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第一章 汽轮机第一节汽轮机的定义和分类一定义汽轮机又叫透平，是以水蒸气为工质的旋转式热能动力装置。来自锅炉或其他气源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速通过一系列环形配置的喷嘴（或静叶珊）和动叶珊而膨胀作功，推动汽轮机转子旋转（将蒸汽的热能转换成机械能），汽轮机又带动压缩机，发电机，泵等旋转作功。二汽轮机的分类1按热力过程分为凝汽式汽轮机蒸汽在汽轮机中做功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压力低于大气压。背压式汽轮机蒸汽在汽轮机中做功后，排出的乏汽在大于一个大气压的压力下排出汽缸，其排气供给其它用户使用。抽汽凝汽式汽轮机蒸汽在汽轮机中膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽抽出，供给其他用户，其余蒸汽在后面级中做功后排入凝汽器。多压式（注入式）汽轮机将某压力等级的蒸汽注入汽轮机中的某个中间级内，并同原来的蒸汽一起膨胀做功，达到热能的综合利用。2按用途分有船舶汽轮机，电站汽轮机，工业汽轮机等。3按进汽参数分低压汽轮机（2.0mpa以下）中压汽轮机（2-5mpa）高压汽轮机（5-10mpa）超高压汽轮机（12-14mpa）超临界汽轮机（22.5mpa以上）4按结构分有单级冲动式和多级式汽轮机。5按工作原理分有冲动式，反动式，冲动式与反动式组合式汽轮机。6按气流方向分有轴流，幅流和周流。第二节 汽轮机工作原理汽轮机的工作原理来自锅炉或其他气源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速通过一系列环形配置的喷嘴（或静叶珊）和动叶珊而膨胀作功，推动汽轮机转子旋转（将蒸汽的热能转换成机械能），汽轮机又带动压缩机，发电机，泵等旋转作功。，这便是汽轮机简单的工作原理。按工作原理分有冲动式，反动式，冲动式与反动式组合式汽轮机。一冲动式汽轮机我们把这种同喷嘴和与之配合的动叶片构成的汽轮机做功单元称为级，由一个级组成的汽轮机叫单级汽轮机。喷嘴又叫静叶片，它是截面形状特殊且不断变化的通道。蒸汽进入喷嘴后发生膨胀，消耗蒸汽的热能，即消耗蒸汽的压力能，蒸汽的压力及温度都下降，而蒸汽的流速却增加了，获得了高速气流。喷嘴的作用就是将蒸汽的热能转化为动能。动叶片又称工作叶片。在叶轮的外圆上装满一整圈叶片，也称动叶珊。蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴（静叶栅）中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴（静叶栅）喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶珊流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。由上述可知，汽轮机中的能量转换经历了两个阶段：第一阶段是在喷嘴（静叶栅）中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，第二阶段是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。冲击原理：指当运动的流体受到物体阻碍时，对物体产生的冲击力，推动物体运动的作功原理。流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大，则冲击力越大，所作的机械功愈大。为了减少气流在叶片表面造成扰动和涡流损失，产生最大的作用力，动叶片一般做成弯曲型，使蒸汽喷射方向与叶片运动方向一致。纯冲动级：蒸汽只在喷嘴（静叶栅）中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。压力级：在可利用的蒸汽能量很大的情况下，只用一级无法充分利用，这时可以把喷嘴和动叶片组成的级串连在轴上，将蒸汽热能逐级加以利用。在第一列喷嘴进口外蒸汽压力最高，以后逐级降低，其中每个级均叫压力级。这也是多极汽轮机的结构形式。速度级：也叫复速级，其工作原理与单级冲动汽轮机类似，不同的是为充分利用蒸汽速度能，在同一叶轮的轮缘上安置两列动叶珊，在动叶珊间安装导向叶片，以分别利用蒸汽的速度能。多用于小功率场所。二反动式汽轮机反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶珊中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽还在动叶珊中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。反击原理：指当原来静止的或运动速度较小的气体，在膨胀加速时所产生的一个与流动方向相反的作用力，称为反击力，推动物体运动的作功原理。流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则反击力越大，它所作的机械功愈大。反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转换为机械能的。反动式汽轮机的工作原理同样基于惯性定理和作用力与反作用力定理的。由牛顿第三定律可知，当某物体对另一物体施加作用力时，此物体就必然要受到与其作用力大小相等、方向相反的的反作用力。例如火箭就是利用燃料燃烧时所产生的大量高压气体从尾部高速喷出，对火箭产生的反作用力使其高速飞行的，这个反作用力称为反动力。在