1 绪 论,1.1 汽轮机的概念 1.2 汽轮机在国民经济中的地位 1.3 汽轮机的发展概况 1.4 汽轮机的分类与型号 1.5 燃气轮机循环 1.6 蒸汽轮机循环,,叶轮机械： 1)一般都具有主要的工作元件——叶片， 2)工作轮叶片旋转时与工质相互作用，自工 质中取出能量，或将能量加给工质 这就是叶轮机械的基本功能蒸汽轮机Steam turbine，燃气轮机Gas turbine,1.1 汽轮机的概念,汽轮机是将热能转换为机械能的旋转机械,构造：汽缸、喷嘴（隔板）——静止部件 转子（叶轮、动叶、主轴）——转动部件,“级”——是汽轮机的最基本单元，在构造上是由静叶栅和动叶栅组成，完成热能机械能的转换过程冲动级、反动级 冲动级——热能动能完全在喷嘴中实现 反动级——热能动能在静叶和动叶中各完成一半,,燃气轮机 燃气轮机是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械 燃气轮机装置具有重量轻、体积小、启动快、维修方便、运行可靠、自动化程度高等优点 从经济性看，目前燃气轮机装置效率已达40%，比较复杂的联合循环效率可达到40%~50%，已可以与柴油机的经济性相媲美。
航空燃气轮机发动机（轴流式）：,,,离心式：,径流式,,蒸汽轮机 蒸汽轮机是利用蒸汽的热能转换为机械功的旋转式发动机与其它热力发动机（如燃气轮机，柴油机等）相比，蒸汽轮机装置效率低一些，为25%~40%但它具有单机功率大（可达100万kW以上），运行可靠，以及能使用廉价燃料（煤）等优点因而在中心电站发电和大型船舶及军舰的推进动力中得到极为广泛的应用蒸汽轮机,反动式汽轮机高中压部分纵剖面图,低压部分纵剖面图,蒸汽轮机和燃气轮机特点： 它们都是连续工作的旋转式机械，在其内工质的热能首先转换成动能，然后，再将动能转换为机械功 它们具有高速性所谓高速性是指的透平叶片的运动速度很高 它们有较好的经济性由热力学得知，提高热力循环的初参数可以提高热效率与蒸汽轮机相比,燃气轮机的缺点： 单机功率比较小； 运行寿命比较短； 对燃料种类有较高的要求1.2 汽轮机在国民经济中的地位,现代化建设少不了汽轮机 电力工业是先行官 国民经济发展速度与电力增长速度之比 美国 1：2 日本 1：1.12 苏联 1：1.28 中国 1：1.73 汽轮机的制造水平是一个国家科学技术和工业装备技术发展的标志之一。
用于发电和驱动风机、水泵等机械 满足生产和生活上供热的需要,电能的组成,1.2 汽轮机在国民经济中的地位,透平机械的应用领域: 航空、船舶、电力、石化、冶金等 涉及广泛的知识领域： 机械、电子与自动控制技术、计算机软件应用与开发、流体力学、热力学与传热学、强度分析、动力系统等蒸汽轮机和燃气轮机应用于动力工业上，是为了驱动发电机供给大量的电能或驱动其他动力机械（如大型水泵或高炉鼓风机等），以满足日益发展的工农业生产的需要目前发电厂的发动机主要是蒸汽透平燃气透平在航空上已大量被采用作为发电厂用的燃气轮机目前在我国还处在实验研究性的试制阶段,随着燃气轮机技术的不断完善和天然气能源开发应用的比重加大,燃气轮机发展迅速,正在成为世界火电的主要动力和许多国家经济发展的关键技术而随着我国“西气东输”国家重大工程实施和东南沿海地区液化天然气进口与气站建设,燃气轮机及其联合循环电站发展前景广阔.,1.3 汽轮机的发展概况,1883年 第一台冲动式汽轮机 瑞典工程师 拉伐尔(Laval) 单级 3.7kW 26000r/min 574m/s,1884~1894年 轴流式多级反动式、 辐流式和背压式汽轮机 英国工程师 柏生氏(C.A.Parsons),1900年前后 复速级单级汽轮机 美国工程师 寇蒂斯（Curtis) 多级冲动式汽轮机 法国工程师 拉托（Rateau)和瑞士工程师 崔利(Zolly),1.3 汽轮机的发展概况(续）,1903~1907年 热电联合生产的汽轮机,1921年 具有两个反向转子的辐流式汽轮机 瑞典 容斯特罗姆兄弟,1920年左右 给水回热式汽轮机,1925年 第一台中间再热式汽轮机,1.3 汽轮机的发展概况（续）,透平机械的发展领域及现状 国内大学： 清华大学、西安交大、哈工大、大连理工、航空院校、上海交大、上海理工 国外大学： MIT、剑桥、加州工学院 国外企业： GE、ABB、R-R、三菱、日立、Siemens 国内企业： 大型国有或合资的汽轮机公司、压缩机、石油化工、电力系统、航空、造船等领域研发机构,1.3 汽轮机的发展概况（续）,国内 ：1949年国内总的装机容量168万kW， 水力发电181万kW。
截止2006年底，国内总装机容量约为3.9亿KW大容量汽轮机制造厂：上海汽轮机有限公司 东方汽轮机厂 哈尔滨汽轮机厂 北京重型电机厂,1955年 中国第一台汽轮机 6MW 1956年 12MW 1957~1958年 25MW 1969年 125MW 1972年 300MW 1981年 引进美国西屋公司300MW汽轮机技术 1995年 与美国西屋公司合资 1998年 Siemens收购美国西屋公司发电事业部,上海汽轮机有限公司 (原上海汽轮机厂),1.3 汽轮机的发展概况（续）,中小型汽轮机制造厂：青岛汽轮机厂 武汉汽轮机厂 工业汽轮机制造厂：杭州汽轮机厂 生产燃气轮机为主的制造厂 南京汽轮机厂,汽轮机的发展趋势,提高蒸汽参数，采用二次中间再热； 提高单机功率 提高可靠性 参加调峰运行 提高汽机的效率 供热汽轮机（集中供热） 煤汽化/燃气-蒸汽联合循环,1.3 汽轮机的发展概况（续）,科研重点,通流部分性能优化 末级长叶片的开发 强度振动 高温材料的研制 工艺的改进 自动化控制 冷凝器 双相流的研究（特别是原子能汽机） 老机组的改造,1.3 汽轮机的发展概况（续）,汽轮机技术发展趋势,汽轮机气动设计和试验研究技术； 汽轮机强度与振动研究； 汽轮机寿命评估与可靠性技术； 汽轮发电机组轴系动力特性技术研究； 汽轮机焊接转子技术； 超超临界火电机组耐热钢材料研究； 高温部件强度设计技术； 1400mm钛合金长叶片； 汽轮机产品的发展趋势。
涡轮机理论的内涵可以分为三大体系:,第一个体系：,第二个体系：,第三个体系：,以热力学、气动力学为基础的涡轮机工作的基本原理和气动热力设计以热力学、气动力学、控制理论、计算机科学为基础的涡轮机动态性能分析、动态建模、动态仿真、最优控制和以热参数为监控对象的故障诊断、专家系统，有时也称为涡轮机械的动态学以材料科学、强度振动、机械制造为基础的涡轮结构和工艺设计1.4 汽轮机的分类与型号,汽轮机分类,1.4 汽轮机的分类与型号,汽轮机分类（续）,1.4 汽轮机的分类与型号,汽轮机型号：用来表示汽轮机基本特性的符号例：N50-8.83 50MW凝汽式汽轮机 —蒸汽初压8.83MPa；,例：N200-12.75/535/535 200MW中间再热凝汽式汽轮机 蒸汽初压12.75MPa/初温535℃/中间再热温度535℃1.5 燃气轮机循环,工质：空气 燃气 组成：压气机 涡轮(透平) 燃烧室 进排气道等 工作过程：依次由压缩过程、燃烧过程、膨胀过程和放热过程组成的热力循环。