《汽轮机原理课件ppt汇总(最新最全面)汇总》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机原理课件ppt汇总(最新最全面)汇总（676页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,1,汽轮机原理,2017.3,2,绪论,1 火电厂基本概念,（一）能量转换过程,燃料化学能 蒸汽热能 机械能 电能,（二）火电厂三大主机,锅 炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能 汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为,转子旋转机械能,发电机：将旋转机械能转化为电能,3,B：锅炉 S：锅炉过热器,T：汽轮机,C：冷凝器 P：水泵,S,T,C,P,B,T,S,1,2,3,4,1,2,4 3,火力发电厂示意图,4,我国电力事业发展概况,5,历年人均指标,6,历年主要技术经济指标,7,历年能源和电力弹性系数,8,我国能源供需变化情况,9,我国能源消费结构（%）,10,我国能源生产构成（%）,11,2000
2、年世界一次能源供给的构成,12,2000年全球电力生产的能源构成,13,中国2003年可再生能源开发利用量,14,15,2 汽论机分类：,16,汽 轮 机,冲动式汽轮机 反动式汽轮机,背压式汽轮机 调节抽汽式汽轮机,凝汽式汽轮机 供热式汽轮机 低压汽轮机 中压汽轮机 高压汽轮机 超高压汽轮机 亚临界压力汽轮机 超临界压力汽轮机,按作功原理分,按功能分 按参数高低分,17,按热力特性分类（即汽轮机型式） 凝汽式、中间再热式,背压式 调整抽汽式,供热,Turbine,Turbine,热用户,Turbine,18,按主蒸汽参数分类,低压汽轮机：小于1.47 Mpa； 中压汽轮机：1.96 3.92
3、Mpa； 高压汽轮机：5.88 9.81 Mpa； 超高压汽轮机：为11.77 13.93 Mpa；,临界压力汽轮机：15.69 17.65 Mpa；,超临界压力汽轮机：大于22.15 Mpa； 超超临界压力汽轮机：大于32 Mpa,19,我国一次能源需求的情景预测,（Mtce),20,我国电力生产的情景预测 (TWh),21,3 汽轮机的主要技术发展,采用大容量机组 提高蒸汽初参数,采用联合循环系统提高效率 提高机组的运行水平,4 汽轮机制造工业,美国 日本,通用电气公司、西屋电气公司 日立制作所、东芝电器会社、三,菱重工株式会社,瑞士 中国,BBC公司 哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机,厂、东方
4、汽轮机厂、北京重型电机厂、 青岛汽轮厂、武汉汽轮发电机厂、杭州 汽轮机厂、南京汽轮发电机厂 22,第一章,汽轮机级的工作原理,第一节 概述 一 ， 汽 轮 机 的 级 、级内能量转换过程 1，汽轮机的级：静叶栅 动叶栅 是汽轮机作功的最小单元。 23,24,2，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。,25,26,3，冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制,而弯曲被迫改变方
5、向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称 为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、 流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。,27,4，反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，,同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后 者 会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级， 两种力同时作功。通常称这种级为反动级。,28,ht,hn + hb,hn,(1 m )ht,m ht,29,二， 反动度,m =,hb *,hb *,*,*,=,*,hb =,纯冲动级来说， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出动叶的1p 2p bh *nh th,三， 冲
6、动级和反动级,30,冲动级有三种不同的形式：,1，纯冲动级： 通常把反动度等于零的级称为纯冲动级。对于,为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的反动度（ = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反动度的冲动级，它具有作功,能力大、效率高的特点。,*,速度C ,具有一定的动能 C未被利用而损失，称这种损失为余速 损失，用 hc 2 表示。 2 ，带反动度的冲动级,3. 复 速 级,由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第 一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅所组成的级，称 为复速级。第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，为了 利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一
7、列导向叶栅以改 变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶栅通道继续作功。复速 级也采用一定的反动度。复速级具有作功能力大的特点。,4. 反 动 级,通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。对于反动级来说，蒸汽,在静叶和动叶通道的膨胀程度相同，即是,hb = hn* = 12 ht* 。反动级是在冲动力和反动力同时作用下作 功。反动级的效率比冲动级高，但作功能力小。 31,p1 p2 ，,32,第二节,汽轮机级内能量转换过程,一 ，基本假设和基本方程式 流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三 元流动的实际流体。为了研究方便，特作如下假设：,1 .,蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过
8、程中，通道,中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。 2. 蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流 动时，其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截 面上不变化。 3. 蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流 动时与外界没有热交换。 33,h0 +,2. 能 量 方 程 式,34,基本方程式：说明：这些基本方程式在能源动力装置 基础一书中讲过，不过多重复。 1 . 连 续 方 程 式 G = c A = cA = const. v,+ W,c12 2,+ q = h1 +,c02 2 3. 状 态 及 过 程 方 程 式,pv = RT 4. 动 量 方 程 式
9、,pv k = const.,cdc = -vdp, cdp R1 dk = cdc 5. 气 动 方 程 式,c a,M =,= kvp,a = k,p ,(C1 C2 ) = h0 h1 =,35,二，蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程 喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨胀 加速，将热能转变为动能。喷嘴是固定不动的，蒸汽 流过时，不对外作功，W = 0；同时与外界无热交 换，q = 0。则根据能量方程式 ，则 1 2 1 2 2 2 对于过热蒸汽，可近似看做理想气体，则上式可写成：,1 2,2 2,( p0 v0 p1v1 ),k k 1,p 0 v 0 1 , + c 2,36,（ 一
10、） 喷 嘴 出 口 汽 流 速 度 计 算 1，喷嘴出口的汽流理想速度 在进行喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数 p(初速）是 已知的条件。按等熵过程膨胀，其过程曲线如图1-7所 示。根据式（2-9)，则喷嘴出口汽流理想速度为,- 蒸汽按等熵过程膨胀的终态焓（J/kq )。,2 ( h 0 h1 t ) + c 02,c 1 t =,0, , , p 1 p 0 ,2 k k 1,或者式（2-10）为 c 1 t =,k 1 k,上二式中，c1t -蒸汽流出喷嘴出口的理想速度（m / s )；,h1t,= h0 + C0 = h0 + hc 0,p0 v0 1 (,p1 k,),p0,37,称为喷嘴
11、的理想焓降。为了方便，引,用滞止参数，如图1-7所示，滞止焓值为：,把相应的滞止参数,式 (1-17 ) 和（1- 20 )，则,1 2 2,h0*,c1t = 2hn*,*,* *,k 1,2k k 1,c1t =,图1-7,图1-7中， hn = h0 h1t,p0*、v0*、h0* 分别代入,图18,压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律 38,hn = (C1t C1 = C1t (1 2 ) = (1 2 )hn*,2，喷嘴出口的汽流实际速度,3，喷嘴损失,( 1- 26 ),( 1 - 26 a ) 39,实际流动是有损失的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用喷
12、嘴速度 系数来考查两者之间的差别（通常取 = 0.97 )。这样，喷嘴出口的汽流 实际速度为 c1 = c1t,1 2 1 2 1 2 2 2 2,蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失 称为 喷嘴损失，用hn 表 示 ：,= (1 2 ), n =,hn hn*,喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数，用 n 表示：,a,C,a0,p0*、v0* 知时，a0 一定值。,40,( 二 ） 喷 嘴 中 汽 流 的 临 界 状 态 1，临界速度,， 当在式（ 2-12 )中用滞,止参数表示有关参数时，代入音速公式，则有,为滞止状态下的音速。当,在膨胀过程中，到某一截面会出现汽流速度等于当地音
13、速。当汽流速度等于当地音速时，则称此时的流动状态为临界,等表示。,汽流的音速为 a = kpv = kRT,2 2,=,+,* 2 k 1,2 k 1,上式中， 0,a*,*,状态。这时的参数为临界参数，用 pcr、vcr、ccr 若以 代入（2-16)则临界速度为：,ccr =,p0*v0* = kpcr vcr,a0* =,2k k + 1,2 k + 1,pcr k,pcr = p0 (,2，临界压力,对于等熵膨胀过程来说，有,，则上式为,v0* vcr,) p0*,2 k + 1,根据 (2-17),临界压力为： pcr = (,1,v0* vcr,= ( * ) p0,*,k ) k
14、 1,2 k + 1,上式表明，临界压力只与蒸汽指数k和初压有关。临界压力与初压 之比称为临界压力比，用 cr 表示：,*,k k 1 p0 k + 1 对于过热蒸汽（k=1.3)则 cr =0.546;对于饱和蒸汽（k =1.135 ),则 cr =0.577 . 41,= (M 1),（ 三 ） 喷 嘴 截 面 积 的 变 化 规 律,（ 1 ） 当 汽 流 速 度 小 于 音 速 ， 即 M0，则必须dA/dx 0,也就是说喷嘴截面积必须沿流动方向逐渐减,小，即做成渐缩喷嘴。,（ 2 ） 当 汽 流 速 度 大 于 音 速 ， 即 M1 时 ， 若 要 使 汽 流 能 继 续 加 速 ，
15、 即 dc/dx0，则必须dA/dx0，也就是说喷嘴截面积必须沿流动方向逐渐增,加，即做成渐扩喷嘴。,（3 ）当汽流速度在喷嘴某截面上刚好等于音速，即M=1 ，这时，dA/dx =0。表明横截面A不变化，即A达到最少值。根据上述分析可知，简单的,渐缩喷嘴是得不到超音速汽流的。为了达到超音速，除了喷嘴出口蒸汽 压力必须小于临界压力外，还必须在喷嘴形状上加以保证，即作成缩放 喷嘴。汽流通过缩放喷嘴时，在喷嘴喉部达音速，然后在渐扩部分达超 音速。 42,1 dc c dx,1 dA A dx ( 1- 3 10 ),2,Gt = An,p0*,( ,G1 = An,2k,k ),k 1,v0*,（ 四 ） 喷 嘴 流 量 计 算,43,计算,( 1-
