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1、1 汽轮机的用途： 汽轮机的作用汽轮机的作用：汽轮机以蒸汽作为工质，并将蒸汽 的热能转换为旋转机械能，从而带动发电机发电。 在火电厂、核电厂和地热电厂都用汽轮机来拖动发 电机发电。 此外，还可以用小汽轮机带动给水泵 、风机和压缩机。 汽轮机的特点：具有单机功率大、效率高、能长时 间运转。 1、汽轮机的分类 汽轮机 冲动式汽轮机 反动式汽轮机 凝汽式汽轮机 供热式汽轮机 背压式汽轮机 调节抽汽式汽轮机 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（超）临界压力汽轮机 按作功 原理分 按功 能分 按参数 高低分 拼音 数字数字数字 型号的汉语拼音代号表示法 代 号 N
2、 B C CC CB H Y 型 式 凝 汽 式 背 压 式 一次调整 抽汽式 二次调整抽 汽式 抽汽背 压式 船 用 移 动 式 2、 国产汽轮机型号的表示方法 型式 蒸汽参数表示法 示例 凝汽式 主蒸汽压力/主蒸汽温度 N1008.83/535 中间再 热式 主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间 再热温度 N300 16.7/537/537 抽汽式 主蒸汽压力/高压抽汽压力/低 压抽汽压力 CC50 8.83/0.98/0.118 背压式 主蒸汽压力/背压 B508.83/0.98 抽汽背 压式 主蒸汽压力/抽汽压力/背压 CB25 8.83/0.98/0.118 蒸汽参数表示法 3、反动度的概念
3、 0* 0 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 ht* hn* hb hb 4、汽轮机级内的能量转换 三个基本假设、五个基本方程 一元、稳定、绝热流动 连续方程、能量方程、状态方程 动量方程、气动方程 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 连续性和不稳定三元(维）流的实际流体。 为了研究方便，特作假设： (1) 蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即 在流动过程中，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（维） 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
4、是绝热流动： 即蒸汽在叶栅通道中流速很快，流动时与外 界没有热交换。 基本方程式 (1) 连续性方程 (2) 能量方程 (3) 状态及过程方程 (4) 动量方程 (5) 气动方程 ， ， ， ， 喷嘴截面积的变化规律 根据连续方程式、动量方程式、等熵过程方程，综合可得： (2-8) M是马赫数 (M= c/a )。可以看到，喷嘴截面积的变化规律，不仅和汽流 速度有关，同时还和马赫数M有关。 （1）当汽流速度小于音速，即M0，则必须dA/dx1时，若要使汽流能继续加速，即 dc/dx0，则必须dA/dx0，即渐扩喷嘴。 （3）当汽流速度在喷嘴某截面上刚好等于音速，即M=1，dA/dx =0。表明
5、 横截面A不变化，达到最小值。 显然，简单渐缩喷嘴得不到超音速汽流。为了达到超音速，除喷 嘴出口蒸汽压力必须小于临界压力外，还必须将喷嘴作成缩放喷嘴。汽流 在缩放喷嘴喉部达到音速，然后在渐扩部分达到超音速。 图图2828 压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿汽道的变化规律 (1）当汽流速度小于音速，即M0，则必须dA/dx1时，若要使汽流能继续加 速，即dc/dx0，则必须dA/dx0，即渐扩喷嘴。 （3）当汽流速度在喷嘴某截面上刚好等于音速，即M=1， dA/dx =0。表明横截面A不变化，达到最小值。 喷嘴流量计算：临界流量理想流量实际流量 喷嘴的平均出气角、汽流偏转角 5、静叶（喷
6、嘴）中的能量转换 喷嘴出口速度及速度系数、喷嘴损失 喷嘴临界状态 、喷嘴截面积的变化规律 6、动叶中的能量转换过程 速度三角形c1-uw1+ht w2+u c2 轮周作用力速度投影轮周功率Fuu轮周功 动叶损失 余速损失c2 余速损失 由速度三角形可知，蒸汽在动叶栅中作功之后，最后以绝对 速度 离开动叶，其具有的动能称为余速损失： 在多级汽轮机中，余速损失可以被下一级所利用，其利用程度 可用余速利用系数 表示， =01。 * 考虑了喷嘴损失、动叶损失 和余速损失之后，汽轮机的 级在h - s图上的过程曲线如 右图所示。图中， 称为级的 轮周有效焓降： 0 * 0 1 s h 2 p2 p1 p
7、0 * p0 ht h b hb hc 2 h n hu 7、轮周效率与速度比 最佳速比 u/c1 min(c2) 在相同焓降和相同流量的情况下，如果汽轮机工作转速设计较高， 汽轮机级的叶片高度应如何变化，为什么？ 最佳速度比 （1）对于不考虑余速利用的纯冲动级： 其最佳速度比是： 或 一般来说， 对于反动度不为零的冲动级， 0.48 0.52； 当考虑余速利用的中间级， 0.585左右。 （2）对于复速级，其最佳速度比为： 通常，复速级的最佳速度比为0.20.28。 （3）对于反动级，其最佳速度比为： 若取 0 .94。 8、何为部分进汽度，为什么要设置部分进汽度？ 设置部分进汽度的原则是什
8、么？ 为喷嘴节距， 为安装有喷嘴的弧长 9、汽轮机的级共有哪些损失？其产生原因，如何 减小？ 喷嘴损失 动叶损失 余速损失 叶高损失 部分进汽 扇形损失 摩擦损失 漏汽损失 湿汽损失 轮周效率 轮周功率 其他损失 级 的 内 效 率 和 内 功 率 h 级的相对内效率和内功率 （1）级的实际热力过程曲线 由于上述级内损失存在，进入 级的蒸汽所具有的理想能量就不可 能全转化为有效功。但损失又转换 为热能，加热蒸汽本身，使动叶出 口排汽焓值升高。考虑各种损失之 后级的实际热力过程曲线如图2-51 所示。其中，0点为级前滞止状态点 ，3 为有余速利用时的下一级级前 进口状态点。 为级的有效焓降，它表
9、示1kg蒸汽 所具有的理想能量最后转化为有效 功的能量。 越大，级的内效率就 越高。 （2）级的相对内效率（级效率） 级效率是衡量级内能量转换完善成度的最后指标。 （3）级的内功率 0* 0 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 ht* hn hb hb hb h hc2 hn 级的有效焓降hi 汽轮机级内损失 喷嘴损失 动叶损失 余速损失 叶高损失 部分进汽 扇形损失 摩擦损失 鼓风损失 漏汽损失 湿汽损失 轮周效率 轮周功率 其他损失 级 的 内 效 率 和 内 功 率 汽轮机通流部分损失 图2-54 叶片圆周速度沿叶高的变化 10、为什么要采用多级汽轮机？ 提高功率的途径：增加进汽量
10、和总理想焓 降 考虑经济和安全问题，单级汽轮机有效利 用很大理想焓降是不可能的 解决方案：多级汽轮机。每级只利用总焓 降中的一部分，都在最佳速度比附近工作 ，有效利用整机理想焓降，提高机组效率 。 11、画出多级汽轮机的热力过程曲线。 多级汽轮机前一级排汽状态点就是下一级 进汽状态点。把各点连接起来，就是热力 过程曲线，由三部分所组成： 进汽机构的 节流过程，各级实际膨胀过程,排汽管道的 节流过程。 12、何为重热现象，重热系数是否越大越好，为什么？ 前一级的损失造成的熵增，能使后一级的理想焓降增加。即前 一级的损失，加热了蒸汽本身，使后一级的进汽温度升高，即在 后一级得到了利用这就是多级汽轮
11、机的重热现象。 这里，决不能误认为越大越好。因为增大，是以增加损失为 代价的，而重热只能回收损失其中的一小部分。大会使整机的内 效率降低 13、多级汽轮机有哪些损失？各是如何产生的？又如何 减少？ 汽轮机除了各级级内损失之外，还有进、排汽管道的节流损 失，前后端轴封的漏汽损失，机械损失。 14、齿形轴封的工作原理：从左图可见到，蒸汽通 过一环形齿隙时，由于通道面积减小，速度增加，压 力从 po 降到 p1 。但是蒸汽进入两齿间的大空间时， 容积突然增大，速度大为减小。由于涡流和碰撞，蒸 汽动能被消耗而转变成热量，使蒸汽焓值又回到原值 ，如左下图所示。即蒸汽通过轴封齿隙为一节流过程 。其后，蒸汽
12、每通过轴封一齿隙时，都重复这一过程 ，压力不断降低，直到降低到最后一齿后的压力为止 。所以，轴封的作用是将一个较大的压差分割成若干 个减小的压差，从而达到降低漏汽速度，减小漏汽量 的作用。这就是齿形轴封的工作原理。 蒸汽每通过轴封一齿隙时，压力不断降低 ，容积不断扩大，而流量是相同的。根据连续 性方程，则流速是越来越大的，并在最后一齿 达到最大。如左图所示，ab 曲线对应C/v=常数 ，bdfh称为芬诺曲线。 (1) 进汽机构中的压力损失 由于摩擦和涡流的存在，蒸汽通过汽轮机进汽管道会有压力降 低。这个压力降低不作功，是一种损失。而第一级喷嘴前的压 力为 ，则 。 由于压力差p存在，使整机理想
13、焓降从 降为 。 蒸汽在进汽机构中的压力损失和管道长短、阀门型线、蒸汽室 形状及汽流速度有关。通常，当阀门全开时，汽流速度为（40 60）m / s ，则在进汽机构中由于节流所引起的压力损失为： 对于大型汽轮机（如国产200MW 、300MW汽轮机），中压缸 和低压缸之间有低压导汽管道相连接，则低压导汽管道的压力 损失为： (2) 排汽管道压力损失 乏汽从末级动叶排出，经排汽管到凝汽器或供热管道，蒸汽 在其中流动时，因摩擦、涡流等原因，会造成压力损失，即排汽 管道的压力损失。若末级动叶出口压力为 ，凝汽器的压力为 ，则压力损失为 。由于压力损失的存在，使整机 理想焓降由 变为 。差值为 ，压力损失主 要取决于流速的大小、排汽管道的型线结构等原因。通常用下式 来估计排汽管道的压力损失，即 式中，阻力系数，一般取=0.050.1；
