涡轮理论_精品文档.ppt

1、叶轮机械原理离心压缩机,叶轮机械原理离心压缩机,叶轮机械原理离心压缩机,总结：1、离心压缩机压力、速度沿周向分布梯度；2、有限叶片数的影响；3、前弯叶轮与后弯叶轮阻力损失对比；4、离心压缩机性能曲线特点。,叶轮机械原理第九章 涡 轮,9.1涡轮的工作原理,叶轮机械原理第九章 涡 轮,在燃气涡轮发动机中，有两个主要部件是由大量旋转的和静止的叶片组成的，其中一个是前面所研究的压气机，另一个就是本章要讨论的涡轮。燃气涡轮，又叫燃气透平，作用：将来自燃烧室的蕴藏在高温高压燃气中的能量转化成为机械能，其中一部分带动压气机，其余的部分作为有效功输出或者经尾喷管喷出产生推力（喷气航机）。能量转化的原理：膨胀

2、加速，转化为动能，推动转自旋转。分类：和压气机相类似，按气流流动方向是否和涡轮转轴轴线方向大体一致，涡轮可分为轴流式和径流式两类。,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,涡轮和压气机同是和气流进行能量交换的叶轮机械，这决定了它们之间有许多相似之处。但是，涡轮和压气机与气流间的能量交换在程序上恰恰相反。气流流过压气机时从动叶获得机械能，因而提高了焓和压力；而在涡轮中，气流则将极高的焓转变为动能，然后一部分动能通过动叶转变为涡轮轴上的机械功。也就是说，当压气机运转时，必须从外界加入机械能，而在涡轮运转时，则可以从涡轮轴上取得机械功。在燃气涡轮发动机中，当压气机和涡轮平

3、衡运转时，涡轮轴上的机械功除了一部分用于克服轴承上摩擦，带动螺旋桨和附件外，全部为压气机所吸收。,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,叶轮机械原理第九章 涡轮工作原理,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,10.1涡轮的基元级工作原理,一、轴流式燃气涡轮基元级的工作过程1、喷嘴的工作过程：（1）速度的变化：C0增加到C1；（2）压力的变化：总压稍有降低，静压降低；（3）温度的变化：总温不变，静温降低；（4）焓值的变化：总焓不变，静焓降低。,一、轴流式燃气涡轮基元级的工作过程2、动叶的

4、工作过程：（1）速度的变化：C1降低C2，W1升高到W2，（2）压力的变化：总压降低，静压降低；（3）温度的变化：总温降低，静温降低；（4）焓值的变化：总焓降低，静焓降低。3、原因：亚音速流体，在渐缩通道，加速膨胀。,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,四、基元级的速度三角形 和研究压气机的基元级一样，起始点也是研究涡轮的速度三角形。因为从速度三角形中我们可以清楚地看出燃气流过静叶和动叶时的膨胀情况，并由此计算轮缘功的大小以及通过涡轮的燃气流量等。如果将工作轮进出口处的速度三角形叠合在一起，则得如图所示的

5、基元级速度三角形。,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,决定速度三角形的主要参数五个：,绝对进口速度的切向分速度,绝对进口角,圆周速度,绝对出口速度的切向分速度,绝对进出口速度的轴向分速度的比值,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,五、焓熵图,涡轮机工作过程中气体状态的变化在i-s图中得到清晰的反映，并且在i-s图上还有助于说明气体流经叶栅和基元级时的能量转换和能量损失情况。,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,1、静叶过程的焓熵图 气体在静叶栅中的流动过程，以进口速度C0，由压力P0，绝热膨胀到出口压力Pl，具有速度C1，即气体的实

6、际热力过程式从状态点0绝热膨胀到状态点1，而相应的等熵过程从状态点0膨胀到理想速度为C1s的状态点1s，其过程等熵焓降为h1s。,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,2、动叶过程的焓熵图,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,六、基元级的无因次参数,通常可以用反动度、流量因子和载荷系数以及速度比x来描述透平基元级的特性。1、反动度：和压气机中的反力度概念类似，为了表示气体流经涡轮静叶和动叶时的膨胀比比例，引用反力度概念予以描述。反力度就是用来衡量燃气在动叶中的膨胀占全基元级总膨胀功的百分比的参数。,叶

7、轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,（1）热力学反动度,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,2、流量因子,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,3、载荷系数,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,4、速度比,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,基元级效率是表征基元级气动性能的优劣和和衡量工质能量转换过程经济性的一个重要指标，是设计研究和性能分析的主要参数。基元级效率定义为输出的有效能量和输入的有效能量之比。不同的使用场合和不同的研究目的，效率的具体定义也不尽相同，因此，在评价基元级工作过

8、程完善程度时，不仅要提供效率的大小，们且必须给出相应效率的定义。,10.2涡轮的基元级效率,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,一、效率的定义1、绝热效率,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,2、轮周效率,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,3、等熵滞止效率,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,4、效率的总结,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,二、速度系数1、静叶速度系数,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮

9、基元级的基本理论,2、动叶速度系数,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,三、影响效率的因素,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,四、最佳速比的概念,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,例题：,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,10.3涡轮的复速度级（主要针对汽轮机）,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,复速度级结构示意图,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基

10、本理论,复速度级速度三角形,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,复速度级速度主要用途,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,10.4涡轮级的损失,一、漏气损失,漏气损失示意图,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,二、摩擦与鼓风损失,三、斥气损失,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,三、级的相对内效率,叶轮机械原理第十章 涡轮基元级的基本理论,11.1涡轮叶型的几何参数(同压气机),叶轮机械原理第十一章 涡轮

11、叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,11.2平面叶栅的库塔-儒柯夫斯基定理,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,叶轮机械原理第十一章 涡轮叶栅参数及叶片造型,总结1、复速度级2、涡轮机短叶片级的损失1、涡轮叶栅的气动参数（十一章）2、平面叶栅的库塔-儒柯夫斯基定理（十一章）下次课内容 1、平面叶栅实验综合数据介绍,