船舶动力系统教学课件3-4 第三章 船舶蒸汽轮机.pptVIP

船 舶 动 力 系 统 第三章 船舶蒸汽轮机 理想情况，汽轮机级内热能转换为机械能，即蒸汽的理想比焓降全部转变为机械能 实际，级内存在着各种各样的损失 凡是级内与流动时能量转换有直接联系的损失，被称为汽轮机级的内部损失。否则，被称为汽轮机的外部损失 级内损失会影响蒸汽状态 汽轮机的理想功率 汽轮机的级内损失 级内损失包括： 喷嘴损失 动叶损失 余速损失 摩擦鼓风损失 级内漏气损失 湿气损失 …… 喷嘴损失δhn：蒸汽具有粘性，在喷嘴中流动时，产生摩擦、涡流等能量损失 减小喷嘴损失的主要途径：改进喷嘴型线，目前已达到相当高的水平，φ=0.92-0.98 动叶损失δhb：蒸汽在动叶道中流动产生的损失 减小动叶损失的途径：改进动叶型线，采用适当的反动度，一般反动度愈大，动叶速度系数愈高，ψ=0.88～0.93 余速损失δhc：蒸汽离开动叶时仍具有绝对速度，具有动能，在该级中未被利用，是本级的损失，=c22/2 选用最佳速度比，可使该级的余速损失最小 汽轮机的中间级，余速c2在本级内没有做功，但部分能量被下一级所利用。if相邻两个级的直径变化不大，中间无抽汽口时，可认为前级余速的轴向分速能被后一级全部利用?设计时，争取充分利用余速能量 汽轮机的调节级、最末级、部分进汽的级、后面有抽汽口的级、两级直径变化较大的级，余速能量认为完全损失 摩擦鼓风损失δht：高速旋转的叶轮与周围蒸汽相互摩擦并带动这些蒸汽旋转，消耗部分叶轮的有用功 反动式不计此项损失（全圆周进汽，无叶轮） 级内漏气损失δhp：级内存在压差，部分蒸汽不经过喷嘴和动叶的流道，而从各种间隙漏走，不参与主流做功，形成损失 措施：安装隔板汽封、围带汽封 设计时，动叶根部处尽量不采用负反动度，以防止隔板漏汽被吸人动叶，增大漏汽损失 湿气损失δhx：汽轮机低压区蒸汽处于湿蒸汽状态，湿汽中的水不能膨胀加速做功，还需要消耗携带它的气流动能，同时还会使动叶的表面受到水滴冲蚀而很快损坏 汽轮机湿度超过规定，要装去湿装置 汽轮机的相对内效率ηf’ 表明了汽轮机内部构造的完善程度 目前78%以上 功率大的机组流动部分设计较完善， ηf’高 汽轮机的内功率 汽轮机有效功率和机械效率 汽轮机相对有效效率 汽轮机绝对有效效率 汽耗率 ?Ht恒定时，效率↗ ? 耗气率↘ 船舶汽轮机约3.08-5.33 汽轮机进汽量的调节 为适应外界负荷变化，需要改变汽轮机的进气量，调节进汽量的主要方法有 节流调节 喷嘴调节 旁通调节 节流调节：依靠改变调节阀的开度来调节进汽量。当调节阀大部分时间都是部分开启，造成压力损失，使汽轮机效率下降。 优点：汽轮机的构造简单、制造成本低 缺点：低负荷时热效率很差 喷嘴调节 　将调节级的喷嘴分为几组，每组各由一只调节阀控制，通过依次启闭这些调节阀来调节进汽量 图示，有4只调节阀的汽轮机 当打开1只或2只阀时，汽轮机发出低于额定的功率 当 3只阀全开足时，通过总汽量G0 可以使汽轮机发出额定功率 当新汽参数降低or背压升高时,4只阀全开，以保证汽轮机仍能发出额定功率 旁通调节 　汽轮机在高负荷时，蒸汽绕过高压级组，直接进入低压级组，以通过较多的蒸汽 这种调节方式大多用于军舰上（军舰在全速时要求汽轮机发出尽可能大的功率﹐以提高航速 ） 汽轮机的工作特性 汽轮机转速变化时某冲动级的工作情况 下脚标o表示正常工况时的各速度值 设，转速变化时，流出蒸汽状态不变，耗汽量不变?蒸汽速度c1和w2不变,c1=c10=常数,w2=w20 =常数 Me和汽轮机转速n成正比 u?0，Me最大 u=u0+c1u0+c2u0，Me=0 汽轮机与螺旋桨的配合 汽轮机开始回转时的扭矩值约为正常工作时的二倍 ?有利于船用汽轮机的启动 汽轮机功率随转速的变化成抛物线关系，当转速降低时功率的下降较为缓慢 汽轮机在不同进汽度下的特性曲线 同一转速下，进汽度较小则功率较低 减小进汽度，主机的速度特性曲线向下移动 船机桨配合特性 汽轮机在开始回转时(ne=0)，扭矩Me约为正常工作时扭矩值的二倍 ?汽轮机带螺旋桨启动较迅速 汽轮机和内燃机的牵引特性相比可以发现汽轮机具有较良好的牵引性能，它能较高的利用额定功率保证发出较大的牵引力。这对船舶开船、倒车、螺旋桨被木头或冰块卡住等场合是很有用 外界航行阻力工况起变化(如航行时遇到了较大的阻力)，汽轮机推进较之内燃机推进能输出较大的功率 ?负荷较大时，汽轮机具有较好的推进性能 发动机和螺旋桨配合图 Pe * 冲动式汽轮机级漏汽示意图 机械损失功率 机械效率反映了机械损失的大小，一般97%-99% 功率越大，机械效率越高 反映了汽轮机的能量转换与传递效果 热力循环热效率 =汽轮机理想焓降/锅炉吸收的热能 蒸汽的热能 内功率