第4章多级汽轮机2h祥解.ppt

* * page * * page * * page * 第4章 多级汽轮机 哈尔滨工程大学核能科学与工程教研室 第一节 汽轮机的分级 提高功率的途径：增加进汽量和总理想焓降 考虑经济和安全问题，单级汽轮机有效利用很大理想焓降是不可能的 解决方案：多级汽轮机。每级只利用总焓降中的一部分，都在最佳速度比附近工作，有效利用整机理想焓降，提高机组效率。 多级汽轮机分级的原因： 多级汽轮机焓降大 单级最佳特性速比影响级的轮周效率 材料限制级的圆周速度 分级方法 速度分级: 一列喷嘴中获得的动能，在两列以上工作叶栅内做功的分级方法称为速度分级。 压力分级: 把蒸汽总焓降分配到若干相串联的级内进行膨胀做功的分级方法为压力分级。 压力分级因为良好的经济型被大型汽轮机组广泛采用。 单机功率大：每一级都能在最佳速度比附近工作。 内效率高：可做成多排汽口，提高新蒸汽的参数，增加总进汽量。 有冲动式和反动式两种。通常用喷嘴调节、控制进汽量，第一级称为调节级，其余级称为压力级。中小型汽轮机通常采用双列级作为调节级，大功率汽轮机多用单列级作为调节级。 蒸汽进入汽轮机各级膨胀作功，压力和温度逐级降低，比容不断增加。通流部分尺寸是逐级增大的，特别是在低压部分，平均直径增加很快。叶片高度越来越长。受材料强度限制，叶片不可能太长，故大型汽轮机都采用多排汽口。 多级汽轮机的特点 其热力过程曲线如图。调节级前的蒸汽状态点为 ，排汽压力用 表示。汽轮机总理想焓降为 。由于进汽机构的节流损失和排汽机构的压力损失，故调节级喷嘴前的实际状态点为 , 而汽轮机末级动叶出口压力为 。考虑了这两项损失之后，则总的理想焓降为 。为整机的有效焓降。多级汽轮机前一级的排汽状态点，就是下一级的进汽状态点。把各点连接起来，就是多级汽轮机的热力过程曲线。整个热力过程曲线由三部分所组成：进汽机构的节流过程，各级实际膨胀过程, 排汽管道的节流过程。 第二节 多级汽轮机设计中的若干问题 1、多级汽轮机的热力过程线 第二节 多级汽轮机设计中的若干问题 2、余速的利用 多级汽轮机除最末级的余速没办法利用，第一级和中间各级的余速，都可以不同程度地被下级利用，从而使除末级以外，所有级的轮周效率都有所提高。 第n级在喷嘴入口考虑(n-1)级的余速动能，该级的可用能量 这就增加了该级的绝热可用能量，使汽流在级内的做功能量增加 3、重热的利用 重热现象 在h—s 图上，在过热区内，随着温度增加，等压线是呈扩散形；在湿蒸汽区，等压线是斜率为常数的直线。因此，在h—s 图上的两条等压线之间的距离（焓降）是随着熵的增加而增加的。这样一来，前一级的损失造成的熵增，能使后一级的理想焓降增加。即前一级的损失，加热了蒸汽本身，使后一级的进汽温度升高，即在后一级得到了利用——这就是多级汽轮机的重热现象。 由于等压线是呈扩散形，所以： 以上各式相加得： 即有： 也就是： 称为重热系数。则上式写成 整机理想焓降为： 整机效率与级效率 根据上述推导，各级理想焓降之和大于整机理想焓降。由于这部分热量的利用，使整机的内效率大于各级平均内效率。设各级内效率相等，用 表示，则各级有效焓降为： ……， 相加得 而整机的内效率为： 由于 α 0，所以 ，即整机的内效率大于各级平均内效率。 通常，重热系数 α = 0.03 ~ 0.08 ，其大小与下列因素有关： 1) 和级数有关，级数多， α大； 2) 与各级内效率有关，级内效率低，则α大； 3) 与蒸汽状态有关，过热区α大，湿汽区α小。 **：决不能误认为α越大越好。因为α增大，是以增加损失为代价的，而重热只能回收损失其中的一小部分。 α大会使整机的内效率降低。 第三节 汽轮机的密封原理及密封系统 一、密封原理 蒸汽通过一环形齿隙时，通道面积减小，速度增加，压力从P0降到P1 。蒸汽进入两齿间大空间时，容积突然增大，速度大为减小。由于涡流和碰撞，蒸汽动能被消耗而转变成热量，使蒸汽焓值又回到原值。蒸汽通过轴封齿隙为一节流过程。蒸汽每通过轴封一齿隙时，都重复这一过程，压力不断降低，直到轴封最后一齿。所以，轴封的作用是将一较大压差分割成若干较小的压差，从而降低漏汽速度，减小漏汽量。这就是齿形轴封的工作原理。 蒸汽每通过轴封一齿隙，压力不断降低，容积不断扩大，而流量相同。据连续性方程，流速越来越大，在最后一齿达到最大。曲线对应C/