叶轮机械原理1的.ppt

该文档只作为学习交流之用，禁止任何商业用途。若需要可联系原作者。; 西安交通大学 能源与动力工程学院 热动力工程系 王新军;第一章 透平级工作原理 1.1 概论;基 本 特 点;结 论： 一列喷管叶栅 + 一列动叶栅 = 汽轮机作功的基本单元（汽轮机级）;一、级的分类 按不同的分类方法，透平级可以分为以下几类。 ◆ 按蒸汽的流动方向分：→ 轴流式级 → 辐流式级 → 向心式 → 离心式;;② 反动级：蒸汽在通过透平级时，热能向动能的转化过程先后在 喷管叶栅和动叶栅中各完成一半。 即：蒸汽在喷管叶栅和动叶栅中都膨胀加速。;③ 带反动度的冲动级 蒸汽在通过透平级时，蒸汽热能向动能的转化过程，大部分是在 喷管中完成，小部分是在动叶栅中完成。; a) 冲动级 b) 反动级 c) 带反动度的冲动级 d) 双列复速级 图1.4 四种透平级叶栅通道示意图 ;二、级的主要问题和研究方法 ◆ 主要问题 从工作原理上讲，透平级的主要问题有三个方面： 1）蒸汽在汽轮机通流部分中的能量转换和通流能力问题； 2）蒸汽的流动效率问题； 3）变工况特性问题。; —— 汽轮机主轴； —— 级通流部分的平均直径； —— 透平级的轴向距离； —— 蒸汽的压力、温度和速度。;一、一元流动模型和方程 基本假定： ;③ 蒸汽在叶栅通道中的流动是绝热流动 ;基本方程： ;3）动量（运动）方程;◆ 在流管表面 取压力的平均值： 受力面积： 受力：;略去高次项： 对一元定常流动，有： ;4）能量方程;5）补充方程;; 喷管结构：1）两种喷管的汽流流道一般都是 弯曲的； 2）两种喷管都有一个 斜切部分。 ;三、蒸汽在喷管中实现能量转换的条件 ;② 几何条件;可以看出： ;1）喷管中的理想流动过程 ;◆ 设计与计算过程;其中： ， —— 分别是喷管进口焓值和滞止焓值； ， —— 分别是喷管等熵焓降和等熵滞止焓降； —— 喷管出口理想汽流速度。;● 对于理想气体（燃气）： ;● 对于缩放喷管： ;喉部汽流的临界速度： ;2）喷管中的实际流动过程;② 喷管出口汽流速度减小 → 能量方程： → 喷管出口汽流速度： → 引入一个速度系数： 含义：喷管实际出口汽流速度与理想出口汽流速度的比值 → 有：;③ 蒸汽在喷管中的流动将产生能量损失（喷管损失）;图1.11 蒸汽在焓-熵图上的膨胀过程线 ;3）喷管热力设计的计算步骤 ;● 根据出口实际压力 ； → 利用 图，查出理想出口点状态参数： → 利用过程方程、热力学关系式，计算：; ● 根据出口实际压力 ； → 利用 图，查出理想过程出口点状态参数： → 利用过程方程、热力学关系式，计算： ③ 根据能量方程和速度系数 → 计算喷管出口理想汽流速度： → 喷管出口实际汽流速度： ④ 计算喷管损失 → ⑤ 根据喷管出口理想状态点焓值 和喷管损失 → 确定喷管出口实际状态参数： ⑥ 根据连续方程 → 确定喉部面积： ;对缩放喷管：;4）喷管中汽流各参数的变化规律 ;四、喷管的通流能力及流量系数 ;1） 喷管理论通流能力 ;分析1：通过喷管的流量与喷管 进口参数（ 、 ）和压比（ ）有关； ;→ 流量达到最大值（临界流量）： ;→ 汽流速度达到音速； ;分析3：当 时， ;2） 喷管实际通流能力 ;显然：当 时， 当 时，;四、喷管斜切部分中的汽流膨胀和偏转 ;1）斜切部分对喷管内部的流动特性没有影响，前面的分析 结果仍然适用；;3）在压比 时， 可以采用缩放喷管， 也可以采用收缩喷管； ;→ 同样在斜切部分发生膨胀波，产生汽流偏转。 ;偏转角度近似为： ;5）喷管斜切