吉林大学热能与动力工程第3章-涡轮机及喷气发动机1.ppt

第三章涡轮机及喷气发动机;;2．用途

1〕蒸汽轮机：工质为蒸汽，将蒸汽的热能转换为机械能；

用途：

〔1〕中心电站、热电站、核电站的主要动力机

〔2〕给鼓风机、水泵、压缩机提供驱动动力

〔3〕化工、冶金、轻工等生产领域，作为动力源而广泛应用；

〔4〕蒸汽轮机的排汽，用于生产或生活的供热取暖;2〕燃气轮机：工质为燃气，将燃气的热能转换为机械能。

用途：

〔1〕地面机械——发电、船舶、机车等的动力源

〔2〕航空用飞机的动力

〔3〕涡轮喷气式发动机——用于高速飞机。因其喷射速度大。;3．燃气轮机与蒸汽机的比较

缺点：单机容量小；效率低；

优点：设备简单、轻便；

用水量少；

便于自动控制、起动快

4．开展规模

美国：1950年，每台蒸汽机平均容量为4MW；

1962年，为13.5MW；

1972年，为?52MW。;前苏联：1960初，仅有5台16MW的蒸汽机；

1970年底，15MW以上的蒸汽机，达

235台，其中，30MW的机组69台。

我国：1955年制造第一台蒸汽机，6000千瓦，

到70年代末，已生产1.2万千瓦、2.5万千瓦、5MW、10MW、20MW的蒸汽机。

目前运行中的最大机组容量为1300MW。;开展机组容量的原因：

1〕??????减小电站单位容量的造价；相对20MW机组电站单位造价，50MW机组电站的单位造价可降低15%；100MW的电站单位造价可降低25%；

2〕??????提高机组的效率

减小新建电站数目，加快电站建设速度。;二、构造与分类;汽轮机的级：一列静叶栅和一列动叶栅构成汽轮机的级。

单级汽轮机：指只有一个级的汽轮机；

多级汽轮机：有假设干级的汽轮机;;2〕???根本工作原理

产生过热蒸汽：锅炉

送往喷管，喷管截面变化，蒸汽的热能转变为动能?高速喷出；射入动叶栅叶片的通道，推动叶轮旋转，对外作功。

能量转换：热能→工质的动能→叶轮的机械能;分类的方法4种：

按工作原理：冲动式——蒸汽仅在喷嘴中膨胀；

反动式——蒸汽在喷嘴和动叶栅中膨胀

按热力特性：

凝气式——排汽在真空状态下进入冷凝器结成水；

背压式—??排汽压力大于大气压，排汽供热使用抽汽式——调整抽汽供热用；

抽汽背压式—具有调整抽汽的背压式；

乏汽式——用其他设备的副产蒸汽作为工质；;按气流方向：轴流式——蒸汽轴向流动；

径流式——蒸汽径向流动；

周流式——蒸汽周向流动；

;按用途：电站用

工业用动力源

船用

2．燃气轮机

1〕 结构特点

主要由进气道、压气机、燃烧室以及燃气涡轮等组成。

燃气涡轮：压气机+燃烧室+燃气涡轮=燃气发生器;;2〕工作原理;3〕 分类;地面燃气轮机：要求提供轴功率，所以需要动力透平;

单轴式—动力透平和燃气透平固定在同一根轴上；

分轴式——动力透平具有单独的旋转轴：

优点：燃气发生器转子和动力透平可有不同转速，使各局部具有较高的工作效率和较宽的运行范围。;航空燃气轮机分类：根据用燃气发生器的可用功产生推力的方法不同分为：

涡轮喷气发动机；

涡轮风扇发动机；

涡轮螺旋桨发动机；

涡轮轴发动机〔直升飞机〕

航空燃气轮机的共同要求：重量轻；用油少；工作可靠。;第二节热力涡轮机级的根本理论;动叶：喷嘴出口以很高的汽流喷入动叶，

?经动叶汽道〔叶片〕改变流动方向，

此时，流体转向时，对动叶产生作用力，

?其圆周分力推动叶轮旋转，对外输出机械功；

而动叶对汽流的反作用，使汽流转向。

由此完成动能→机械能;3．反动度Ω：

当汽流在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向时，汽流对汽道产生的作用力〔离心力〕，称为，冲动力；

当汽流在汽道内改变方向的同时，进行膨胀加速时，那么加速的汽流流出流道时，对动叶栅产生与汽流流出方向相反的反作用力，此力称为反动力。;;Ω表示动叶汽道内的汽流膨胀程度；

定义：

：动叶汽道内膨胀时

的理想焓降；

：整个级的滞止理想