1-2级工作过程3次(电厂汽轮机)

1-2汽轮机级的工作过程：提要假定：稳定流、一元流、绝热流一.可压缩流体一元流动的基本方程——题1二.蒸汽在喷嘴中的膨胀过程及流量——题2斜切喷嘴，汽流偏转，极限压力比三.蒸汽在动叶栅中的流动——题3余速利用系数μ，速度三角形，热力过程初步RTpvvAcG22211200ttchch*12nthctcc11*22121)1(22ntnhcch*0ppcrcr*0*0/648.0vpAGncrcrGG60bdnu*22bthwtww22*22222)1()(21btbhwwh2222chc总目录tnGG1-2：基本方程假定：（1）稳定流（2）一元流（3）绝热流一、可压缩流体一元流动的基本方程（一）状态方程与过程方程理想气体状态方程式：(1-2)式中R——通用气体常数，R＝461.76J／(Kg.K)，……。实际计算水蒸气的有关问题时，主要用水蒸气图表确定其状态。气体等熵过程过程方程式：常数(1-3)k为等熵指数。过热蒸汽，k=1.3；湿蒸汽，k=1.035+0.1x（其中x为过程初态的干度）；干饱和蒸汽；k=1.135。有损失的绝热过程，可用多变过程方程式来表示：常数(1-4)式中n——多变过程指数RTpvkpvnpv总目录1-2：连续方程（二）连续方程——质量守恒定律。稳定流：G＝(1-5)适用于理想气体和实际气体。如果流动中速度变化率大于比体积变化率，则通道截面积应随速度的增大而减小。反之，则随速度的增大而增大。（三）运动方程略反映作用于汽流上的力与汽流速度变化之间的关系式。一元无损失流动的运动方程式为：（1-7）负号说明，在无损失流动过程中，压力和速度是相反方向变化的，即当通道内汽流压力降低时，则汽流的速度增加；反之，汽流的压力升高时，速度减小。222111vcAvcAvAcvdpcdc总目录1-2能量方程（四）能量方程——输入系统的能量等于输出系统的能量。……若略去势能的变化，则系统的能量方程式：（1-8）对有损失和无损失的流动都适用，式中——蒸汽流入和流出系统时的速度，m/s——蒸汽流入和流出系统时的焓值，j/kg；注意单位！！q——每千克蒸汽流过系统时从外界吸收的热量，j/kg；w——每千克蒸汽流过系统时对外界作出的机械功,j/kg。wchqch2221120010,cc10,hh总目录提要1-2喷嘴出口理想速度二、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程喷嘴中的汽流速度1．喷嘴出口汽流的理想速度由（1-9）则（1-10）——蒸汽在喷嘴中的理想焓降用滞止焓计算：则：——蒸汽在喷嘴中的理想滞止焓降。tc122211200ttchch20201012)(2chchhcnttnh2200*0chh*1*012)(2ntthhhc总目录提要前后1-2：喷嘴出口理想速度或或由等熵过程（略讲）：将h值代入能量方程，可得：（1-13）式中——喷嘴压力比ktkvpvp11*0*0pvkkRTkkTchp11)1(121121*0*01*01*0*01kknkktvpkkppvpkkc*01ppn总目录提要2.喷嘴出口汽流的实际速度实际上蒸汽在喷嘴中流动有损失——出口速度降低、焓值升高。喷嘴速度系数——喷嘴出口实际速度与理想速度的比值（1-18）——喷嘴损失：蒸汽在喷嘴中流动时的动能损失。（1-19）1-2：喷嘴出口实际速度tcc11nh*22212121)1()1(222nttnhccch总目录提要前后1-2喷嘴速度系数影响的主要因素——喷嘴高度、表面粗糙度、汽道形状以及通道前后压力比。通常由试验方法求得。如图1-11P13减小喷嘴损失。喷嘴高度应15mm。图1-11中上面一条线对应的喷嘴宽度=55mm,下面一条线对应的喷嘴宽度=80mm，在强度允许的条件下，应尽量采用宽度较小的窄喷嘴，以增大值。图1-11渐缩喷嘴速度系数随喷嘴高度的变化曲线为计算方便，一般取=0.97，而把其中与高度有关的损失抽出来另用经验公式计算。练习查图。nBnB总目录提要1-2：喷嘴速度、损失题思考题：1-8．喷嘴速度系数与哪些因素有关？习题：1-22．已知汽轮机的某级滞止理想焓降78.5kJ/kg，且喷嘴压力比大于临界压力比，级的反动度0.2，喷嘴速度系数=0.95。（1）选择喷嘴型式；（2）求喷嘴出口实际速度；（3）求喷嘴损失。讨论——**)1(tmnhh*1*012)(2ntthhhc*22212121)1()1(222nttnhccchtcc11总目录提要前后1-2：临界压力3.临界速度和临界压力气体音速。临界状态——在某一截面上汽流速度等于当地音速的状态。临界速度——与当地音速相等的汽流速度，用表示。此时汽流所处的状态参数称为临界参数，用等参数表示。临界压力比（1-17）略——汽流达到音速时的压力（临界压力）与进口滞止压力之比。它仅与蒸汽性质有关。过热蒸汽k=1.3=0.546干饱和蒸汽k=1.135=0.577kRTkpvacrc1*012kkcrcrkppcrcrcp,*0ppcrcr总目录提要1-2：喷嘴截面变化规律(二)喷嘴截面的变化规律马赫数当喷嘴内汽流速度等于当地音速时(M=1)，则dA=0，喷嘴的截面积达到最小值，通常称为临界截面或喉部截面。汽流从亚音速连续加速至超音速，汽流通道的截面积沿汽流方向的变化应呈缩放形——缩放喷嘴或拉伐尔喷嘴。图1-12——蒸汽在喷嘴中各项参数及喷嘴截面积沿汽流通道的变化规律。acM总目录提要1-2：斜切喷嘴（三）蒸汽在喷嘴斜切部分的流动渐缩斜切喷嘴——带斜切部分的喷嘴。组成：渐缩段+斜切段1．蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀特点——喷嘴压力比渐缩斜切喷嘴（1）当亚音速，无偏转（2）当等于或超音速，汽流偏转角0（3）缩放斜切喷嘴——略crncrnn1总目录提要前后1-2：汽流偏转膨胀极限2．汽流偏转角的近似计算——略假设在斜切部分中汽流流动是一元稳定流动，且近似等熵过程。有：（1-36）——汽流偏转角的近似计算式，称为贝尔公式。3．斜切部分的膨胀极限与极限压力极限压力——蒸汽在斜切喷嘴中所能膨胀到的最低压力极限压力比≈0.3如果喷嘴后的压力低于，则斜切部分出口截面处的压力始终维持，并引起汽流在出口外膨胀，造成附加的能量损失。蒸汽在喷嘴斜切部分中膨胀时的偏转以及极限压力等概念，对动叶栅的斜切部分同样适用。tcrcrtcvcv11111sin)sin(dp1*011ppdddp1dp1总目录提要1-2：喷嘴理想流量（四）喷嘴流量计算1.喷嘴的理想流量等熵流动，通过喷嘴的理想流量为：式中——喷嘴出口（垂直于）面积，。理想临界流量——等于临界压力比时通过喷嘴的流量。（1-26）对于过热蒸汽对于干饱和蒸汽对于湿蒸汽，值也随干度x的变化而变化。则有：过热蒸汽（1-27）饱和蒸汽（1-28）对于一定的喷嘴和蒸汽，临界流量只与蒸汽的初参数有关，并随初压的升高而增加。ttntvcAG11nAtc1crtG)(ncr*0*0*0*011/)12()(vpAvpkkAGnkkncrt;667.0,3.1k;635.0,135.1kxk1.0035.1*0*0/667.0)(vpAGncrt*0*0/635.0)(vpAGncrt总目录提要1-2：喷嘴实际流量2.流过喷嘴的实际流量（1-29）喷嘴的流量系数——图1-14根据试验数据绘制的喷嘴和动叶的流量系数曲线。P16实际临界流量的计算公式为：过热蒸汽（1-30）饱和蒸汽（）（1-31）一般无论是过热蒸汽还是饱和蒸汽均用下式计算理想临界流量（1-32）式中——喷嘴出口面积，缩放喷嘴为喉部面积，喷嘴在过热蒸汽区工作时，可近似认为，一般取。喷嘴在湿蒸汽区工作时，由于“过冷”现象，使蒸汽温度较低，可能出现实际流量大于理想流量的情况，一般计算时取练习查图1-14P16tntttttnnGGvvvvvcAvcAG11111111ttnGGvv11crtncrGG)()97.0(n02.1n*0*0647.0pAGncr*0*0648.0pAGncr*0*0/648.0vpAGncrnA2mn97.0n02.1n总目录提要1-2：彭台门系数3．彭台门系数：（1-33）一般用椭圆流量网图近似。计算时可根据在l-15图上查得的β值，实际流量：（1-34）1112)12()(12)(kkkknkncrttcrkkGGGGn*0*0/648.0vpAGn总目录提要1-2：临街压力比、斜切喷嘴、流量习题思考：1-9．喷嘴的流量系数与哪些因素有关？1-10．蒸汽在喷嘴斜切部分中膨胀条件是什么？膨胀结果如何？1-11．何谓斜切喷嘴的极限压力?习题：1-21．已知喷嘴前的蒸汽压力8.4MPa，温度490℃，喷嘴进口速度100m/s，喷嘴后压力5.8MPa，喷嘴速度系数=0.97。试求：（1）喷嘴前蒸汽滞止焓、滞止压力；（2）喷嘴出口汽流速度；（3）当喷嘴后蒸汽压力由5.8MPa降到临界压力时的临界速度。总目录提要1-2：动叶中流动三、蒸汽在动叶栅中的流动动叶片圆周速度u：n——汽轮机的转速，r／min；——动叶栅的平均直径，m。绝对速度，相对速度，圆周速度（牵连速度）。且：60bdnubdcwuuwc总目录提要1-2：动叶进口速度１．动叶进口速度三角形绝对速度的大小c、方向角注意图解法可求出通道进口相对速度的大小和方向角或：（1-42）（1-43）动叶栅的几何进口角应等于进汽角。11时用crn1w1112211cos2ucucwuccarctgwc11111111cossinsinarcsing11总目录提要前后1-2：动叶出口相对速度2．动叶栅出口的汽流相对速度等熵过程：（1-44）动叶栅出口的汽流理想相对速度：（1-45）动叶栅出口实际相对速度：(1-46)——动叶速度系数22222211ttwhwh*21*2121222)(2btmtthwhwhhw21*2222whhwwbbt总目录提要前后1-2：动叶损失动叶损失——蒸汽在动叶栅中的动能损失（1-47）与叶型、叶高、反动度及表面光洁度等因素有关，尤其是与、和（）的关系较为密切。可以将值中随动叶高度变化的有关损失取出和喷嘴一起作为级的叶高损失，而值中仅考虑随及的变化，并绘制成曲线，如图1-20所示。通常取=0.85～0.95。bh*22222222)1(2)1()(21bttbhblm21mtw2总目录提要1-2：动叶出口速度三角形3．动叶出口速度三角形动叶栅的出汽角——冲动级出汽角常比进汽角小3゜～10゜……。蒸汽流出动叶栅的绝对速度的大小和方向角也可用图解法求出，或：（1-48）（1-49）通常将动叶栅进出口速度三角形绘制在一起。2222222cos2uwuwcuwwarctgcw22222222cossinsinarcsin总目录提要前后1-2：余速损失余速损失：（1-51）——每公斤蒸汽离开动叶栅时带走了动能。中间级——余速动能可被下级利用。孤立级、末级——余速动能没有下级加以利用。余速利用系数μ——余速动能被利用的程度。μ=0～1。——上级余速动能在本级被利用的程度，——本级余速动能被下一级利用的程度,——本级被下一级利用的余速能量,——不能被后级利用的余速损失。如此定义余速利用系数略嫌繁琐，容易引起误解。2222chc0121ch2)1(1ch总目录提要前后1-2：轮周功热力过程