汽轮机原理
汽轮机工作原理及结构
汽轮机工作原理及结构汽轮机是一种利用高温高压气体流经叶片，使叶片旋转，并通过叶轮与主轴连接转化为机械能的热机。
它的工作原理是基于热力学第二定律，即热量不能从低温物体自发地传递给高温物体，而只能通过外界的做功来传递。
汽轮机由压气机、燃气轮机、涡轮增压器、燃气发电机组等组成，其中压气机起吸入空气并进行压缩的作用，燃气轮机通过高温高压气体的膨胀来驱动叶轮旋转，并转化为机械能，然后经由主轴传递给涡轮增压器或燃气发电机组进行增压或发电。
汽轮机的结构主要由压气机、燃气轮机、涡轮增压器、燃气发电机组、燃料供给装置、烟气排放系统和润滑系统等组成，下面我们将详细介绍每个部分的结构。
1.压气机：压气机是汽轮机的进气部分，用于将外界空气压缩并送入燃气轮机。
它由多级叶片和导向器组成，每个级别的叶片都会将气体压缩到更高压力，从而提高燃气轮机的效率。
2.燃气轮机：燃气轮机是汽轮机的核心部分，负责将压缩后的气体膨胀为高速旋转的叶轮，并将燃气轮机的转动动能转化为机械能。
燃气轮机由进气段、燃烧系统、高压段和低压段组成。
进气段将压缩后的气体引入燃烧系统，燃烧系统将燃料与空气混合并燃烧产生高温高压气体。
高压段和低压段则通过多级叶片将燃烧产生的气体膨胀，并将动能传递给叶轮。
3.涡轮增压器：涡轮增压器是汽轮机的一个重要组成部分，用于增加燃料燃烧后的气体压力，提供更高的进气压力给燃气轮机工作的环境。
涡轮增压器主要由涡轮和压气机组成，涡轮通过高速旋转将压缩后的气体推入压气机，增加进气压力。
4.燃气发电机组：燃气发电机组是一种直接利用燃气轮机输出的功率来驱动发电机发电的装置。
燃气轮机通过转动主轴使发电机转子旋转，进而产生电能。
燃气发电机组相对于传统的发电方式具有高效率、低污染和低噪音等优点。
5.燃料供给装置：燃料供给装置用于将燃料引入燃烧系统，以满足燃气轮机燃烧所需的能量。
通常使用的燃料有天然气、柴油、重油等。
6.烟气排放系统：烟气排放系统用于将燃气轮机排出的烟气进行处理和净化，以减少对环境的污染。
汽轮机原理
(2) 速度级和压力级 前面已经介绍级的概念，从结构上看，汽轮机的一个级 是有喷嘴（几个或整个圆周布置的喷嘴）和一列动叶片组合 起来的装置，从动作原理来看，就是能造成高速气流、能将 速度能转换成机械能，并产生推力对外做功的基本单元。级 可以分成压力级和速度级，简单介绍如下。 A 压力级 在可以利用的蒸汽能量很大的情况下，只有一个级不能 充分利用这些能量。这时，我们把由喷嘴和动叶片组成的级 串联在同一根轴上，将蒸汽的能量分别在若干个级中加以利 用。从结构来看，就是一列喷嘴和一列动叶片，其后又是一 列喷嘴和一列动叶片
B 支撑与滑销系统： 目的是承受汽缸重量， 并使汽缸在受热状况下按一定方向 进行膨胀。 C 喷嘴组和隔板： 喷嘴作用如前所述， 它是将蒸汽热能转化为动能的重要部 件； 隔板则使各组叶轮在单独的蒸汽室中运行， 达到热能的充 分利用。 D 汽封装置： 在汽缸两端、 叶轮和隔板处， 为避免动静部件碰撞而留有 间隙。 由于这些间隙前后压力差存在， 主轴通过间隙处必然有 漏气， 从而降低机组运行的经济性并造成损失。 汽封装置作用
汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式原动机。 来自锅炉或热网的 蒸汽，经脱扣节流法阀或事故切断阀、调速阀进入汽轮机， 依次高速流经一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而 膨胀作功推动汽轮机转子旋转，将蒸汽的动能转换成机械功。 这便是汽轮机简单的工作原理。汽轮机可按工作原理分为： 冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合式汽轮机。 首先，我们对这几类汽轮机的工作原理作一下介绍。 1.汽轮机的工作原理 (1) 冲动式汽轮机 冲动式汽轮机的最简单的结构如图 4 所示。叶轮上装配一圈 动叶片与喷嘴配合在一起，构成一个做功的简单机械。我们
汽轮机，又叫蒸汽透平，是用蒸气来做功的旋转式原动机。 来自锅炉或其它汽源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速流 过一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，推动汽 轮机转子旋转(将蒸汽的动能转换成机械功)，汽轮机又则带动电机 或压缩机、泵等负荷机旋转。 汽轮机按照热力过程分为: 1、凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮汽机中作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压 力比大气压低。 2、抽汽凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮机膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽从汽轮机中抽出 来，供给其它的蒸汽用户；其余蒸汽在后面级中作功后排入凝汽器。 二期的空气压缩机/增压机及发电机驱动透平就是抽汽凝汽式的。
汽轮机的工作原理
汽轮机的工作原理汽轮机是一种重要的能源转换设备，广泛应用于发电、航空、船舶等领域。
它通过将燃料的热能转换为机械能，再进一步转换为电能或动力。
下面将详细介绍汽轮机的工作原理。
1. 蒸汽产生：汽轮机是以水蒸气作为工作介质的，首先需要产生高温高压的蒸汽。
通常使用锅炉将水加热至高温并产生蒸汽。
锅炉内设有水冷壁，当燃料燃烧时释放热能，通过水冷壁传递给水，使水迅速升温并转化为蒸汽。
2. 压力增加：蒸汽经过锅炉后的压力通常较低，需要通过汽轮机的压缩与扩张过程来增加压力。
压缩过程中，燃气通过多级压缩器，逐级提高压力。
扩张过程中，蒸汽通过汽轮机的转子产生动能，将转子带动旋转，从而提取出热能。
3. 能量转换：汽轮机的核心部件是转子。
转子上装有多个叶片，当蒸汽通过叶片时，会改变叶片上蒸汽的动能和压力。
蒸汽逐渐扩张，动能转化为机械能，驱动转子旋转。
转子将机械能传递给发电机或其他设备，实现能量的转换。
4. 排放与循环：汽轮机在工作过程中会产生废气，其中包含大量的烟尘、二氧化碳等物质。
为了减少环境污染，需要经过处理以达到排放标准。
同时，为了提高能源利用率，汽轮机通常采用循环系统，将一部分废气重新引入锅炉再利用。
5. 效率与性能：汽轮机的工作效率通常由热效率和机械效率两部分组成。
热效率是指输入燃料能量中被转化为有用能量的比例，机械效率是指能量转换过程中传递到负载的比例。
提高汽轮机的效率是研发和设计的重要目标，可以通过改进叶片形状、降低内部损失等手段来实现。
6. 应用领域：汽轮机广泛用于发电厂，特别是火电厂，它们使用燃煤、燃油或其他能源来产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电。
此外，汽轮机也被用于航空领域，作为飞机的动力源。
船舶也使用汽轮机作为主要动力设备，提供推进力。
7. 发展趋势：随着科技的进步和对环境保护的要求，汽轮机在结构和材料上都在不断改进。
新型材料而例如高温合金的应用可以提高汽轮机的工作温度和效率。
另外，燃料技术的创新也为汽轮机的发展创造了更多可能，如采用天然气、生物质等作为燃料，减少对传统化石燃料的依赖。
汽轮机工作原理及用途
汽轮机工作原理及用途
汽轮机是一种利用高速流体动能转化为机械能的热力发动机。
其工作原理是通过循环流体（通常是蒸汽）在叶片上产生动力，并驱动轴传递机械能。
汽轮机的工作原理如下：
1. 气流进入汽轮机，并通过进气管道进入叶轮机组。
2. 叶轮机组由一组叶片构成，当气流通过叶片时，受到了力的作用，使得叶轮旋转。
3. 旋转的叶轮通过轴传递机械能，从而驱动其他设备，如发电机或涡轮泵。
4. 排出气流的废气经过排气管道排出汽轮机。
汽轮机具有多种用途，主要包括以下几个方面：
1. 发电：汽轮机是发电厂中常见的发电设备，通过与发电机联动，将机械能转化为电能，用于供应电力。
2. 动力：汽轮机用于推动各种类型的机械设备，如船舶、飞机和工业设备等。
3. 热能回收：汽轮机可以利用废热，如锅炉排出的高温废气，来驱动它们，从而提高能源利用效率。
4. 石油工业：汽轮机在石油加工过程中被广泛应用，在炼油厂中用于驱动压缩机和泵等设备。
5. 化工工业：汽轮机可用于化工厂中的各种过程，如提供压缩空气、提供动力等。
总之，汽轮机作为一种高效节能的发动机，被广泛应用于发电、动力和工业领域，为各种设备提供动力和能源。
汽轮机基础知识
汽轮机基础知识一、工作原理：汽轮机工作原理，简单的讲就是利用具有一定压力、温度的蒸汽进人汽轮机，驱动汽轮机旋转，输出轴功；在此过程中，将蒸汽的热能转化成机械转动的动能。
热能转化的多少，与蒸汽的焓值大小有关，即一定压力、温度的蒸汽，其焓值是一定的，单位是KJ/Kg，具体数值可查工程热力学焓值表或焓熵图，所以当汽轮机进汽、排汽参数一定时，进汽与排汽的焓值差既是每千克蒸汽的能量输出量，再乘以进汽量、汽轮机效率、机械效率，既是汽轮机的输出轴功率。
蒸汽焓值的大小，与其压力、温度有关，在目前使用的汽轮机参数范围内，压力或温度升高，其焓值也增加，所以当汽轮机输出功率一定时，进汽参数升高或排汽参数降低，汽轮机进汽量要减少；反之亦然。
若进汽、排汽参数一定，则进汽量增加意味着汽轮机输出功率增加；对于发电型机组，由于其运行转速是恒定的，进汽量增加，发电机输出功率也增加；而对于拖动型机组，进汽量增加时，会引起机组转速的增加，从理论上讲，若不考虑能量损失等因素，转速(n)的变化与其拖动设备的扬程（H）、流量(Q)、功率(N)有如下关系：n1/n2=H1/H2;(n1/n2)**2=Q1/Q2;(n1/n2)**3=N1/N2;对于拖动型机组，其设备及管道系统在设计时已基本定型，当设备负荷发生变化时，其流量变化必然引起系统压力的变化，而压力的变化是现场最易直接观测到的，系统压力的变化又引起汽轮机转速的变化，所以此时应及时调整汽轮机进汽量来维持转速，保持系统压力的稳定，故只要能够满足所驱动设备的负荷要求，汽轮机并不一定在额定转速下运行；汽轮机的设计在额定转速下运行其效率最佳，所以在机组选型时，应使所拖动的设备负荷近可能接近汽轮机设计功率，以提高系统的运转效率。
二、分类：汽轮机分类方式有多种，一般按热力系统方式分为凝汽式（N）、背压式（B）、抽凝式（C）、抽背式（CB），凝汽式机组一般用于发电厂进行发电，当用户具备固定的热用户和热负荷时，可根据热负荷的参数及负荷量选择背压式（B）、抽凝式（C）或抽背式（CB）机组。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理概述汽轮机是一种将燃料的热能转化为机械能的设备，被广泛应用于发电厂、石化工厂等工业领域。
它是基于热力学原理和动力学原理，通过将高温高压高速的气体经过涡轮机的转动从而产生动力。
本文将详细介绍汽轮机的工作原理。
工作原理汽轮机的工作原理可以简单分为三个主要过程：燃烧过程、膨胀过程和排气过程。
燃烧过程首先，燃料（通常是煤、天然气或原油）被送入燃烧室内与空气混合。
在燃烧室内，燃料和空气发生化学反应产生高温高压的气体，这些气体的温度可以达到数千摄氏度。
这个过程会释放出巨大的热能。
膨胀过程在燃烧过程中产生的高温高压气体被引导进入汽轮机中的高压涡轮机组。
高压涡轮轴与低压涡轮轴相连，形成一个旋转的连续轴，因此高压涡轮的转动会带动低压涡轮的转动。
通过这种轴的连续转动，气体的温度和压力会逐渐降低。
当气体通过涡轮机组时，涡轮叶轮的叶片会将高速气体的动能转化为机械能，从而带动涡轮叶片的转动。
涡轮机组的转动将通过轴将机械能传递给发电机或其他驱动装置，从而产生电力或工作力。
排气过程在膨胀过程中，由于燃料的能量已经被转化为机械能，气体的温度和压力都降低了。
最后，气体被排出汽轮机，通常会通过烟囱排放到大气中。
汽轮机类型根据汽轮机的旋转轴位置和工作流程，汽轮机可以分为以下几种类型：往复式汽轮机往复式汽轮机的转子以曲柄连杆机构为核心，类似于内燃机。
它适用于小型燃料供应场合，通常用于驱动小型发电机或水泵。
回转式汽轮机回转式汽轮机是目前最常用的汽轮机类型。
它的转子是以中心轴旋转的，可以根据需要设置多级涡轮驱动涡轮叶片。
自由涡轮汽轮机自由涡轮汽轮机是一种没有固定轴的旋转式汽轮机。
它通过自由涡轮旋转产生机械能，可以用于驱动飞机的涡喷发动机。
优势和应用汽轮机的工作原理使其具有以下优势和广泛应用：•高效性：汽轮机可以实现燃料的高效利用，对于燃煤发电厂而言，其热效率可以达到40%到50%。
•可靠性：汽轮机结构简单，运行稳定可靠，可以长时间连续运行。
汽轮机的基本工作原理是
汽轮机的基本工作原理是
汽轮机是一种热力机械装置，利用燃烧燃料产生的高温高压气体对涡轮进行推动，从而实现能量转换。
其基本工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 空气进气：空气通过进气管道进入汽轮机。
进气过程中需要经过滤芯等净化设备，以防止灰尘等杂质进入涡轮机。
2. 燃烧室燃烧：燃料通过喷嘴注入燃烧室，与空气混合并点燃。
在燃烧室中，燃料会释放出大量的热能，使得空气温度急剧升高，同时产生高压气体。
3. 涡轮扩能：高温高压气体进入涡轮，通过喷嘴喷射到涡轮叶片上，使得叶片转动。
涡轮通常由高压级和低压级组成，高压级通常较小，用于承受高温高压气体的冲击，而低压级较大，用于提供较大的转动力。
4. 工作介质排放：在叶片转动的过程中，高温高压气体的热能逐渐转换为机械能，驱动涡轮旋转。
同时，气体的温度和压力也随着逐渐降低。
转动完全后，气体会通过排气管道排放出汽轮机。
5. 动力输出：涡轮通过轴承和传动装置与发电机或其他负载相连，将机械能转化为电能或其它形式的有用动力输出。
通过上述过程，汽轮机将燃料燃烧释放的热能转化为机械能，
从而实现了能量转换，并广泛应用于发电厂、石化、航空航天等领域。
汽轮机工作原理__结构
汽轮机工作原理和结构1汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械图1冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴2汽轮机结构汽轮机主要由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套（过盈配合）在主轴上，并用键传递力矩。
图2套装转子结构1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
]
k 1 k
vcr
(
1 pcr k ) * p0
pcr p* 0
2 k 1
8
d 临界压力比
pcr 2 cr * ( ) p0 k 1
k k 1
（1－22）
对于过热蒸汽（k=1.3)则 cr=0.546; 对于饱和蒸汽（k =1.135 )则 cr =0.577 . 结论： 临界速度只与初参数和气体性质有关，与过程是否有损失无关。 临界压比只与气体性质有关。
汽（k=1.135) , =0.635。
结论： 在蒸汽性质和喷嘴出口面积确 定后，临界流量只与蒸汽滞止 初参数有关。
12
2，通过喷嘴的实际流量的计算
通过喷嘴的实际流量为：
c1 1 1 G An c1 1 An c1t 1t Gt nGt c1t 1t 1t 1 式中， n 1称为喷嘴流量系数。 t 对于过热蒸汽，取 n = 0.97；对于饱和蒸汽，取 n= 1.02。
k 1 p1 k（1－11） ) ] * p0
6
2，喷管出口的汽流实际速度 速度系数
c1 c1t
（通常取 = 0.97） 喷嘴出口的汽流实际速度为
c1 c1t
喷嘴损失
蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为 喷嘴损失： 1 2 1 2 2 * hnξ (C1t C1 ) C1t (1 2 ) (1 2 ) hn 2 2
考虑了流量系数之后，通过喷嘴的实际临界流量为： 对于过热蒸汽：
* * Gcr 0.647 An p0 0
对于饱和蒸汽：
* * Gcr 0.648 An p0 0
13
另外还可以用单一的计算公式表示：
* * G 0.648 An p0 0
(1---- 33 ）
其中，称为彭台门系数。
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口速度三角形。
15
（ 四） 蒸 汽 在 喷 嘴 斜 切 部 分 的 流 动
为了使喷嘴中流出的汽 流顺利进入动叶通道，在喷 嘴出口处必须有一段斜切部 分 , 如图 1--14 所示。这样， 实际喷嘴由两部分所组成： 一 部 分 是 渐 缩 部 分 ABEF ， AB 为最小截面处 。 另一部 分为斜切部分ABC。 由于斜切部分的存在，它将给 汽流产生影响。
h1t ---- 等熵过程膨胀的终态焓（J/kg )。
5
滞止焓值为：
* h0
1 2 h0 C0 h0 hc 0 2
* * * 根据相应的滞止参数 p0 、 v0 、 h有 0
c1t 2( h h1t ) 2h
* 0
* n
2k * * c1t p0 v0 [1 ( k 1
9
压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律
10
(三) 喷 嘴 流 量 计 算
1，喷嘴的理想流量 Gt 计算 喷嘴的理想流量 Gt 可用下式计算:
Gt An c1t 1t
( 1-23 )
式中， An ---- 喷嘴出口处截面积， (m^2) ;
c1t ---- 喷嘴出口处理想汽流速度，(m/s) ;
(一 ) 蒸汽在喷管中实现能量转换条件
1力学条件
cdc -vdp
dc>0 dp<0
2
2 几何条件
dA dc 2 ( Ma 1) A c
（1）M＜1时为亚音速流动，dA＜0，渐缩 （2）M＞1时为超音速流动，dA＞0，渐扩 （3）M=1时，dA=0，喉部 （4）M＜1——M＞1，为缩放（拉法尔） ( 1- 13 )
G / G cr
对于亚临界流动，<1,对于临界流动，=1。
只与喷嘴压力比和蒸汽的绝热指数有关系。
14
本小节课程的主要任务
具体学习:蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形。
要求掌握：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律，动叶进出口气流相对速度计算方法 及动叶进出口速度三角形
2 2 c1t 2( h0 h1t ) c0 2hn c0
或者为
k 1 k p1 2 2k c1t p 0 v0 1 c0 k 1 p0
c1t ----蒸汽流出喷嘴出口的理想速度（m / s )；
为减少喷嘴损失，L≮15-20mm。
7
3 喷嘴中汽流的临界状态
a 临界状态：截面气流速度＝当地音速 b 临界参数，用 C 临界压力
pcr 2k * * ccr kpcr vcr p0 v0 [1 ( * ) k 1 p0
* v0
k 1 k
pcr、 vcr、 ccr表示，其中
ccr为临界速度
3
(二) 喷管中气流速度的计算
1，喷管出口的汽流理想速度
根据能量方程式 ，
2 c0 c12 h0 q h1 W 2 2
W = 0，q = 0，不考虑能量损失
1 2 1 2 h0 c0 h1t c1t （1－14） 2 2
4
1，喷管出口的汽流理想速度 喷嘴出口汽流理想速度为
为喷嘴前后压力比。 p *0
11喷嘴流量曲线其来自界流量为：Gtcr An 2 k 1 * * * * k( ) p0 0 An p0 0 An k 1
k 1 * p( 0 1 --- 27 )
RT0*
式中，只与k值有关。对于过热蒸汽（k=1.3), =0.667；饱和蒸
* p1 k c1t若用（1---11)表示 ，又有 1t 0 ( * ) , 则上式为 p0 (1-25) 2 k 1
1t---- 喷 嘴 出 口 处理想密度， （ m^3 / k g ) 。
1
Gt An
称 n p1
2k * * k p0 0 ( n n k ) k 1
本小节课程的主要任务
具体学习:喷嘴出口气流速度的计算，喷管截面的变化规律，喷管流量的计算, 蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
要求掌握：喷嘴出口气流速度的计算、蒸汽在喷管斜切部分的流动规律
了解：喷管截面的变化规律，喷管流量的计算
难点：蒸汽在喷管斜切部分的流动规律。
1
第二节 汽轮机级的工作过程 一，蒸汽在喷管(喷嘴)中的流动