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1、2019/1/24,1,第三节 级的轮周功率与轮周效率,李惊涛 ,2019/1/24,2,一、蒸汽作用在动叶上的力,取控制体： 汽道中心的流线ab和cd 上、下两平面ad和bc 叶型表面,表面力：,(1).ad面 p1 , bc面 p2 (2). ab，dc中心流线，相互抵消 (3).叶片作用于汽流的力 (4).叶片表面的摩擦力 （忽略）,质量力：质量力 (忽略),2019/1/24,3,圆周u方向的动量方程：,单位蒸汽流量，令,蒸汽作用于叶片的周向力：,2019/1/24,4,轴向z方向的动量方程：,说明：圆周向力Fu与汽轮机旋转方向一致，推动叶片作功， 轴向力Fz不作功，产生轴向推力。,蒸
2、汽作用于叶片的轴向力:,蒸汽作用叶片的总作用力：,2019/1/24,5,二、蒸汽作用在动叶上的轮周功率,轮周功率Pu：单位时间内蒸汽对动叶片所作的有效功,级的作功能力Wu：单位蒸汽产生的轮周功率,级的作功能力组成： 喷嘴出口进入动叶带入的动能 动叶内热能转换的动能 离开动叶带走的动能 (余速损失),利用速度三角形,反动级1、2 大，做功能力小,2019/1/24,6,汽轮机级的热力过程线,级的有效焓降：,级的滞止理想焓降：,喷嘴滞止理想焓降：,喷嘴能量损失：,动叶理想焓降：,动叶滞止理想焓降：,动叶能量损失：,余速损失：,初速动能：,余速利用系数():本级余速 动能可被下一级利用的程度,20
3、19/1/24,7,轮周效率是衡量汽轮机级的工作经济性的重要指标。,三、轮周效率,轮周效率定义：,2019/1/24,8,三、轮周效率,写成能量平衡形式（焓降）,喷嘴损失系数： 动叶损失系数： 余速损失系数：,2019/1/24,9,影响轮周效率主要因素有三项：喷嘴损失系数 、动叶损失系数 、余速损失系数 。当叶型选定后，轮周效率主要受余速损失影响。,四、轮周效率与速比的关系,速比是汽轮机的重要指标，直接影响汽轮机组的轮周效率和作功能力。,速比：,或速比：,引入一个参数：,对应于最高轮周效率的速比称为最佳速比。,2019/1/24,10,(纯冲动级 ),1、纯冲动级不考虑余速利用,从上式可知：
4、 i） 和 越高， 高； ii） 小， 也高，但 过小， ， 。一般 ； iii） ， ，但过小 ， ， 。一般 ； iv） 对 的影响是按抛物线变化。,( , ),叶型一经选定，前三项参数基本确定,2019/1/24,11,纯冲动级最佳速比与轮周效率关系,轮周效率,2019/1/24,12,一般， ，末级最大200，纯冲动级的最佳速比：,纯冲动级的最佳速比,2019/1/24,13,对于纯冲动级 ， ，,若 ，则,若用理想速度计算速比,2019/1/24,14,2、纯冲动级考虑余速利用,当 ， ，,其中:,对于:,对于:,1、利用余速可提高轮周效率； 2、余速利用使得xa在实用范围内对轮周效
5、率的影响减弱。,2019/1/24,15,3、冲动级,若不考虑余速利用:,式中：,设计中，常取,2019/1/24,16,4、反动级,当， ， 时,2019/1/24,17,反动级轮周效率与速比的变化曲线,在最佳速比附近变化平坦，所以在一定范围内偏离最佳值时，不会导致轮周效率的明显下降。适用工况变化较频繁机组，如调峰机组、工业汽轮机组等。 反动级最佳速比大，相同轮周速度前提下，反动级能承担的焓降比冲动级小，也即在相同功率的汽轮机，反动式汽轮机的级数要比冲动式汽轮机的级数要多。,2019/1/24,18,5、复速级结构图,缩放喷嘴,转向导叶,第一列动叶,第二列动叶,2019/1/24,19,复速
6、级速度三角形,第一列动叶的速度三角形与单列级一样 第二列动叶的速度三角形中各量加上标“ ”表示 转向导叶以下标 “ gb ”表示,2019/1/24,20,复速级轮周功率,假定：纯冲动级，=0，1=2 ，2=1 ，1=2 ，1=0， =gb= =1 复速级轮周功: 两列动叶栅轮周功之和,轮周效率：,2019/1/24,21,复速级轮周效率与速比关系,x1,单列级和复速级对比曲线,2019/1/24,22,复速级出口速度,通常复速级也不是纯冲动式的，而采用少量的反动度，即汽流在动叶和导叶中均有一定的膨胀，改善流动，提高复速级的效率。但过大的反动度会增加级内漏汽损失。,第一列动叶的反动度 ： 导叶的反动度 ： 第二列动叶的反动度： 复速级总反动度： 焓降 出口速度 损失 喷嘴 第一列动叶 导叶 第二列动叶,2019/1/24,23,复速级焓熵图,2019/1/24,24,最佳速比小结,
