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第八章汽轮机原理及结构
第一节汽轮机和“级”的基本概念汽轮机又名蒸汽透平,是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。汽轮机的组成:转子和静子转子:转动部分的总称。包括:转轴、叶轮、叶片、联轴器及其附件。静子:不转动部的总称。包括:汽缸、进汽机构、排汽机构、汽封、滑销系统、轴承和盘车装置等。
汽轮机级的基本概念:基本工作单元:汽轮机的级由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元。通流部分----汽轮机本体做功汽流通道称为汽轮机的通流部分,它包括主汽门,导管,调节汽门,进汽室,各级喷嘴和动叶及汽轮机的排汽管。
级的工作过程喷嘴降压增速蒸汽热能汽流的动能汽流降压增速(反动原理动叶)汽流改变速度和方向(冲动原理)转子的旋转机械能特征截面或计算截面:喷嘴前:0-0;喷嘴后(动叶前):1-1;动叶后:2-2。注意:参数下角标与截面号相同。
汽轮机分类1.按工作原理分:冲动式汽轮机由冲动级组成,蒸汽只在喷嘴中膨胀,在动叶中不膨胀。在近代冲动式汽轮机中,蒸汽在动叶内有一定程度的膨胀,但习惯上仍称为冲动式汽轮机。反动式汽轮机由反动级组成,蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。
国产汽轮机类型的代号国产汽轮机的型号表示方法是:XXXXXX变形设计次序(A\B\Ⅰ\Ⅱ)蒸汽参数额定功率(MW)汽轮机类型N:凝汽式,C:一次调节抽汽式,CC:两次调节抽汽式,B:背压式,CB:抽汽背压式,H:船用,Y:移动式,k:空冷式
国产汽轮机类型的代号N300-16.7/537/537-Ⅱ亚临界一次中间再热、凝汽式汽轮机,额定功率300MW,主蒸汽额定参数16.7MPa/537℃,再热537℃。N1000-27.0/600℃/600℃超超临界一次中间再热、凝汽式汽轮机,额定功率1000MW,主蒸汽额定参数27.0MPa/600℃,再热600℃。
第二节蒸汽在级内的流动和能量转换一、汽轮机级的工作过程1,汽轮机的级:静叶栅、动叶栅是汽轮机作功的最小工作单元。8
2,级内能量转换过程:具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时,首先在静叶栅通道中得到膨胀加速,将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能,然后进入动叶通道,在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速,推动叶轮旋转,将高速汽流的动能转变为旋转机械能。9
三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换蒸汽在喷嘴叶栅中流动,将热能转换成动能时,须具备两个条件:蒸汽的能量条件和叶栅结构的几何条件。蒸汽经过喷嘴叶栅,不对其作功,其稳定流动能量方程为:h0:喷嘴叶栅进口蒸汽比焓;c0:喷嘴叶栅进口蒸汽流速;h1:喷嘴叶栅出口蒸汽比焓;c1:喷嘴叶栅出口蒸汽流速若不计流动磨擦损失,该过程可视为等熵过程.h:喷嘴叶栅出口蒸汽理想比焓;1tc1t:喷嘴叶栅出口蒸汽理想流速。
三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换蒸汽流过喷嘴叶栅实际流速C与理1论流速C之比称为喷嘴速度系数φ:1t喷嘴速度系数的大小与喷嘴的结构形式和压力比ε1有关
三、蒸汽在喷嘴叶栅中的流动和能量转换蒸汽在喷嘴叶栅内流动时,因摩擦而损耗的动能称为喷嘴损失。对于1kg蒸汽,其喷嘴损失用“δh”表示:n
四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换汽流对动叶栅的作用为分为冲击力和反击力,其原理分别是冲击原理和反击原理。动叶栅同时承受由喷嘴叶栅出来的蒸汽所产生的冲击力和蒸汽流出动叶栅转向后所产生的反击力。
四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形(1)动叶栅进口速度三角形动叶栅进口蒸汽的绝对速度,即喷嘴出口流速速c,其1方向角为α,根据相对运动各项速度之间的关系,蒸汽相对1于动叶栅的速度,即所谓的相对速度ω应满足以下关系式:1三个速度矢量构成一个矢量三角形,称之为动叶进口速度三角形。
四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形(2)动叶栅出口速度三角形蒸汽在动叶栅内的流动时,动叶栅相对静止。在绝热条件下,蒸汽在动叶栅内降压膨胀时,比焓的减少量可转换为以相对速度表示的动能,即ω:动叶栅出口蒸汽的相对速度2
四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形(2)动叶栅出口速度三角形蒸汽在动叶栅内流动时,以相对速度与流道壁面发生摩擦,使动叶栅的出口蒸汽相对速度由理想值ω降为ω,此2t2时:ψ:动叶速度系数,与动叶流道的几何形状、蒸汽在动叶栅内的膨胀程度和理想相对速度的大小有关,通常为0.88-0.95
四、蒸汽在动叶栅内的流动和能量转换2、动叶栅速度三角形动叶损失和动叶栅出口蒸汽的焓和在喷嘴中流动一样,蒸汽在动叶流道内流动时因流动摩擦而损耗的动能,称为动叶损失。对于1kg的蒸汽,在动叶流道的损失用“δh”表b示:
第三节级内损失和级内效率2.反动度(1)反动度的定义反动度:动叶的理想比焓降占总体理想比焓降的份额。
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