汽轮机级内能量转换过程,汽轮机级的工作原理 结构上： 级的概念： 作用上： 能量观点上： 第一节 蒸汽在级内的流动一、基本假设和基本方程： （一）基本假设： 1 、稳定流动 2、一元流动 3、绝热流动,（二）基本方程： 1、状态及过程方程： 2、连续性方程： 3、能量守恒方程：二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程：,（一）蒸汽的滞止状态：,（二）喷嘴出口汽流速度： 等比熵过程出口理想速度,（三）喷嘴速度系数及动能损失： 喷嘴速度系数 的影响因素： 喷嘴中的能量损失及能量损失系数：,（四）喷嘴中的临界条件和喷嘴临界压力比：,根据能量守恒的结论得:,过热蒸汽 K=1.3 饱和蒸汽 K=1.135,（五）通过喷嘴的蒸汽流量： 理想流量： 实际流量： 流量系数 由实验曲线查取：,(六)蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀： 当汽流在喷嘴斜切部分发生膨胀时，流速要大于当地音速，而且汽流方向也会发生偏转，角度不再沿着原出汽角1。,汽流方向偏转角度角度计算：,三、蒸汽在动叶中的流动： （一）反动度 ： 冲动级与反动级的区别： 冲动级： =0.050.3 反动级： =0.40.6,（二）蒸汽在动叶中的热力过程： 由于结构上的相似，导致蒸汽在动叶中的热力过程与喷嘴中的热力过程也相似。区别在于喷嘴是静止的，而动叶是转动的，如果以相对速度讨论，则动叶内就适用喷嘴的全部结论了。,（三）动叶的通流能力：四、蒸汽在级内流动的基本公式：,第二节 级的轮周效率和最佳速度比,第二节 级的轮周效率和最佳速度比一、速度三角形和轮周效率： （一 ）速度三角形 在描述蒸汽流经动叶的 过程中，使用速度三角形。 1、动叶进口速度三角形： 2、动叶出口速度三角形：,（二）轮周功率： 单位质量蒸汽流经一级所作 轮周功Wu包括三部分：根据级的能量平衡计算轮周功：,二、轮周效率及其与速度比的关系 （一）轮周效率： 本级轮周功 ： 本级理想可用能量 ：轮周效率的物理意义：（二）轮周效率与速度比的关系： 1、纯冲动级的轮周效率与速度比的关系：,轮周效率与速度比关系的物理意义 ：,纯冲动级轮周效率,余速利用对最佳速度比的影响：,2、反动级的轮周效率和速度比的关系,3、带反动度的冲动级：,冲动级与反动级的速度三角的区别：,3、影响轮周效率的其它因素： （1）喷嘴出汽角 ： （2）动叶出口角 ： （3）动叶进口角 ：三、速度级及其轮周功率、轮周效率： （一）速度级的作用及特点： （二）轮周功率、效率和最佳速比：,（三）速度级的热力过程：,第四节 叶栅几何尺寸的确定,一、叶栅的几何特性,尺寸参数：平均直径、叶片高度、叶栅节距、叶栅宽度、叶型玄长、出口边厚度、进口边宽度；与汽道形状和汽流方向有关的角度：进、出口汽流角度，叶栅安装角、叶型进汽角、叶型出口角、汽流冲角,二、叶栅及叶型参数的选择,（一）、叶栅类型的选择,四、喷嘴栅尺寸的确定： (一)喷嘴型式的确定: 根据喷嘴前后压力比 大小: (二)喷嘴栅尺寸与流量关系方程式: 当汽流作亚音速流动时:,当汽流作音速或超音速流动时:,五、动叶栅尺寸的确定： （一）动叶栅出口连续性方程：,（二）盖度：,六、其他结构因素的确定：,（一）级的动、静叶栅的面积比：,对于直叶片级,对于扭叶片级,（二）级内间隙：,对于复速级,第五节 叶栅气动特性及叶栅损失,一、叶栅气动特性：,二、叶栅损失：,（一）、叶型损失：,1、附面层中的磨檫损失：,2、附面层分离引起的涡流损失：,3、出口边的尾迹损失：,4、冲波损失：,（二）、端部损失：,1、端部附面层磨檫损失：,2、二次流损失：,三、影响叶栅损失的因素：,（一）、影响叶型损失的因素：,1、相对节距的影响：,2、安装角的影响：,3、汽流角和冲角的影响：,4、马赫数的影响：,5、雷诺数的影响：,6、叶型几何参数的影响：,（二）、影响端部损失的因素：,四、环形叶栅的特性：,（一）、汽流特性：,（二）、损失特性：,式中,为能量损失系数，,五、减少叶栅损失的方法：,（一）、采用后加载叶型：,（二）、采用弯扭叶片：,（三）、采用子午面型线喷嘴：,（四）、降低叶片表面的粗糙度：,（五）、减少端部二次流的方法：,第七节 级的二维和三维热力设计,一、汽轮机级热力设计面临的问题：,1、沿叶高圆周速度不同 引起的损失：,2）速度比：,1）,2、沿叶高节距不同引起的损失：,3、轴向间隙中径向流动引起的损失：,1）栅距不同： 2）离心力场的存在：,扭叶片级研究的主要问题： 如何根据中径基元级的参数来确定沿叶高其他基元级的各项参数，以及不同直径上各基元级之间的关系,基元级：在级的某一直径上截取一个微元叶高dr的级根据直叶片理论，只要合理选择m、xa、2、2、及、，在已知p0、t0、p2的情况下，就可计算中径基元级的速度三角,二、级的蒸汽流动方程式：,蒸汽微元体完全径向平衡方程式：,基元级示意图,分速及分速之间的关系示意图,微元体受力示意图,微元体所受径向力有：,1、径向静压差：,2、Cu产生的离心力：,3、 Cl产生的离心力的径向分量：,4、 子午向加速度产生的惯性力的径向分量：,单位质量流体径向静压差为：,三、简单径向平衡法：,（一）、理想等环量流型：,1、流型特点：,对上式积分，得,常数,常数,流型特点：,2、参数沿径向的变化规律：,（1）喷嘴出汽角变化规律的：,（2）动叶进汽角变化规律的：,（3）动叶出汽角变化 规律的：,（4）动叶出口方向角 变化规律的：,（5）反动度变化规律的：,汽流速度与压力变 化关系示意图,各项参数变 化规律,3、等环量级的特点：,（二）、等1角流型：,常数,常数,常数,（三）、等密流流型：,常数，即,常数，即,四、完全径向平衡法：,（一）、问题的提出：,（二）、完全径向平衡的 设计方案：,1、流线计算：,2、径向平衡计算：,3、逐次逼近计算：,4、级后参数计算：,（三）、可控涡流型：,1、子午流线型对反动度的影响：,2、可控涡流型的特点：,五、叶栅的全三维设计：,第五节 级内各项损失和级效率,一、级内损失： （一）喷嘴损失 （二）叶高损失： （三）撞击损失：,（四）扇形损失： （五）叶轮摩檫损失：,（六）部分进汽损失： 1、鼓风损失： 2、斥汽损失：,（七）湿汽损失： 1、湿汽损失的形成： （1）过饱和损失：,（3）制动损失：,（2）摩檫阻力损失：,鲍威尔曲线,2、减小对动叶冲蚀的措施： （1）减少水分：,（2）提高动叶抗冲蚀能力： （3）减小水珠冲蚀作用： （八）漏汽损失：,反动级的通流示意：,二、级效率和热力过程线： 1、级内损失对级的最佳速度比的影响：,2、级的内效率、内功率和热力过程线：,级的内功率计算：,