汽轮机级的定义
汽轮机原理 第一章
目前常见的复速级内总的反动度 值约在5%～15%之间。
图1-23 带反动度的复速级的热力过程线
复速级的轮周功：复速级的轮周功等于两列动叶 上产生的机械功之和。
Wu Wu Wu u c1 cos1 c2 cos2 c1cos1 c2cos2
➢ β 的大小与喷嘴的进口状态（ 、 p0* v0* ）、压力比εn和蒸汽的 绝热指数κ有关。
Gn Gnc
k
2
1
2
k n
k 1
nk
k 1
2 k 1 k 1
1
0.546 n 1
n 0.546
三、蒸汽在喷嘴斜切部分中的膨胀
汽轮机弯曲型渐缩叶栅通道，在喉部后形成斜切出口通道，将此称为 斜切部分。它的存在极大地改变了叶栅通道的流动特性。
极限膨胀压力比 1d
k
1d
p1d p0
2 k1
k 1
sin 1
2k k1
汽流偏转角
sin 1 1
sin
1
ccr c1t
cr 1t
图1-13 蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀
第三节 蒸汽在动叶中的流动
圆周速度： u dmn
60
相对速度：W1、W2
绝对速度：C1、C2
➢ 进口速度三角形 ➢ 出口速度三角形
➢ 叶栅流道：喷嘴叶栅和动叶栅的安
装角s和s、喷嘴叶栅和动叶栅的 叶型进口几何角0g和0g、喷嘴叶 栅和动叶栅的叶型出口几何角1g和 1g、喷嘴出口汽流角1和动叶出口 汽流角2等
喷嘴叶栅和动叶栅的几何参数
喷嘴叶栅结构尺寸：
汽轮机思考题
第一章一.概念题:级:由一列喷嘴叶栅和紧邻其后的一列动叶栅所组成的热能到机械能转换的基本单元。
反动度:蒸汽在动叶中的理想焓降与级的滞止理想焓降之比。
部分进气度:工作喷嘴所占的弧段长度与整个圆周长之比。
速度比：级的圆周速度u与喷嘴出口速度c1或与级的假想出口速度ca的比值。
级的最佳速度比:对应轮周效率最高点的速度比。
级的轮周效率:单位蒸汽量流过某级时所产生的轮周功Pu1与蒸汽在该级中所具有的理想能量E0之比。
级的相对内效率:级的有效焓降与级的理想能量之比。
w1,w2大小比较:w1=(c12+u2-2uc1cosα1)½w2=ψ(2(h1-h2t)+w12)½=(2Δh b*)½=(c22+u²+2u1c1cosα2*)½纯冲动级:Ωm=0, Δh=0,w2=ψw1反动级: Ωm=0.5,Δh n=Δh b=Δh t*/2,α2=90°时，w1=w2cosβ2*冲动级: Ωm=0.05∽0.20,可大可小，具体计算。
各种级的最佳速度比:纯冲动级:X1＝COSα1/2 反动级:X1＝COSα 1冲动级:X1＝COSα1/2(1-Ωm) 复数级:X1=COSα1/4二.综合性题:1.级的分类与特点:（一）按反动度分1.纯冲动级Ωm＝0的级，Δhb＝0, Δh*n= Δh*t，做功能力较大，但效率较低。
2.冲动级（带反动度的冲动级）Ωm＝0 .05～0.20的级，Δhb＞0, 但Δhb＜Δhn，做功能力和效率介于纯冲动级和反动级之间。
3.反动级Ωm≈0 .5的级，Δhb＝Δhn，动、静叶型相同，做功能力较小，但效率高。
（二）按能量转换过程分1.速度级以利用蒸汽流速为主的级，有双列和多列之分。
双列速度级又称复速级。
复速级做功能力比单列冲动级大，但效率低。
2.压力级以利用级组中合理分配的压力降（焓降）为主的级，又称单列级。
做功能力较小，但效率高。
（三）按负荷变化时通流面积是否改变分1.调节级喷嘴调节的汽轮机的第一级，负荷变化时，其通流面积是改变的。
汽轮机级工作原理与过程等
6．湿汽损失
湿蒸汽引起的有用功损失，称为湿汽损失。 蒸汽由于凝结成水使作功量减少 高速的蒸汽带动低速的水珠而消耗一部分动能 水珠进入动叶时撞击在进口处的动叶片背弧上，
阻止叶轮旋转 安全上，动叶会被湿汽冲蚀损坏
（二） 级的相对内效率
r
hi E0
E0 E0
h
级的相对内效率表示级的能量转换的完善 程度，是用来衡量级经济性的一个重要指 标，它及级的类型、叶型、反动度、速比、 叶高、蒸汽的性质、级的结构特点等有关。
级汽轮机由于具有效率高、功率大、投资小等 突出优点而得到广泛应用。
三．多级汽轮机的轴向推力及其平衡
1. 轴向推力 汽轮机在运行时，转子需要承受很大
的轴向推力。 对于反动式汽轮机轴向推力可达几百
吨 冲动式汽轮机轴向推力也达到几十吨
之多
2. 轴向推力的平衡
平衡的方法除了在叶轮轮面上开平衡孔外， 主要采用下列两种方法：
中压通流部分配置在一个共同的汽缸内，采用 此种布置的优点是： 1．高温区集中在汽缸中部，两端温度压力较低， 从而减少了对轴承和端部汽封的影响； 2．及分缸设计相比，可缩短主轴长度，减少轴封 漏气；
高中压缸合缸
一. 汽轮机本体的基本特点(续)
5、采用单独阀体结构 把蒸汽室和调节阀从高压缸的缸体上分离出去 布置在汽轮机两侧，使汽缸具有良好的对称性，
温度分布均匀，减少热应力和热变形。 6、多层汽缸结构 太厚的汽缸壁会产生过大的热应力 7、加长低压级叶片长度 提高单机功率的有效途径
单独阀体结构
多层汽缸结构
加长低压级叶片长度
新型
旧型
二. 汽轮机的静止部分
（一）汽缸 汽轮机的外壳，是汽轮机的重要静止部件之一。
汽轮机原理 第二章 汽轮机级内能量转换过程
2.1 蒸汽在喷嘴中的流动过程
Gn Gnc
2 k 1 2 k k n n k 1
Gn Gnc
An An
2 k 1 2k 0 0 k p0 0 n n k k 1
2 k k 1
k 1 k 1
m 0.05 ~ 0.30
反动级： 反动度 m 0.5 的级称反动级 复速级： 由固定的喷嘴、导叶和安装在同一叶轮上的两列动叶组成的 级称为复速级
第一节 汽轮机级的基本概念 纯冲动级 反动度 m 0 级称纯冲动级
1.3 级的类型和特点
特点：
①只在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨 胀，转换过程
第二章 汽轮机级内能量转换过程
•第一节 汽轮机级的基本概念 •第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程
•第三节 级的轮周功率和轮周效率
•第四节 叶栅的气动特性 •第五节 级内损失和级的相对内效率
•第六节 级的热力设计原理
•第七节 扭叶片级
第二章 汽轮机级内能量转换过程
度 c 上升， p 下降，在某一截面上汽流速度 c=a ， Ma=1 ，此状态叫临
界状态，此截面叫喉部。临界压力p1c，临界速度c1c。 临界压力p1c与滞止压力p00之比，叫临界压比ε
p1c 2 kk nc 0 ( ) 1 p0 k 1
nc
。
p0 c0
喉部 p1 p1c c1c Y 临界状态
一、蒸汽在喷嘴中的流动过程 蒸汽在喷嘴（静叶）中的流动过程的特点：
(1)蒸汽在喷嘴中把热能转换成动能，并获得一定的方向；
(2)喷嘴固定在汽缸上，是静止的，不对外做功，w=0。
第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程 （一）喷嘴出口汽流速度 由能量方程：
汽轮机名词解释
1．汽轮机的级:汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元2．反动度: 蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降与蒸汽在整个级的滞止理想焓降之比，用来衡量动叶栅中蒸汽的膨胀程度2.叶轮反动度：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。
3.滞止参数具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态，该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。
4．临界压比汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。
5．轮周效率1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。
6．级的余速损失当蒸汽离开级时仍具有一定的速度，其动能称为余速动能，余速动能如果在后面的级中得不到利用就成为了损失，称为余速损失。
7．最佳速度比将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。
8．部分进汽度工作喷嘴所占的弧长与整个圆周之比9．级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比1.汽轮机的相对内效率：汽轮机的相对内效率是整机的有效焓降与理想焓降之比，它是衡量汽轮机中能量转换过程完善程度的指标。
2.汽轮机的绝对内效率：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
1．汽轮机的相对电效率：汽轮机的相对电效率是1kg蒸汽在汽轮机中应释放的热能，最后变成电能的份额。
它是评价汽轮发电机组工作完善程度的指标。
2．汽轮机的绝对电效率是指加给每千克蒸汽的热能最终转变成电能的份额3．重热现象多级汽轮机中，前面各级所损失的热能可以部分的在以后各级中作为理想焓降被利用，这种现象称为重热现象。
4．重热系数重热系数=【各级理想焓降之和-全机理想比焓降】/全机理想比焓降5．进汽节流损失主蒸汽进入第一级喷嘴前，在通过主汽阀、调节阀、管道和蒸汽室时，由于节流摩擦等原因产生了压力降落，使整机理想焓降减少，这种节流作用引起的焓降损失称为进汽机构中的节流损失。
名词解释 (2)
1.压力反动度:指喷嘴后与级后蒸汽压力之差和级前与级后压力之差之比2..轴封系统 :端轴封和与它相连的管道与附属设备3.叶轮反动度 :各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。
4.调速系统的速度变动率δ :当汽轮机孤立运行时，空负荷对应的稳定转速 n2 与满负荷对应的稳定转速 n1 之间的差值，与额定转速 n0 比值的百分数，叫做调速系统的速度变动率，用符号δ表示：5.调速系统迟缓率ε :在同一功率下，转速上升过程的静态特性曲线和下降过程的静态特性曲线之间的转速差 ?n 与额定转速 n0 比值的百分数，称为调速系统的迟缓率，用符号ε表示：汽轮发电机组的循环热效率：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发电机组的循环热效率。
7.汽轮机的极限功率：在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。
8.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。
9.千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。
10.节流配汽：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式。
11.叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。
又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。
为克服摩擦阻力和涡，流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。
12. 速度三角形：由于动叶以圆周速度旋转，蒸汽进入动叶的速度相对于不同的坐标系有绝对速度和相对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、绝对速度和相对速度的相互关系的三角形叫做动叶的速度三角形。
13.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。
汽轮机复习提纲
汽轮机复习提纲1．汽轮机的定义、产品型号的表示方法定义：是以水蒸汽为工质，将热能转换成机械能的高速旋转式原动机。
产品型号：型号由三段组成：× ××-×××／×××／×××-×（第一段)(第二段)(第三段）第一段表示型式及额定功率（MW），第二段表示蒸汽参数，第三段表示设计变型序号。
例N100-90／535型表示凝汽式100MW汽轮机，新汽压力为8.82 MPa，新汽温度为535℃.2．汽轮机级的定义、工作原理、分类级的定义：汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。
工作原理：具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。
高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。
这就是汽轮机最基本的工作原理。
汽轮机的分类：汽轮机按热力过程可分为：⑴凝汽式汽轮机（代号为N）。
⑵一次调整抽汽式汽轮机（代号为C）。
⑶二次调整抽汽式汽轮机（代号为C、C）。
⑷背压式汽轮机（代号为B）。
按工作原理可分为：⑴冲动式汽轮机。
⑵反动式汽轮机。
⑶冲动反动联合式汽轮机。
按蒸汽流动方向可分为：⑴轴流式汽轮机。
⑵辐流式汽轮机。
3．级的反动度以及级的热力过程线级的反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降和蒸汽在整个级中膨胀时的滞止理想焓降之比。
级的热力过程线：条件：(1)喷管压力比大于等于临界压力比时，喷管出口速度小于等于临界速度，汽流只在喷管减缩部分膨胀，在斜切部分不膨胀。
结果：汽流流出喷管出口方向与动叶运动方向成一角度。
（2）喷管压比小于临界压比时，背压小于临界压力。
结果：汽流在斜切部分膨胀时将使汽流出口速度大于音速，同时汽流的方向也将发生偏转。
汽轮机原理(第一章)
3.彭台门系数
当喷嘴进出口压力比ε n=p1／p0﹡处于某个数值时，
其相应的流量G与同一初状态下的临界流量Gcr之比值称为
流量比，用β表示，也称为彭台门系数，即
G An
k2k1p0*0*(nk2
k1
nk )
Gcr
An k(k21)kk 11p0*0*
k21(nk2
量损失，因此，蒸汽在动叶通 道中实际的膨胀过程是按熵增 曲线进行的。与喷嘴相似，此 时动叶栅出口汽流的理想相对 速度为
图１－１5蒸汽在动叶栅中的热力过程
w 2 t2 (h 1 h 2 t) w 1 22 h b w 1 22 h b
２. 动叶出口汽流实际速度
w2 w2t
上式对有损失的流动和无损失的流动 均适用。
4.状态方程
（1）理想气体状态方程
p RT
式中
p－气体绝对压力； ρ －气体密度； R－通用气体常数，R=461.76J/（kg.K)； T－ 热力学温标。
（2）蒸汽等熵膨胀过程方程
p 常数
k
式中 k－等熵指数，对于蒸汽而言：过热 蒸汽 k =1.3； 湿蒸汽 k=1.035+0.1x ( x为膨胀过程初态的蒸汽干度）。
Ma=c1t／a=1，这一条件称为临界条件。临界条件下
的所有参数均称为临界参数。
.
（２）临界压力比。
cr
pcr p0
2k
(
)k1
k1
对过热蒸汽 k ， 1.3,cr 0.54;6
对干饱和蒸k汽 1， .13,5cr 0.577.
（二）喷嘴流量的计算
1.喷嘴理想流量
Gt Anc1t1t
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1、汽轮机级的定义、结构、工作过程及工作原理。
2、多级汽轮机的重热现象及作用。
3、是否说汽轮机的重热系数越大，汽轮机的效率就越高？
4、汽轮机润滑油系统的作用。
5、汽轮机中汽封安装的位置及作用。
6、轴封系统的作用、特点及供汽的汽源。
7、滑销系统的组成及作用。
8、轴向推力产生的原因及平衡措施、
9、油膜振荡产生的原因、危害及解决措施。
10、DEH调节系统的作用、功能及任务。
11、为什么说双压凝汽器由于单压凝汽器。
12、多压凝汽器与单压凝汽器的区别。
13、凝气设备的组成、作用及工作过程。
14、影响凝汽器压力的主要因素及解决措施。
15、什么是一次调频、为什么要有二次调频。
16、汽轮机调节系统的组成、工作原理及作用。
17、调节系统的静态、动态特性
18、盘车装置的作用。
19、气缸的作用、双层缸的优缺点。
20、气缸夹层内蒸汽在机组七栋、运行、停运对气缸的作用。
21、画出级内损失的热力过程图。
22、为什么要有余速利用？。