shù)動(dòng)能損損失為為：噴嘴動(dòng)動(dòng)能損損失滯止理理想比比焓降降噴嘴的的能量量損失失系數(shù)數(shù)：：與蒸汽汽之比噴嘴截截面積積的變變化規(guī)規(guī)律噴嘴中中的臨臨界狀狀態(tài)臨界壓壓力比比只取決決于蒸蒸汽本本身的的性質(zhì)質(zhì)，與與噴嘴嘴的結(jié)結(jié)構(gòu)無無關(guān)。。對(duì)于過過熱蒸蒸汽：：對(duì)于干干飽和和蒸汽汽：噴嘴中中的蒸蒸汽流流量（1）理想想情況況下，，當(dāng)噴噴嘴前前后的的壓力力比大大于于臨界界壓力力比時(shí)時(shí)，由由連續(xù)續(xù)性方方程有有：實(shí)際流流量：：稱為噴噴嘴流流量系系數(shù)，，它主主要與與蒸汽汽狀態(tài)態(tài)及蒸蒸汽在在噴嘴嘴中的的膨脹脹程度度有關(guān)關(guān)。（2）當(dāng)噴噴嘴前前后的的壓力力比小小于或或等于于臨界界壓力力比時(shí)時(shí)，通通過噴噴嘴的的流量量將保保持不不變，，即為為臨界界流量量：實(shí)際臨臨界流流量：：對(duì)于過過熱蒸蒸汽，，對(duì)于飽飽和蒸蒸汽，，由以上上分析析可知知，通通過噴噴嘴的的最大大蒸汽汽流量量（即即臨界界流量量），，在噴噴嘴出出口面面積和和蒸汽汽性質(zhì)質(zhì)確定定后，，只與與蒸汽汽的初初參數(shù)數(shù)有關(guān)關(guān)；只只要初初參數(shù)數(shù)已知知，則則通過過噴嘴嘴的臨臨界流流量即即為定定值。。5、彭臺(tái)臺(tái)門系系數(shù)β當(dāng)噴嘴嘴進(jìn)出出口壓壓力比比處于于某個(gè)個(gè)數(shù)值值時(shí)，，其相相應(yīng)的的流量量Gn與同一一初狀狀態(tài)下下的臨臨界流流量Gnc之比值值稱為為流量量比，，也稱稱為彭彭臺(tái)門門系數(shù)數(shù)，記記為β。6、蒸汽汽在斜斜切部部分的的膨脹脹p0ptαtct如圖所所示，，AB為漸縮縮噴嘴嘴的出出口截截面，，即吼吼口截截面，，ABC即為斜斜切部部分。。當(dāng)噴噴嘴出出口壓壓力p1大于臨臨界壓壓力p1c時(shí)，蒸蒸汽在在斜切切部分分不發(fā)發(fā)生膨膨脹。。但當(dāng)當(dāng)p1d<p1<p1c時(shí)汽流流將在在斜切切部分分發(fā)生生膨脹脹。汽流在在斜切切部分分膨脹脹時(shí)將將使汽汽流出出口速速度大大于音音速，，同時(shí)時(shí)汽流流的方方向也也將發(fā)發(fā)生偏偏轉(zhuǎn)。。p1d為極限限壓力力：特特征線線與AC重合時(shí)時(shí)的出出口壓壓力。。擾動(dòng)的的等壓壓線，，即汽汽流膨膨脹的的特征征線，，也稱稱馬赫赫錐母母線。。為馬赫赫角：：特征征線與與汽流流流動(dòng)動(dòng)方向向的夾夾角。。蒸汽在在動(dòng)葉葉中的的流動(dòng)動(dòng)蒸汽在在噴嘴嘴中從從壓力力p0膨脹到到出口口壓力力p1，以速速度c1流向動(dòng)動(dòng)葉柵柵。當(dāng)當(dāng)蒸汽汽通過過動(dòng)葉葉時(shí)，，一般般還要要繼續(xù)續(xù)膨脹脹，壓壓力由由p1降到p2.如圖所所示級(jí)級(jí)的熱熱力過過程，，則此此時(shí)級(jí)級(jí)的滯滯止理理想比比焓降降Δht*為：sh0*021P0*P0P1P2Δhn*Δht*Δhb’?hb近似認(rèn)認(rèn)為與與?h‘b相等——?jiǎng)尤~內(nèi)內(nèi)理想想比焓焓降Δhb與級(jí)滯滯止理理想比比焓降降Δht*之比，，表示示蒸汽汽在動(dòng)動(dòng)葉內(nèi)內(nèi)的膨膨脹程程度。。1、反動(dòng)動(dòng)度ΩmΩm=0時(shí)稱為為純沖沖動(dòng)級(jí)級(jí)Ωm=0.5時(shí)稱為為典型型反動(dòng)動(dòng)級(jí)2、動(dòng)葉葉出口口的速速度計(jì)計(jì)算由能量量平衡衡方程程可知知：由于存存在不不可逆逆損失失，則則動(dòng)葉葉出口口實(shí)際際相對(duì)對(duì)速度度為：：動(dòng)葉速速度系系數(shù)這樣蒸蒸汽流流經(jīng)動(dòng)動(dòng)葉時(shí)時(shí)的能能量損損失：：其能量量損失失系數(shù)數(shù)是：：小結(jié)：：對(duì)蒸汽汽在噴噴嘴和和動(dòng)葉葉中流流動(dòng)的的分析析對(duì)整整個(gè)汽汽輪機(jī)機(jī)原理理的學(xué)學(xué)習(xí)來來說，，是最最基本本同時(shí)時(shí)又是是最重重要的的，必必須深深刻理理解其其熱力力過程程，牢牢固掌掌握各各個(gè)計(jì)計(jì)算關(guān)關(guān)系式式及其其物理理意義義。第二二節(jié)節(jié)級(jí)級(jí)的的輪輪周周效效率率和和最最佳佳速速度度比比一、、速速度度三三角角形形u————?jiǎng)尤~葉的的圓周周速速度度c1、w1、u構(gòu)成成動(dòng)動(dòng)葉葉柵柵的的進(jìn)進(jìn)口口速速度度三三角角形形，，c2、w2、u構(gòu)成成動(dòng)動(dòng)葉葉柵柵的的出出口口速速度度三三角角形形。。則則各各個(gè)個(gè)速速度度矢矢量量之之間間的的關(guān)關(guān)系系式式為為：：當(dāng)蒸蒸汽汽以以速速度度c2離開開本本級(jí)級(jí)時(shí)時(shí)，，蒸蒸汽汽所所帶帶走走的的動(dòng)動(dòng)能能不不能能本本級(jí)級(jí)利利用用，，稱稱為為該該級(jí)級(jí)余余速速損損失失。。在多多級(jí)級(jí)汽汽輪輪機(jī)機(jī)中中，，前前一一級(jí)級(jí)的的余余速速損損失失常?？煽梢砸圆坎糠址只蚧蛉坎勘槐幌孪乱灰患?jí)級(jí)所所利利用用。。用用余余速速利利用用系系數(shù)數(shù)μ1表示示被被利利用用的的部部分分，，則則為為：：二、、輪輪周周功功率率和和輪輪周周功功單位位時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)蒸蒸汽汽推推動(dòng)動(dòng)葉葉輪輪旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)所所做做的的機(jī)機(jī)械械功功，，稱稱為為輪輪周周功功率率。。根根據(jù)據(jù)動(dòng)動(dòng)量量守守恒恒，，葉葉片片對(duì)對(duì)蒸蒸汽汽周周向向力力為為：：則輪輪周周功功率率為為：：1kg蒸汽汽產(chǎn)產(chǎn)生生的的有有效效功功，，稱稱為為級(jí)級(jí)的的做做功功能能力力，，為為：：由上上式式可可以以看看出出：：?jiǎn)螁挝晃徽粽羝髁髁苛吭谠谝灰患?jí)級(jí)內(nèi)內(nèi)所所做做輪輪周周功功等等于于沖沖動(dòng)動(dòng)力力作作功功和和反反動(dòng)動(dòng)力力作作功功之之和和。。沖動(dòng)動(dòng)力力作作功功反動(dòng)動(dòng)力力作作功功級(jí)的的輪輪周周效效率率和和最最佳佳速速度度比比蒸汽汽在在級(jí)級(jí)內(nèi)內(nèi)的的焓焓降降計(jì)計(jì)算算公公式式級(jí)的的有有效效焓焓降降等等于于級(jí)級(jí)的的做做功功能能力力。。輪周周效效率率和和速速度度比比的的定定義義根據(jù)據(jù)能能量量平平衡衡，，級(jí)級(jí)的的有有效效焓焓降降為為單位位蒸蒸汽汽量量流流過過某某級(jí)級(jí)所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的輪輪周周功功與與蒸蒸汽汽在在該該級(jí)級(jí)中中理理想想可可用用能能之之比比，，稱稱為為該該級(jí)級(jí)的的輪輪周周效效率率。。速度度比比x1=u/c1———反映映了了余余速速損損失失的的大大小小假想想速速度度比比xa=u/ca,其中中假假想想速速度度輪周周效效率率與與噴噴嘴嘴能能量量損損失失、、動(dòng)動(dòng)葉葉能能量量損損失失和和余余速速損損失失有有關(guān)關(guān)。。能量量損損失失與與速速度度系系數(shù)數(shù)有有關(guān)關(guān)。。葉柵柵確確定定以以后后，，速速度度系系數(shù)數(shù)也也就就確確定定。。余速速損損失失最最小小，，輪輪周周效效率率最最大大，，如如下下圖圖。。輪周周效效率率與與速速度度比比之之間間的的關(guān)關(guān)系系純沖沖動(dòng)動(dòng)級(jí)級(jí)的的最最佳佳速速度度比比反動(dòng)動(dòng)級(jí)級(jí)的的最最佳佳速速度度比比所以以：：則由由可可得得：：速度度級(jí)級(jí)（（復(fù)復(fù)速速級(jí)級(jí)））的的最最佳佳速速度度比比為便便于于分分析析，，對(duì)對(duì)速速度度級(jí)級(jí)做做如如下下假假設(shè)設(shè)：：（1）蒸蒸汽汽只只在在噴噴嘴嘴中中膨膨脹脹（2）在在級(jí)級(jí)中中沒沒有有能能量量損損失失（3）各各個(gè)個(gè)進(jìn)進(jìn)出出口口角角度度相相等等經(jīng)過過同同樣樣的的分分析析可可以以得得到到：：最佳佳假假想想速速度度比比為為葉柵柵幾幾何何特特性性（（p49~50)一、、部部分分進(jìn)進(jìn)汽汽度度的的定定義義在確確定定噴噴嘴嘴的的尺尺寸寸之之前前，，首首先先應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)噴噴嘴嘴前前后后壓壓力力比比的的大大小小確確定定噴噴嘴嘴的的型型式式二、、流流管管的的計(jì)計(jì)算算截截面面、、葉葉高高或或?qū)拰挾榷?、n>cr2、cr>n>1d3、n<1d三、、長(zhǎng)長(zhǎng)葉葉片片級(jí)級(jí)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)1、葉葉片片徑徑高高比比和和相相對(duì)對(duì)節(jié)節(jié)距距的的定定義義8~10的葉葉片片就就成成為為長(zhǎng)長(zhǎng)葉葉片片，，其其特特點(diǎn)點(diǎn)為為：：（1）圓圓周周速速度度沿沿葉葉高高不不同同，，氣氣流流沖沖擊擊背背弧弧或或凹凹弧?。?；（2）葉葉柵柵存存在在最最佳佳相相對(duì)對(duì)節(jié)節(jié)距距，，大大于于或或小小于于（x1）op造成成損損失失；；（3）c1較c0、c2要大大得得多多，，受受c1u離心心力力產(chǎn)產(chǎn)生生徑徑向向壓壓力力梯梯度度的的影影響響，，p1沿葉葉高高是是增增加加的的，，徑徑向向流流動(dòng)動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)生生損損失失；；綜合以上上特點(diǎn)，，可知長(zhǎng)長(zhǎng)葉片要要按二元元或三元元流進(jìn)行行設(shè)計(jì)2、二元流流設(shè)計(jì)（（簡(jiǎn)單徑徑向平衡衡法cr=0）（1）理想等等環(huán)量流流型（cz=const→c1ur=const）（2）等1角流型(cos1=c1u/c1=const→c1urcos1=const）3、完全徑徑向平衡衡法（1）三元流流流型（2）可控渦渦流型（（反動(dòng)度度沿葉高高可按需需要進(jìn)行行控制））第四節(jié)級(jí)級(jí)內(nèi)各各項(xiàng)損失失和級(jí)效效率一、級(jí)內(nèi)內(nèi)損失1、噴嘴能能量損失失、動(dòng)葉葉能量損損失和余余速損失失噴嘴能量量損失和和動(dòng)葉能能量損失失又稱為為葉柵損損失，葉葉柵損失失又可分分（1）葉型邊邊界層的的磨擦損損失（2）邊界層層脫離引引起的渦渦流損失失（3）尾跡損損失（4）流道中中有超音音速時(shí)可可能存在在激波損損失2、葉高損損失3、撞擊損損失4、扇形損損失5、葉輪摩摩擦損失失6、部分進(jìn)進(jìn)汽損失失（1）鼓風(fēng)損損失（2）斥汽損失7、濕汽損失hx8、漏汽損失h二、級(jí)效率級(jí)的有效焓降降第二章多級(jí)級(jí)汽輪機(jī)本章主要討論論多級(jí)汽輪機(jī)機(jī)中蒸汽的進(jìn)進(jìn)、排汽損失失，軸向推力力以及軸封系系統(tǒng)等問題第一節(jié)多級(jí)級(jí)汽輪機(jī)的優(yōu)優(yōu)越性及其特特點(diǎn)一、多級(jí)汽輪輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)1、多級(jí)汽輪機(jī)機(jī)每級(jí)的焓降降較小，有可可能使速度比比設(shè)計(jì)在最佳佳速度比附近近，同時(shí)c1小、u也小，即直徑徑小，葉高或或部分進(jìn)汽度度相應(yīng)大，這這些都是效率率增大；2、各級(jí)余速動(dòng)動(dòng)能可以部分分的被利用；；3、多級(jí)汽輪機(jī)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)回回?zé)嵫h(huán)和中中間再熱循環(huán)環(huán)；4、由于重?zé)岈F(xiàn)現(xiàn)象，多級(jí)汽汽輪機(jī)前面級(jí)級(jí)的損失部分分的被后面各各級(jí)所利用。。二、重?zé)岈F(xiàn)象象和重?zé)嵯禂?shù)數(shù)ΔhmactΔht’1Δht’2Δht’3Δht’4Δht，2Δht，3Δht，4Δhi，1Δhi，2Δhi，3Δhi，4Δhmaci在h-s圖上，等壓線線沿著比熵增增大的方向是是逐漸擴(kuò)張的的，所以，多多級(jí)汽輪機(jī)中中上一級(jí)損失失的一部分可可以在以后各各級(jí)中得到利利用的現(xiàn)象。。無損失和有損損失時(shí)的理想想焓降分別為為：重?zé)嵯禂?shù)為：：全機(jī)有效比焓焓降則全機(jī)的相對(duì)對(duì)內(nèi)效率為：：各級(jí)平均的相相對(duì)內(nèi)效率：：從以上分析可可知，重?zé)岈F(xiàn)現(xiàn)象使全機(jī)的的相對(duì)內(nèi)效率率高于各級(jí)平平均的相對(duì)內(nèi)內(nèi)效率。但并并不是說α越大，全機(jī)的的效率就越高高。因?yàn)橹責(zé)釤岈F(xiàn)象的存在在只不過是使使多級(jí)汽輪機(jī)機(jī)能回收其損損失的一部分分而已。第二節(jié)汽輪輪機(jī)進(jìn)汽、排排汽損失和熱熱力過程線一、進(jìn)汽損失失進(jìn)汽速度40~60m/s，進(jìn)汽壓力損損失p0=0.03~0.05p0。優(yōu)化閥的型線線，使其帶擴(kuò)擴(kuò)壓管，把部部分蒸汽的動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓壓力能。二、排氣損失失凝汽機(jī)組的cex<100~120m/s，背壓機(jī)組cex<40~60m/s。當(dāng)進(jìn)入排汽管管的汽流速度度較低，即M<0.3時(shí)，可以將蒸蒸汽視為不可可壓縮流體，，對(duì)其進(jìn)出口口建立能量平平衡方程：兩邊同除以，，則有：：靜壓恢復(fù)系數(shù)數(shù)能量損失系數(shù)數(shù)當(dāng)排汽管進(jìn)口口汽流M>0.3時(shí)，就必須考考慮其壓縮性性，但仍然有有：三、多級(jí)汽輪輪機(jī)的熱力過過程線（p112~116)三、汽輪機(jī)裝裝置的評(píng)價(jià)指指標(biāo)蒸汽的熱能內(nèi)功率Pi電功率Pel軸功率Pax1、汽輪機(jī)的相相對(duì)內(nèi)效率2、機(jī)械效率3、發(fā)電機(jī)效率率則汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組的相對(duì)和和絕對(duì)電效率率為：4、汽耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所消耗的的蒸汽量5、熱耗率——機(jī)組每生產(chǎn)1KWh電能所需的熱熱量第三節(jié)多多級(jí)汽輪機(jī)的的軸向推力及及其平衡反動(dòng)式汽輪機(jī)機(jī)的軸向力有有100~200T，沖動(dòng)式汽輪輪機(jī)的軸向力力有40~80T。一、沖動(dòng)式汽汽輪機(jī)的軸向向推力1、作用在動(dòng)葉葉上的軸向推推力2、作用在葉輪輪輪面上的軸軸向推力隔板軸封漏汽汽量為通過平衡孔的的漏汽量為動(dòng)葉根部軸向向間隙處的漏漏汽量為如動(dòng)葉稍有漏漏氣，其流量量平衡為(d→pd→Fz,2)3、作用在軸封封凸肩上的軸軸向推力4、轉(zhuǎn)子凸肩上上的軸向力二、軸向推力力的平衡1、設(shè)置平衡活活塞p1212、采用具有平平衡孔的葉輪輪p1173、利用汽輪機(jī)機(jī)分缸的反向向平衡p1214、采用推力軸軸承第四節(jié)軸軸封及其系統(tǒng)統(tǒng)一、軸封類型型1、高低齒曲徑徑軸封；2、平齒光軸軸軸封。二、芬諾曲線線等流量曲線芬諾曲線三、軸封漏汽汽量的計(jì)算1、最后一個(gè)齒齒隙的汽流速速度低于臨界界速度2、最后一個(gè)齒齒隙的汽流速速度等于臨界界速度第三章汽汽輪機(jī)在變工工況下的工作作汽輪機(jī)噴嘴變變工況級(jí)變工況機(jī)組變工況調(diào)節(jié)級(jí)變工況況一、漸縮噴嘴嘴的變工況對(duì)于漸縮噴嘴嘴，當(dāng)其初參參數(shù)及出口面面積不變時(shí)，，通過噴嘴的的流量為：ACBGGcrG1PcrP1P1=PcP在流量與出口口壓力的關(guān)系系曲線圖中，，BC段近似于橢圓圓曲線，則：：β即為彭臺(tái)門系系數(shù)，此時(shí)通通過噴嘴的任任意流量G可表示為：當(dāng)蒸汽的參數(shù)數(shù)發(fā)生改變時(shí)時(shí)，噴嘴流量量為：1、當(dāng)初壓不變變時(shí)2、噴嘴前后壓壓力同時(shí)變化化時(shí)流量錐的概念念在實(shí)際計(jì)算中中，大都采用用圖解法計(jì)算算流量，即使使用流量錐或或是流量網(wǎng)圖圖。假設(shè)最大初壓壓為p0m，相應(yīng)的最大大臨界流量為為G0mm、1、0之間關(guān)系的三三維顯示為流流量錐，二維維表示為流量量網(wǎng)圖。（oad為等腰直角三三角形）漸縮噴嘴流量量錐如右圖所所示。abdc相對(duì)初壓相對(duì)背壓二、縮放噴嘴嘴的變工況（（極限壓力p132）1、當(dāng)初壓不變變時(shí)2、初終參數(shù)同同時(shí)改變時(shí)三、汽輪機(jī)級(jí)級(jí)的變工況噴嘴前、后壓壓力發(fā)生變化化引起流量的的變化。反之之，當(dāng)流經(jīng)噴噴嘴的流量變變化時(shí)，噴嘴嘴和動(dòng)葉前后后的壓力也要要隨之變化，，從而引起級(jí)級(jí)內(nèi)各個(gè)參數(shù)數(shù)發(fā)生變化。。本節(jié)主要研研究級(jí)中諸參參數(shù)隨流量變變化而變化的的基本規(guī)律。。（一）設(shè)計(jì)工工況和變動(dòng)工工況均為臨界界工況1、噴嘴在臨界界狀態(tài)2、動(dòng)葉在臨界界狀態(tài)若近似認(rèn)為，，則有有：用噴嘴參數(shù)表表示則同理有有：小結(jié)：當(dāng)級(jí)在臨界狀狀態(tài)下工作時(shí)時(shí)，不論臨界界狀態(tài)是發(fā)生生在噴嘴中還還是動(dòng)葉中，，其流量均與與級(jí)前壓力成成正比，而與與級(jí)后壓力無無關(guān)。當(dāng)c0變化不大（二）設(shè)計(jì)工工況及變工況況均為亞臨界界狀態(tài)當(dāng)級(jí)在亞臨界界狀態(tài)下工作作時(shí)，通過級(jí)級(jí)的流量與級(jí)級(jí)前、后的壓壓力均有關(guān)動(dòng)葉進(jìn)口的撞撞擊損失一、沖角（p50）正沖角時(shí)，氣氣流沖擊內(nèi)弧弧面；負(fù)沖角角時(shí)，氣流沖沖擊動(dòng)葉的背背弧面。級(jí)負(fù)荷變化，，是由于流量量變化，壓力力和焓降隨之之發(fā)生變化。。于是發(fā)生沖沖擊損失。二、撞擊損失失（p139）焓降增大，導(dǎo)導(dǎo)致正沖角；；焓降減小，導(dǎo)導(dǎo)致負(fù)沖角。。級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的的變化設(shè)計(jì)工況下的的連續(xù)性方程程焓降減小時(shí)的的連續(xù)性方程程，理論上有有從p139b圖上可以看出出，實(shí)際情況況是因此，級(jí)的反反動(dòng)