工學(xué)]《汽輪機(jī)原理》講稿第01章-預(yù)覽頁(yè)

　

【正文】 k ?35 二，蒸汽在靜葉柵通道中的膨脹過(guò)程 噴嘴的作用是讓蒸汽在其通道中流動(dòng)時(shí)得到膨脹加速 ， 將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能 。 這樣 ， 噴嘴出口的汽流實(shí)際速度為 3， 噴嘴損失 蒸汽在噴嘴通道中流動(dòng)時(shí) ， 動(dòng)能的損失 稱(chēng)為 噴嘴損失 ， 用 表 示 ： ( 1 26 ) 噴嘴損失與噴嘴理想焓降之比稱(chēng)為 噴嘴能量損失系數(shù) ， 用 表示： ( 1 26 a ) tcc 11 ??*22212121 )1()1(2121(21nttn hCCCh ??????? ???nh?)1( 2* ??? ????nnn hhn?38 ( 二 ） 噴 嘴 中 汽 流 的 臨 界 狀 態(tài) 1， 臨界速度 汽流的音速為 ， 用滯止參數(shù)表示有關(guān)參數(shù)時(shí) ，代入音速公式 ， 則有 上式中 ， 為滯止?fàn)顟B(tài)下的音速 。這時(shí)的參數(shù)為 臨界參數(shù) ， 用 等表示 。 （ 2） 當(dāng)汽流速度大于音速 ， 即 M1時(shí) ， 若要使汽流能繼續(xù)加速 ， 即 dc/dx0，則必須 dA/dx0， 也就是說(shuō)噴嘴截面積必須沿流動(dòng)方向逐漸增加 ， 即做成漸擴(kuò)噴嘴 。 為了達(dá)到超音速 ， 除了噴嘴出口蒸汽壓力必須小于臨界壓力外 ， 還必須在噴嘴形狀上加以保證 ， 即作成 縮放噴嘴 。 噴 嘴 出 口 處 比 容 ， （ m / k q ) 。 當(dāng)壓力比從 1逐漸 圖 111 縮小時(shí) ， 流量逐漸增加 ， 當(dāng)噴嘴前后壓力比 等于臨界壓力比 （ ) ， 達(dá)最大值 ， 如 B所示 。 對(duì)于 過(guò)熱蒸汽 （ k=),? =； 飽和蒸汽（ k=) , ? =。 對(duì)于 亞臨界流動(dòng) ， ?1,對(duì)于 臨界流動(dòng) ，?=1。 由于斜切部分的存 在 ， 它將給汽流產(chǎn) 生影響 。 2，當(dāng)噴嘴出口壓力（背壓）小于臨界壓力時(shí) ，汽流在 AB截面上達(dá)臨界狀態(tài)，汽流在斜切部分 要繼續(xù)膨脹加速 ，蒸汽壓力由臨界 壓力下降為 ，汽流速度由臨界速度到大于音速，并且汽流方向要 發(fā)生擾動(dòng)和偏轉(zhuǎn) 。 如圖所示 ， 為噴嘴出口汽流速度 ， 出汽角為 ， u為動(dòng)葉柵圓周速度 ， 是進(jìn)入動(dòng)葉柵的相對(duì)速度 ， 方向角為 。 對(duì)于 沖動(dòng)級(jí) 來(lái)說(shuō) ， 的大小取決于反動(dòng)度的大小 ， 一般來(lái)說(shuō) ， 。 1， 蒸汽對(duì)動(dòng)葉片的作用力 蒸汽在動(dòng)葉柵通道中要改變方向 、 或者還要 膨脹加速 ， 其對(duì)動(dòng)葉片的作用力可用下式進(jìn)行計(jì)算： 圓周分力 ( 1 64 ) 或者 ( 164 a ) 軸向分力 或者 ( 1 67 ) 合力 (1 68 ) 以上各式中 ， 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)動(dòng)葉柵的流量； 動(dòng)葉通道軸向投影面積 。 輪周功 表示作功能力 ， 用 表示： 或者 ， 結(jié)合速度三角形和余弦定理 ， 輪周功 還可以用下式表示： ( J / k q ) )c o sc o s(** 2211 ?? CCuGuFN uu ???)c o sc o s( 2211 ?? wwGuN u ??)c o sc o s( 22111 ?? ccuW u ??1uW)c o sc o s( 22111 ?? wwuW u ??)]()[(21 212222211 wwccW u ????50 3， 動(dòng)葉柵出口汽流相對(duì)速度和絕對(duì)速度 通過(guò)動(dòng)葉通道的能量方程式可得到動(dòng)葉柵出口汽流 相對(duì)理想速度 為： 結(jié)合 圖 117， 焓降 稱(chēng)為 動(dòng)葉柵理想焓降 ， 。 22 hh t升到*22222 )1()(21 btb hWWh ???????bb hh ?與?2* 1 ??? ???? bbbhh52 余速損失 由速度三角形可知，蒸汽在動(dòng)葉柵中作功之后，最后以絕對(duì)速度 離開(kāi)動(dòng)葉，其具有的動(dòng)能稱(chēng)為 余速損失 ： 在多級(jí)汽輪機(jī)中，余速損失可以被下一級(jí)所利用，其利用程度可用 余速利用系數(shù) ?表示， ?=0~1之間。級(jí)的反動(dòng)度 = 。 分析蒸汽在噴嘴斜切部分的流動(dòng)規(guī)律。 為了描述蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的完善程度 ， 通常用各種不同的效率來(lái)加以說(shuō)明 。 如果選定了動(dòng)靜葉柵的葉型 ， 則系數(shù) ?、 ?就確定了 。 為了說(shuō)明問(wèn)題 ， 把動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形畫(huà)成圖 122的形式 。 這樣 ，使 達(dá)到軸向排汽的速度比 u / 稱(chēng)為最佳速度比 ， 用 表示 。 對(duì)于不同型式的級(jí) ，其最佳速度比是不相同的 。 11 c o s21)( ??opx 1c o s2)( ???opax.~),~)16~12 1001 ???? axx 則（若取，因此，（ ???opax )(11 c o s41)( ??opxopax )(?opax )(11 c o s)( ??opx,20, 01 ??? ??? 11 c o s)( ??opx58 作業(yè)與思考題 ： 已知汽輪機(jī)某級(jí)前壓力 = ，溫度 =470 ；級(jí)后蒸汽壓力為 = 。 已知單級(jí)汽輪機(jī)，級(jí)的平均直徑 =，轉(zhuǎn)速 n=3000r/s，噴嘴出汽角 =18 ，級(jí)的速度比 =，噴嘴速度系數(shù)分別為 =，動(dòng)葉的速度系數(shù) = 。 一 ， 葉 柵 型 式 的 選 擇 ： 1， 噴嘴葉柵型式的選擇 噴嘴葉柵型式的選擇主要決定于需要得到多大的出口速度 。 我國(guó)常用噴嘴型線(xiàn)見(jiàn)表 11（ p41） 。 1w*1p*12 ppb ??61 二，噴嘴葉柵與動(dòng)葉柵尺寸的確定： 汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的任務(wù) ， 除了確定級(jí)的效率 、 功率和蒸汽對(duì)葉片的作用力之外 ， 還必須選定動(dòng)靜葉片的型線(xiàn) 、 有關(guān)幾何尺寸大小 。 tntn CGvA11??tv1n?kgm /3tc1 nAGn?n?tc162 若整級(jí)噴嘴個(gè)數(shù) ，每個(gè)汽道喉部面積為： 則級(jí)的 噴嘴出口總面積 為： 上式中， 為噴嘴節(jié)距， 為 安裝有噴嘴的弧長(zhǎng) 。而噴嘴型線(xiàn)又由噴嘴前后壓力比來(lái)確定。 （ 二 ） 縮 放 噴 嘴 當(dāng)噴嘴前后壓力比小于 ， 則要采用縮放噴嘴 。 其中，動(dòng)葉出汽角由所選定的葉型確定。另外，在復(fù)速級(jí)中，要使通流部分光滑變化。 （三） 蓋度的選擇 ：通常要求動(dòng)葉進(jìn)口高度略大于噴嘴出口高度。 當(dāng)適當(dāng)?shù)剡x用反動(dòng)度之后 ， 就可以達(dá)到提高效率的目的 。 但級(jí)的 反動(dòng)度沿葉高是變化 的 ， 這樣 ， 平均反動(dòng)度為： ( 1 128 ) 葉根反動(dòng)度 為： ( 1 129 ) 式中 ， 動(dòng)葉柵的平均直徑 、 葉高 。 汽 輪 機(jī) 中 反 動(dòng) 度 與 動(dòng) 靜 葉 柵 出 口 面 積 比 的 對(duì) 應(yīng) 范 圍 為 ： 1 . 直 葉 片 級(jí) f = . 2. 扭 葉 片 級(jí) = , f = . 3. 復(fù) 速 級(jí) 復(fù) 速 級(jí) 的 反 動(dòng) 度 在 = ~ 范 圍 內(nèi) ， 則 其 面 積 比 為 ： ,~?? mm?m?m?).~4(:)~(:)~(:1::: 21 ?bgbbn ffff69 167。 5， 無(wú)因次幾何特性 ： —— 相對(duì)節(jié)距； —— 相對(duì)葉高； —— 徑高比 。 除 此 之 外 ， 級(jí) 內(nèi) 損 失 還 包 括 ：葉 高 損 失 、 扇 形 損 失 、 葉 輪 摩 擦 損 失 、 部 分 進(jìn) 汽 損 失 、 漏 汽 損 失 、 濕 汽 損 失 。 當(dāng) 葉 片 較 短 （ 一 般 說(shuō) 葉 高 l 1 2 1 5) 時(shí) ， 葉 高 損 失 明 顯 增 加 。 汽 流 參 數(shù) 和 葉 片 幾 何 參 數(shù) （ 節(jié) 距 、 進(jìn) 汽 角 ） 沿 葉 高 是 變 化 的 。 可 以 看 到 ， 扇 形 損 失 的 大 小 與 徑 高 比 的 平 方 成 反 比 ， 越 小 ， 扇 形 損 失 越 大 。 克 服 摩 擦 和 帶 動(dòng) 蒸 汽 質(zhì) 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) ， 就 要 耗 功 。 蒸 汽 的 渦 流 運(yùn) 動(dòng) 要 消 耗 一 部 分 輪 周 功 。 動(dòng) 葉 通 過(guò) 這 一 弧 段 時(shí) ， 要 象 鼓 風(fēng) 機(jī) 一 樣 把 滯 留 在 這 一 弧 段 內(nèi) 的 蒸 汽 鼓 到 出 汽 邊 而 耗 功 。 這 樣 就 形 成 了 斥 汽 損 失 。 ccac ccngsss78 5 ， 漏 汽 損 失 leakh? 在 汽 輪 機(jī) 中 ， 由 動(dòng) 靜 兩 部 分 所 組 成 的 級(jí) ， 有 間 隙 。 這 部 分 蒸 汽 不 作 功 。 另 外 ， 由 于 反 動(dòng) 度 的 存 在 ，