汽轮机教案东电.docx
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汽轮机教案东电
汽轮机教案
备注
绪 论
1.汽轮机装置在国民经济中的地位：
电力工业是国民经济的基础工业，电力工业的发展水平直接影响到各行各业的发展，电力生产量是衡量一个国家经济水平的重要指标，人均占有电量是衡量人民生活水平的重要指标。
世界电量的80%以上是由汽轮机作为原动机生产的（火电和核电），因此，汽轮机在国民经济中占有重要的地位。
特点：
单机功率大、热经济性高、运行安全可靠、单位功率制造成本低；
二、汽轮机发展概述：
自1883年第一台轴流式汽轮机诞生至今，汽轮机发展经历了两个阶段，第一阶段是各类型汽轮机全面问世阶段（1883~1925），第二阶段是向高参数、高效率、大容量方向发展阶段。
1883年拉伐尔创造第一台轴流式汽轮机；
1884～1894年巴森斯（英）轴流式多级反动式汽轮机、辐流式汽轮机、背压式汽轮机；
1900年寇蒂斯造复速级汽轮机；造多级冲动式汽轮机；
1920年造给水回热式汽轮机；
1925年造出中间再热式汽轮机。
制造厂家：
GE、WH、BBC、AA等。
三、汽轮机分类和型号：
1.按工作原理：
冲动式、反动式；
2.按热力特性：
凝汽式、背压式、调整抽汽式、抽汽背压
3.式、中间再热式、混压式；
4.按汽流方向；轴流式、辐流式；
5.按用途：
电站、工业汽轮机、船用、凝汽供暖式；
6、按进汽参数：
低压、中压、高压、超高压、亚临界、超
临界；
7、按容量：
大功率、小功率；
型号：
Δ**—**/**/**—*
Δ—汽轮机类型，用汉语拼音表示。
N—凝汽式汽轮机
B—背压式汽轮机
C—一次调节抽汽式汽轮机
CC—二次调节抽汽式汽轮机
CB—调节抽汽背压式汽轮机
H—船用汽轮机
Y—移动式汽轮机
**—额定功率
**/**/**—蒸汽参数
*—变型序号
例：
N300-16.7/537/537
C50-8.82/0.118
CC25-8.82/0.98/0.118
B50-8.82/0.98
CB25-8.82/0.98/0.118
第一章汽轮机级的工作原理
§1.1概述
通流部分：
汽轮机本体中的作功汽流通道（主汽门、调节汽门、进汽室、各级喷嘴、动叶和汽轮机的排汽管）；
级：
由一列喷嘴叶栅和一列动叶栅构成的工作单元称为汽轮机的级；
1.级的工作过程：
特征截面（计算截面）：
1—1、2—2、3—3；
动叶受到的力：
冲动力、反动力
周速度：
动叶进口速度：
动叶出口速度：
速度三角形：
轮周有效比焓降：
1kg蒸汽在级的动叶栅上转换为机械功的有效比焓降称为轮周有效比焓降。
轮周损失：
1.级的反动度：
2.反动度：
蒸汽在动叶中膨胀程度大小的指标。
3.Ωm=/Δht0
4.级的类型：
（1）反动级：
=0.5
（2）冲动级：
=0.05～0.3
（3）纯冲动级：
=0
（4）复速级：
三、级的简化一元流动模型和基本方程：
（一）模型：
1.稳定的；2、绝热的；3、一元的；4、工质是理想气体；
2.基本方程式：
（1）连续方程：
（2）能量方程：
（3）状态或过程方程：
（二）喷嘴中汽流的临界状态：
汽流速度等于当地音速时的状态称为临界状态。
1、临界速度
2、临界压力和临界压比:
=
G=A
过热蒸汽：
=1.3，=0.546，干饱和蒸汽：
=1.035，=0.577
（三）、喷嘴的通流能力：
通流能力与蒸汽滞止参数、蒸汽性质、喷嘴出口面积和压比
临界流量：
过热蒸汽：
06673，饱和蒸汽：
06356；
实际流量：
流量系数：
=
过饱和现象：
当蒸汽在湿蒸汽区工作时，由于蒸汽通过喷嘴的时间极短，有一部分应凝结的饱和蒸汽来不及凝结，出现了凝结滞后的现象。
由于过饱和现象使蒸汽实际比容小于理想比容，所以理想流量大于实际流量:
需判断工作状态；
引入彭台门系数β；
四、喷嘴在斜切部分内的膨胀：
δ1：
喷嘴偏转角；
贝尔公式：
极限膨胀、极限膨胀压力、膨胀不足；
五、蒸汽在动叶通道中的流动过程和通流能力：
动叶速度系数；影响因素：
叶高、动叶出口相对速度、反动度；
：
动叶流量系数;
§1.2、级的轮周功率和轮周效率
衡量能量转换过程完善程度的指标是轮周效率.
1.蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周效率：
动叶作用在汽流上的力FU′；
轮周功率：
单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作出的机械功。
1.轮周效率：
轮周效率：
1kg蒸汽所作出的轮周功Wu与蒸汽在该级所消耗的理想能量E0之比称为级的轮周效率。
§1.3：
叶栅的气动特性
1.叶型损失：
2.附面层中的摩擦损失；
3.附面层脱离引起的涡流损失；
4.尾迹损失；
5.冲波损失；
影响叶型损失的因素；
1.进汽角；
2.相对节距；
3.端部损失：
4.端部损失原理；
5.影响因素：
叶型、相对节距、安装角、进汽角等；
§1.4、级内损失和级的相对内效率
1.级内损失：
2.叶高损失:
叶高越小，损失越大。
3.扇形损失:
4.叶轮摩擦损失:
5.部分进汽损失:
6.漏汽损失:
7.湿汽损失:
8.级的相对内效率和内功率：
级的相对内效率：
级的有效比焓降与理想能量之比。
1.级的某些结构因素对效率的影响：
2.盖度；
3.轴向间隙；
4.径向间隙；
5.平衡孔；
§1.5、扭叶片级
1.概述：
直叶片的附加损失：
1.沿叶高圆周速度不同引起的损失；
时，撞击背弧；
时，撞击内弧；
1.沿叶高节距不同所引起的损失；
扇形损失
1.轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失；
2.简化的空间流动模型和完全径向平衡方程：
（一）、简化的空间流动模型：
1.不考虑粘性对流体的影响；
2.流动是稳定的；
3.认为轴向间隙中的圆周流面是一个轴对称的任意回转面。
（二）、完全径向平衡方程：
子午面：
通过汽轮机轴心的rz平面。
1、径向静压差：
2、产生的离心力：
1.产生的离心力的径向分量：
1.子午向加速度产生的惯性力的径向分量：
-
整理后可得完全径向平衡方程式：
1.简单径向平衡法：
（一）、简单径向平衡方程：
（二）、理想等环量流型
特定条件：
无旋流动；
1）等环量流型的汽流速度沿叶高的变化规律：
2）
3）
喷嘴出口的环量沿叶高相等，各流层之间的环量差等于零。
1、
2、
3、
4、
5、
优点：
1.避免了汽体径向流动产生的附加损失；
2.避免了撞击损失；
3.下一级进口条件较好；
缺点：
1、反动度沿叶高变化太大，容易引起额外损失；
2、叶片扭曲厉害，加工工艺复杂，成本高；
3、等环流级的轮周功率比其他流型小。
第二章
§2.1、多级汽轮机的优越性
1.多级汽轮机的应用：
1、提高初参数，降低背压，减小损失；
2、增大进汽量，增大比焓降；
1.多级汽轮机的优越性和存在的问题：
（一）、多级汽轮机的效率大大提高：
1.循环热效率大大提高：
2.相对内效率明显提高：
3.最佳速比；
4.余速利用；
5.比焓降小，叶高损失小；
6.重热现象；
（二）、单位功率投资大大减小；
（三）、存在的问题；
1.增加了附加损失：
（隔板漏汽损失、湿汽损失）
2.机组质量、长度增加；
3.高、中压缸工作温度高；
4.结构复杂，全机制造成本提高；
5.重热现象和重热系数：
（1）、重热现象：
上级损失在以后各级得已部分利用的现象。
（2）、重热系数：
各级理想焓降之和与整机理想焓降的差与整机理想焓降的比值。
1.多级汽轮机各级段的工作特点：
2.高压段：
容积流量小、喷嘴出汽角较小；反动度较小；各级焓降小；可能的级内损失有、、、、、、
1.低压段：
容积流量大、喷嘴出汽角大；反动度大；理想焓降大；可能的损失
3、中压段：
§2.2、进汽阻力损失和排汽阻力损失
1.进汽阻力损失：
蒸汽经过主汽门、调节汽门和导汽管时引起的节流损失。
2.排汽阻力损失：
蒸汽在排汽管中的阻力损失。
排汽管构造：
先扩压后转向；先转向后扩压；
排汽管的优劣，由静压恢复系数和能量损失系数来衡量；
1.进出口压力相等；
1.排汽出口压力大于进口压力；
3）排汽出口压力小于进口压力；
§2.3、凝汽式发电厂的主要热经济指标
全厂热效率：
煤耗率：
b
汽轮发电机组：
热耗率：
q
一、热效率：
、、、、、
1.凝汽式汽轮机的绝对内效率:
==
热耗率：
=
汽轮机内效率：
=
汽轮机热耗：
汽轮机实际作功量：
W=
1kg新蒸汽的热耗：
1kg新蒸汽的实际作功量：
净内效率：
1.汽轮发电机组的绝对电效率：
1.管道效率：
2.凝汽式电厂热效率:
二、能耗率：
电厂煤耗率：
全厂热耗率：
汽轮发电机组热耗率：
汽轮发电机组汽耗率：
标准煤发热量：
kj/kg
发电标准煤耗率：
供电标准煤耗率：
§2.4、轴封及其系统
高压缸常采用曲径轴封，低压缸常采用光轴轴封。
1.齿形轴封：
分为高低齿轴封（曲径轴封）和平齿轴封（光轴轴封）
（一）、曲径轴封工作原理：
等流量曲线：
最末级才可能达到临界状态。
（二）齿形轴封漏汽量的计算：
1.基本计算公式：
（1）、末级齿孔未达到临界：
环形孔的漏汽量
（2）、最后轴封孔已达到临界状态：
最后轴封孔前各孔均未达到临界状态：
临界轴封漏汽量
1.轴封口流量系数：
=0.7～0.8
2.光轴轴封漏汽量修正系数：
3.基本公式分析：
4.单一表达式：
二、轴封系统
三、轴封系统的特点：
1.轴封汽的利用；
2.低压低温汽源的应用；
1.防止蒸汽由轴封端漏入空气；
2.防止空气漏入真空部分；
§2、5、多级汽轮机的轴向推力
1.轴向推力：
（一）、冲动式汽轮机的轴向推力：
1.作用在动叶上的轴向推力
压力反动度：
1.作用在叶轮面上的轴向推力
叶轮反动度：
隔板轴封漏汽量、平衡孔漏汽量、动叶根部漏入漏出蒸汽量；
泵浦效应；
1.作用在轴的凸肩上的轴向推力
（二）反动式汽轮机的轴向推
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