汽轮机-级4.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 叶栅的气动特性,喷嘴叶栅的几何特性有：,平均直径,叶高,叶栅节距,t,叶型弦长,b,叶型宽度,B,相对叶高,相对节距,出口边厚度,叶栅通道出口宽度,a,1,一、,叶栅的几何参数和汽流参数,喷嘴,喷嘴进汽角 叶型进口角,喷嘴出汽角 叶型出口角,叶栅安装角,一、,叶栅的几何参数和汽流参数,动叶,动叶叶栅的几何特性有：,平均直径,叶高,叶栅节距,t,叶型弦长,b,叶型宽度,B,相对叶高,相对节距,径高比,出口边厚度,叶栅通道进口宽度,a,动叶进汽角 叶型进口角,动叶出汽角 叶型出口角,叶栅安装角,二、叶型损失,叶型损失的机理,1、边界层（附面层）摩擦损失,边界层摩擦损失的大小,i）,叶型,ii）,表面光洁度,iii）,叶型表面压力分布,边界层,叶型损失是指平面气流绕流叶栅时产生的能量损失,冲动式叶栅摩擦损失大于反动式,二、叶型损失,叶型损失的机理,2、边界层脱离引起的涡流损失,无边界层脱离,边界层脱离,边界层脱离点,二、叶型损失,叶型损失的机理,3、尾迹损失,4、冲波损失,出口边厚度,尾迹损失和,/a,成正比,某些地方超音速流动,冲波,扩压段,叶型边界层增厚,冲波损失最终表现为叶型损失,当 增大时，,C,11,C,1,，,u,不变，,0,，为正冲角。,汽流冲击在动叶内弧段。,进汽角的影响,：,定义：冲角,(,叶型进汽角汽流进汽角,),设计工况时，汽流进汽角与动叶进汽角一致，,变工况时，级的焓降变化，汽流偏离设计方向，产生冲角。,当 减小时，,C,11,C,1,，,u,不变，,安装角影响,安装角大小，改变汽道的形状改变叶型的压力分布，影响叶栅损失。,马赫数,M,a,的影响,当,M,a,1,时，冲波损失,二、叶型损失,主要影响因素,三、端部损失,一般认为 15,mm；,否则，端部损失占整个叶型损失的比重就大，速度系数 就低。,端部损失,是指端面附面层中的摩擦损失、补偿流动损失和对涡损失的总和，其中对涡损失所占比重最大。,影响端部损失的因素,叶型、相对节距、安装角、进气角等,相对高度,强度许可条件下，尽量采用窄叶片。,第五节 级内损失和相对内效率,一、,级内损失,除喷嘴损失 ，动叶损失 ，余速损失 外，,还有：叶高损失 ，扇形损失 ，叶轮摩擦损失 ，部分进汽损失 ，漏汽损失 ，湿汽损失 。,式中：系数，单列级 （未包括扇形损失）,（包括扇形损失）,复速级,l,叶高,轮周有效焓降,将喷嘴和动叶中与叶高有关的损失称为级的,叶高损失,或叫端部损失。,当叶片较短（一般说叶高,l 12-15mm),时，叶高损失明显增加。,1、叶高损失,2、扇形损失,由于汽轮机的叶栅是安装在叶轮上的，,呈环形,。汽流参数和叶片几何参数,（,节距、进汽角,）沿叶高是变化的。在设计时，只有在平均直径处，设计,条件才能得到满足。而其他截面上，由于偏离设计条件将会引起附加损失。,这个附加损失称为,扇形损失,由根部到顶部,喷嘴后压力增大,喷嘴焓降减小,出口速度,c,1,降低,半径增大，圆周速度,u,增大,措施：扭叶片,叶顶,平均,叶根,扭叶片,叶轮以3000转/分旋转时，与两侧的蒸汽摩擦带来的损失,表面摩擦、涡流运动,式中：摩擦损失所消耗功率,经验系数 1.0-1.3,u,圆周速度,级的平均直径,v,汽室中蒸汽平均比容,焓降损失能量损失系数：,3、叶轮摩擦损失,部分进汽度,定义：,目的：增加高压级的叶片高度。,鼓风损失；斥汽损失,整个圆周长度,工作喷嘴所占弧长度,4、部分进汽损失,鼓风损失,，当 时，只有当动叶通过喷嘴弧段时，才有工作蒸汽通过作功。当动叶通过无喷嘴弧段时，不但没有工作蒸汽作功，反而象鼓风机风扇一样，与充满停滞的蒸汽摩擦，产生损失。,式中：装有护罩所占相对弧长；系数,3,3,3,3,2,2,2,2,1,G,式中：喷嘴组数；平均直径；系数,斥汽损失,由于动叶经过不装喷嘴弧段时，已充满停滞的蒸汽。当进入喷嘴段,时，高速汽流要排斥并加速停滞在汽道内的蒸汽，产生损失。,总的部分进汽损失系数,：,焓降损失：,冲动级,（隔板漏汽损失 、动叶顶部的漏汽损失 ）,5、漏汽损失,式中：不含漏汽损失时级的有效焓降,式中：汽封齿数；,汽封流量系数；,汽封间隙面积，,v,1t,喷嘴出口处比容。,焓降损失：,(,i),隔板漏汽损失,(,ii),动叶顶部的漏汽损失,式中：动叶顶部间隙的流量系数,动叶顶部反动度,动叶顶部的当量间隙,焓降损失：,总的漏汽损失：,损失系数：,d,b,z,r,反动级,反动级漏汽量要比冲动级漏汽量大。,(,i),内径汽封直径比隔板汽封直径大，轴封齿数相对较少，使内径处漏汽量大；,(,ii),动叶前后压差较大，使叶顶漏汽量大。,损失产生原因：,过饱和损失,（过冷损失）,挟带损失,制动损失,扰流损失,工质损失,6、湿汽损失,湿气损失焓降：,损失系数：,式中：级内平均干度，,x,1,、,x,2,级进、出口处干度,未考虑湿汽损失时级的有效焓降,经济性,湿蒸汽的影响,安全性,现代凝气式汽轮机末级湿度限制在1214,常用去湿方法及防护措施,捕水装置,空心喷嘴,镀硬质合金,损失分析,例,全周进气的级没有部分进气损失,采用转鼓的反动式汽轮机不考虑叶轮摩擦损失,过热蒸汽区工作地级没有湿气损失,采用扭叶片的级不存在扇形损失,并非各级都同时存在以上各项损失,二、级的,相对,内效率和内功率,表示,1kg,蒸汽所具有的理,想能量中最后转变为轴上有效功的那部分能量,有效焓降,二、级内功率和级内效率,1,.,级内功率：,1,kg,蒸汽在级内转换的理想能量（,h,0,+h,st,）,扣除级内可能产生的各项损失，既是它在级内产生的,净功,：,W,si,=,h,0,+h,st,h=,h,se,单位时间内流过级的蒸汽所转换的净功称为,级内功率：,P,si,=,D,h,se,2,.,级内效率,1kg,蒸汽在级内所转换的净功与它在级内所消耗的理想能量之比，称为,级内效率,si,=,h,se,/(,h,0,+h,st,),内功率也可表示为：,P,si,=,D,(,h,0,+h,st,),si,三、级内损失对最佳速比的影响,衡量级内能量转换完善程度,的最终经济指标是,级的相对,内效率,而不是轮周效率。,因此,最佳速比,是要保证,级的,相对内效率最大,。,例题,以下是哈尔滨汽轮机厂制造的,N100-9/535,型汽轮机第九级的部分数据。试计算该级的轮周效率和轮周功率。,已知：蒸汽流量,D=324t/h,动叶平均直径,d,b,=1009.8mm,理想焓降,h,t,=50.4kJ/kg,利用的前一级余速损失,h,ck,=1.5kJ/kg,反动度,=18.7%,喷嘴出口角,1,=1120,动叶排气角,2,=1821,喷嘴速度系数,=0.97,动叶速度系数,=0.942,.,