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1、*12nhc模块一 汽轮机的工作原理总结单元一 汽轮机级的工作原理1.汽轮机的概念：将蒸气的热能转变为机械能的旋转式原动机。2.汽轮机的分类：a.按工作原理分为：冲动式（由冲动级组成）和反动式（由反动级组成） 。b.按热力特性分为：凝汽式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽外全部排至凝汽器） ；背压式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽外全部送至热用户） ；调整抽汽式（进入汽轮机的蒸汽除回热抽汽送往回热加热器外，还有调整抽汽送往热用户，其余排至凝汽器） 。中间再热式（从锅炉出来的蒸汽进入汽轮机作过功后送往锅炉再热，然后再进入汽轮机作功） 。3.汽轮机型号：xx 1/x2/（x 3）N 。 4.级的概念：由喷嘴
2、和紧跟其后的动叶组成的基本作功单元。5.在级内的能量转换过程：热能在喷嘴中转换为动能，动能在动叶中转换为机械能。6.级的工作原理（按在动叶中的流动情况不同分）：冲动作用原理（蒸汽在动叶中流动只改变速度方向，不改变速度大小） ，反动作用原理（物理上的反动作用原理是：蒸汽在动叶中流动只改变速度大小，不改变速度方向，但在汽轮机中应用反动作用原理工作的同时必须应用冲动作用原理，即蒸汽在动叶中流动既改变速度方向也改变速度大小，否则无法推动动叶旋转）。7.级的反动度：蒸汽在动叶中的理想焓降与级的理想滞止焓降之比。即 h b/h t*。8.级的分类：a.按工作原理分：纯冲动级（反动度=0，动叶叶型对称弯曲）
3、 ，反动级（反动度=0.5，动叶叶型叶喷嘴叶型完全相同） ，冲动级（反动度=0.050.2，动叶叶型介于纯冲动级和反动级之间）b按结构分：单列级（同一级只有一列动叶栅） ，双列速度级（同一级有两列动叶栅，只有小机组的第一级是双列速度级）c.按工况变化时通流截面积是否变化分：调节级（变，只有喷嘴配汽式汽轮机的第一级和调整抽汽口后的第一级是调节级） ，非调节级（不变）9.喷嘴出口汽流实际速度的计算公式，10.喷嘴的速度系数：喷嘴出口实际速度与理想速度的比值。即 c 1/c1t。 11.喷嘴损失的计算： )(221tnch12.喷嘴的压力比：喷嘴出口压力与进口滞止压力之比。即 np 1/p0*。13
4、.蒸汽在渐缩斜切喷嘴中的膨胀：当压力比临界压力比时，在斜切部分不膨胀，喷嘴出口汽流方向角等于喷嘴出口的结构角；当压力比临界压力比时，在斜切部分膨胀，喷嘴出口汽流方向角大于喷嘴出口的结构角，两者之差称为偏转角。偏转的原因：在斜切部分，一侧压力由临界压力突然降至出口压力，另一侧则由临界压力缓慢降至出口压力，所以造成两侧压力不等，汽流就是由这个压力差推动偏转的。)1(2cos1px14.通过喷嘴的蒸汽流量：当喷嘴达到临界状态（压力比临界压力比）时，计算公式为：，当喷嘴为达到临界状态（压力比临界压力比）时，计算公式为：*0min/648.0pAGn或 。其中 为流量系数（通过喷嘴的实际流量和理想流1i
5、/ctnc1mi/n量的比值） 。15.动叶的进口速度速度三角形： 60/dub 121cosucw11/sinsiwc16.动叶的出口速度三角形： 212hb222csc（ 冲 动 级 ）（ 反 动 级 ）纯 冲 动 级 ） o53( 2112 uw22cosintan动叶速度系数：动叶出口实际相对速度与动叶出口理想相对速度之比。即 w 2/w2 t。17.动叶损失的计算： 18.蒸汽作用在动叶片上的周)1(22tbwh向力： )cosscoss( 211 wGcGFu 19.余速损失的计算：h c2c 22/2。 20.轮周功率：单位时间蒸汽对动叶片作的功。21.轮周功率的计算公式： Pu
6、G（c 1cos 1c 2cos 2）G（w 1cos 1w 2cos 2） 22.轮周功：单位质量蒸汽对动叶片作的功。23.轮周功的计算公式：W uP u/G。 24.轮周效率：级的轮周功与级理想能量之比。25.级的理想能量：级的理想滞止焓降减去被下级利用的余速能量。E 0h t* 2h c2。 26.轮周效率的计算公式： uW u/E0。27.速比：圆周速度与喷嘴出口实际速度之比。x 1u/c 1。28.速比对各项损失的影响：喷嘴损失与速比无关，动叶损失随着速比的增加而增大，余速损失随着速比的增加先是减小，然后是增大。29.速比与轮周效率的关系：随着速比的增加，轮周效率先增加而后减小。 3
7、0.最佳速比：轮周效率最高时对应的速比称为最佳速比。31.最佳速比的计算公式：32.纯冲动级与反动级的比较：在各自的最佳速比下，纯冲动级的作功能力是反动级的二倍；但反动级的效率高于纯冲动级，而且在最佳速比下，反动级的变工况特性好于纯冲动级。33.双列速度级与单列级相比：增加了第二列动叶损失和导叶损失，蒸汽作用给动叶片的周向力的计算公式为： 级） 2121 coscoss( cGFu的轮周功率的计算公式为： ） P34.级内损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、叶轮摩擦损失（只存在于冲动级中） 、部分进汽损失（只有部分进汽度小于 1 的级存在） 、漏汽损失、湿汽损失（只有级内蒸汽的干
8、度小于 1 时存在）35.叶轮摩擦损失的产生原因及减小措施：原因：叶轮与隔板间蒸汽摩擦及此处蒸汽与叶轮隔板的摩擦。措施：减小间隙及提高叶轮、隔板的表面光洁度。36.部分进汽损失的产生原因及减小措施：原因：在叶片旋转至不装喷嘴的非工作弧段时，需要将动叶内的不工作蒸汽，从叶轮的一侧鼓到另一侧，消耗能量，称之为鼓风损失；在动叶片旋转至装喷嘴的工作弧段时，从喷嘴射出的高速汽流首先要将动叶通道内的蒸汽吹走并加速，也要消耗能量，称之为斥汽损失。措施：选择合理的部分进汽度（使部分进汽损失与喷嘴、动叶损失之和为最小） ，在不进汽的弧段加装护罩。37.部分进汽度：隔板上装有喷嘴的弧长与整个圆周长之比。38.漏汽
9、损失的产生原因及减小措施：原因：蒸汽绕过喷嘴或动叶从动静径向间隙中漏过，减小了作功的蒸汽量；同时漏汽混入主流还会扰乱主流形成损失。减小措施：在动静间隙处加装汽封片，在叶轮上开平衡孔，设计动叶根部反动度为 0.030.05。39.湿汽损失的产生原因及减小措施：原因：由于蒸汽的凝结减小了作功蒸汽量；蒸汽携带水珠消耗能量；水珠进入喷嘴和动叶偏离设计方向形成撞击损失（并且对叶片有冲蚀作用，冲蚀现象最严重的位置是：动叶顶部进口背弧处） 。减小措施：加装去湿装置，对叶片易被冲湿的部位进行硬化处理或贴金（加焊硬质合金） 。40.扇形损失：原因：叶栅通道呈扇形布置，使汽流的进汽角沿叶高方向不等于叶片的设计进汽
10、角，形成撞击损失；汽流产生径向流动也会引起附加损失。减小措施：当径高比（叶片的平均直径与叶片高度之比）810 时，采用扭曲叶片。41.级实际的热力过程线： 42.动叶的进出口速度三角形：c1uw1 c2 uw2p0*01t0*h 1thsp0p1p2c02/22th 2th th t*1222h ih nh bhh c2/243.级的内功率计算公式：P iG h i。 43.级的内效率计算公式： ih i/E0。 44.级的内功率的概念：单位时间蒸汽对汽轮机轴作的功。45.级的有效焓降的概念：单位质量蒸汽对汽轮机轴作的功。 46.级有效焓降的计算公式： xpvfcbnti hh2*47.级的内
11、效率的的概念：级的有效焓降与级的理想能量之比。单元二 多级汽轮机1.多级汽轮机的余速利用：多级汽轮机中前级的余速被后一级利用的现象。2.下列级的余速不会被利用：与下级部分进汽度不相等、尺寸过渡不光滑、级后有调整抽汽口、最末级。3.多级汽轮机的重热现象：多级汽轮机中前面级的损失可以被后面级部分利用的现象。4.重热系数：由于重热而增加的理想焓降与汽轮机理想焓降之比的百分数。即： tHh5.多级汽轮机的热力过程线：h p0shH ip1 p2p3p4pZpcoH t6.多级汽轮机的内功率：P iG H iDH i/36007.多级汽轮机的损失：两大类：内部损失（影响蒸汽热力状态，可以在热力过程线上表
12、示出来）和外部损失。内部损失包括：进汽机构的节流损失（产生原因：蒸汽在新蒸汽管道中流动的节流损失，一般会使压力降低 35） 、各级级内损失（其产生原因祥见第一章） 、排汽管压力损失（产生原因：蒸汽在排汽管道中流动的节流损失，一般可以通过将排汽管设计成扩压管的方法来解决） 。外部损失包括：机械损失（产生原因：在工作过程中，转子和轴承的摩擦；在工作中必须携带附件一起转动消耗能量）和轴端漏汽损失（产生原因：汽缸内蒸汽压力与外界空气压力不同，所以造成高压端蒸汽通过轴端间隙漏出和低压端空气通过轴端间隙漏入的问题，通过设置轴封系统解决） 。8.汽轮发电机组的效率：（看似复杂，实际上掌握规律就好记了）相对内
13、效率：汽轮机的轴功率（或称内功率）与汽轮机的理想功率之比。即 titiirHP相对有效效率：发电机的轴功率（或称有效功率）与汽轮机的理想功率之比。即 ter相对电效率：汽轮发电机组输出的电功率与汽轮机的理想功率之比。即 telrlP机械效率：发电机的轴功率与汽轮机的内功率之比。即 iPem发电机效率：汽轮发电机组输出的电功率与发电机的轴功率之比。即 elgP绝对内效率：汽轮机的轴功率（或称内功率）与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比。即 0QPiai绝对有效效率：发电机的轴功率（或称有效功率）与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比。即 0ea绝对电效率：汽轮发电机组输出的电功率与锅炉出口蒸汽所具有的热量之比
14、。即 0QPelal各效率之间的关系： gmrirel绝对效率与对应的相对效率之间的关系： triai汽轮机发电机组对外输出的电功率的计算公式： gmritelHGP由上述公式，可以近似地认为汽轮发电机组输出的电功率与进汽量成正比。9.汽轮发电机组的经济指标：汽耗量：汽轮发电机组每小时消耗的蒸汽量，kg/h 。汽耗率：汽轮发电机组每发 1kwh 的电能所消耗的蒸汽量，kg/kwh。热耗量：汽轮发电机组每小时消耗的热量，J/h。热耗率：汽轮发电机组每发 1kwh 的电能所消耗的热量，J/kwh。10.级的轴向推力：冲动级包括：蒸汽作用在动叶片上的力、蒸汽作用在叶轮上的力和蒸汽作用在轮毂上的力三部
15、分，方向与蒸汽的流动方向相同。反动级只有作用在动叶上的力。11.多级汽轮机的轴向推力是各级轴向推力的代数和。12.汽轮机轴向推力的平衡方法：在叶轮上开平衡孔（冲动级） 、在转子上加装平衡盘（小机组） 、采用反向流布置（大机组） 。13.平衡后剩余的轴向推力由推力轴承承担。单元三 汽轮机的变工况1.设计工况：工作参数如进汽量、功率、进排汽参数、转速等与设计值相等的工况。 2.变工况：与设计工况不同的工况。3.喷嘴变工况（通过喷嘴的流量与喷嘴前后压力之间的关系）：当喷嘴前后压力比临界压力比时，通过喷嘴的流量是临界流量，只与喷嘴前压力有关，与喷嘴后压力无关。此时我们称喷嘴处于临界状态。当喷嘴后压力比临界压力比时，通过喷嘴的流量与压力比之间呈椭圆关系，关系式为： 21cncn
