《汽轮机》课件八、级内损失和效率
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汽轮机经济运行课件.
边界层脱离点
无边界层脱离 （a）无涡流
边界层脱离 （b）有涡流
叶栅损失
1. 叶型损失 3）尾迹损失 在强度和工艺条件许可的情况下，应尽量减小出口边 的厚度，以减小尾迹损失。
叶栅损失
①进汽角的影响： 定义： 冲角=叶型进口角－汽流进口角
喷嘴： 0 g 0 动叶： 1g 1 为正时，正冲角 为负时，负冲角 1）冲角等于零时，叶栅损失最小； 2）正冲角的叶栅损失大于负冲角的叶栅损失。 设计工况时，汽流进口角和叶型进口角相等，叶栅损失最小
hp
G p
G p G
v1t
hi'
p Ap
0 2hn
p Ap c1 p
v1t z p
式中：z p —汽封齿数； p —汽封流量系数； Ap —汽封间隙面积， Ap d p p v1t—喷嘴出口处比容。
hi' —不含漏汽损失时级的有效焓降
hi' ht0 hn hb hl h hc 2
ec 3 1 w Be (1 e ) xa e 2
zntn 工作喷嘴所占弧长度 e 整个圆周长度 dm
ec Be
—护罩所占弧长与整周弧长之比 —与级型有关的系数，单列级取0.15，复速级取0.55
部分进汽损失
2.斥汽损失 由于动叶经过不装喷嘴弧段时，已充满停滞的蒸汽。当进 入喷嘴段时，高速汽流要排斥并加速停滞在汽道内的蒸汽，产 生损失。
叶轮摩擦损失
叶轮以3000rpm旋转时，与两侧的蒸汽摩擦带来的损失。
hf
Pf G
f
hf
E0
Pf Pt
式中：Pf －摩擦损失所消耗功率
无边界层脱离 （a）无涡流
边界层脱离 （b）有涡流
叶栅损失
1. 叶型损失 3）尾迹损失 在强度和工艺条件许可的情况下，应尽量减小出口边 的厚度，以减小尾迹损失。
叶栅损失
①进汽角的影响： 定义： 冲角=叶型进口角－汽流进口角
喷嘴： 0 g 0 动叶： 1g 1 为正时，正冲角 为负时，负冲角 1）冲角等于零时，叶栅损失最小； 2）正冲角的叶栅损失大于负冲角的叶栅损失。 设计工况时，汽流进口角和叶型进口角相等，叶栅损失最小
hp
G p
G p G
v1t
hi'
p Ap
0 2hn
p Ap c1 p
v1t z p
式中：z p —汽封齿数； p —汽封流量系数； Ap —汽封间隙面积， Ap d p p v1t—喷嘴出口处比容。
hi' —不含漏汽损失时级的有效焓降
hi' ht0 hn hb hl h hc 2
ec 3 1 w Be (1 e ) xa e 2
zntn 工作喷嘴所占弧长度 e 整个圆周长度 dm
ec Be
—护罩所占弧长与整周弧长之比 —与级型有关的系数，单列级取0.15，复速级取0.55
部分进汽损失
2.斥汽损失 由于动叶经过不装喷嘴弧段时，已充满停滞的蒸汽。当进 入喷嘴段时，高速汽流要排斥并加速停滞在汽道内的蒸汽，产 生损失。
叶轮摩擦损失
叶轮以3000rpm旋转时，与两侧的蒸汽摩擦带来的损失。
hf
Pf G
f
hf
E0
Pf Pt
式中：Pf －摩擦损失所消耗功率
《汽轮机原理》
b 高速夹带消耗功；
c 水珠速度低，打击叶栅背弧 d 过冷现象，凝结滞后
17
（2）解决办法 ：
a 采用去湿装置; 捕水槽、捕水室等， 以减少蒸汽中的水分。 b 提高叶片本身的抗 湿能力. 在动叶片进汽边背弧
加焊硬质合金、电火
花处理等。
18
(3) 经 验 公 式 ：
' △hx (1 x m )hu
△ht
Gt
G
hu'
式 中 ， G ------ 级 流量； kg/s
hu ' ------ 级的 轮周有效比焓降，kJ/kg ；
hu '＝ht* (hnξ hbξ hc2 hl h )
16
6 .
湿 汽 损 失
（1）产 生 原 因 ：
a 凝结，减少作功；
3 k1dxa f 2.3 10 sin 1ls 3
△h f f P t
级的理想功率
Pt
7
4， 部 分 进 汽 损 失
采用部分进汽，就产生了部分
进 汽 损 失 ， 由 “ 鼓 风” 损 失 和
“斥汽”损失两部分所组成的。 “鼓 风” 损 失 发生在不装喷嘴的弧段上，有停滞的蒸汽。 “ 斥 汽 损 失 ” 发生在装有喷嘴的进汽弧段内，有停滞蒸汽的动叶转到进汽 弧段时，从喷嘴出来的汽流吹这部分蒸汽。 在喷嘴 出口端 的A点存 在着漏 汽；而 在B 点 又存在 着抽吸 作用 减少部分进汽损失：增加部分进汽度。要选择合适的部分进汽度。
30
（2）沿叶高相对节距不同所引起的损失：
偏 离最 佳 的 相 对 节 距 ，造 成 效 率 下 降 。
（3） 轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失：
蒸汽动力系统：级内损失和级的相对内效率
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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减小动叶顶部漏汽损失δht的措施
➢在围带上安装径向汽封和轴向汽封，以减 少漏汽；
➢对无围带的动叶，可将动叶叶顶削尖以达 到汽封的作用；
➢尽量设法减小扭叶片顶部的反动度，使动 叶叶顶前后压差不致过大。
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
Page.22
华北电力大学校级核心课程加汽,轮ln机>原1理5mm
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2. 扇形损失δhθ
⑴形成原因
• 叶栅的相对节距t/b不是常数,而是从内径向外径 成正比例增加的，这样除了平均直径处的相对 节距为最佳外，其他各截面偏离最佳值，这就 带来了流动损失。
• 叶栅出口汽流在轴向间隙中存在着压力梯度，
即由内径向外径静压力逐渐增加，所以会产生
• 采用耐冲蚀性能强的叶片材料（如钛合金） • 在叶片进汽边背弧上镶焊硬质合金 • 对叶片表面镀铬，局部高频淬硬，电火花强化，
氮化等
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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大功率汽轮机中水珠运动轨迹和去湿装置
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
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级内损失及其机理
级内损失
机理
动叶顶部汽封示意图
华北电力大学校级核心课程 汽轮机原理
Page.23
⑸ 级的总漏汽损失δhδ
h hp ht
⑹ 反动级漏汽损失较冲动级大的原因
• 反动级内径汽封的漏汽量比冲动级的隔板漏汽 量大，主要是因为内径汽封的直径比隔板汽封 大，而汽封齿数又比较少；
• 反动级动叶前后的压差较大，其叶顶漏汽量相 当可观。
• 能保证获得级的最高相对内效率的速比是 设计时应考虑的速比，用(xa)’op表示
第一章 汽轮机级的工作原理-第五节 级内损失和级的相对内效率
第五节 级内损失和级的相对内效率一、级内损失除前面讨论的级内轮周损失即喷嘴损失n h δ、动叶损失b h δ和余速损失2c h δ之外，级内还有叶高损失l h δ、扇形损失h θδ、叶轮摩擦损失f h δ、部分进汽损失e h δ、漏汽损失h δδ和湿汽损失x h δ。
必须指出，并非各级都同时存在以上各项损失，如全周进汽的级中就没有部分进汽损失；采用转鼓的反动式汽轮机就不考虑叶轮摩擦损失；在过热蒸汽区域工作的级就没有湿汽损失；采用扭叶片的级就不存在扇形损失。
本节所讨论的各项级内损失，目前尚难以完全用分析法计算，多数是采用在静态和动态试验的基础上建立的经验公式计算。
随试验条件的不同，计算损失的公式也不同。
下面主要介绍国内计算级内损失的常用公式。
1．叶高损失l h δ叶高损失又称为端部损失，其产生的物理原因及影响因素在上节已经分析过。
它实质上是属于喷嘴和动叶的流动损失。
工程上为了方便．把它单独分出来计算。
叶高损失l h δ主要决定于叶高l 。
当叶片高度很高时，l h δ可以忽略不计。
叶高必须大于相对极限高度，否则l h δ将急剧增加。
叶高损失常用下列半经验公式计算：l h δ=u ah l ∆ （1.5.1）式中 a ——试验系数，单列级a =1.2（未包括扇形损失）或a =1.6（包括扇形损失），双列级a =2；u h ∆——不包括叶高损失的轮周有效比焓降，即u h ∆=0th ∆—n h δ—b h δ—2c h δ，/kJ kg ；l ——叶栅高度，单列级为喷嘴高度，双列级为各列叶栅的平均高度，mm 。
叶高损失也可以用以下半经验公式计算： l ξ=21ana x l （1.5.2）即 l h δ= l ξ0E （1.5.3） 式中 1a ——试验系数，单列级1a =9.9，双列级1a =27.6； n l ——喷嘴高度，mm 。
2．扇形损失h θδ汽轮机级中实际应用的是环列叶栅，如图1．5．1(a)所示。
《汽轮机》八、级内损失和效率
考虑了级内的各项损失之后，真正转变为轴功的焓降
级的相对内效率 i
级的有效焓降与级的理想能量之比
i
hi E0
E0
hn
hb
h
hvf
hp E0
ht
hx
(1 2 )hc2
级的内功率
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
不考虑余速利用
h-s图
Pf G
摩擦损失与 G成v 反比 ，高压级的摩擦损失大 低压级的小
摩擦损失与蒸汽流量成反比 ，小机组摩擦损失大
低负荷或空负荷，应监视排汽温度
（四）部分进汽损失
喷嘴连续部满整个圆周，这种进汽方式称为全周进汽
喷嘴布置在某个弧段内，这种进汽方式称为部分进汽 装有喷嘴的弧长与整个圆周之比，称为部分进汽度
e zntn
影响：均使级效率降低，影响汽轮机运行的经济性
（一）叶栅损失 喷嘴损失和动叶损失统称为叶栅损失 叶栅的几何参数
叶片的横截面形状称为叶型。其周线称为型线。
平均直径dm 、 叶片高度l 、 叶栅节距t、叶型宽度B、叶型弦长b
出口边厚度Δ、安装角 s、 s(叶栅额线与弦长之间的夹角)
叶型进口角 0g 、 1g（叶型中弧线在前缘点的切线与叶栅前额线之间的夹角 ）
（1）两个级的平均直径接近相等；
（2）下一级的喷嘴进汽方向应与上一级的动叶排汽方向一致；
余（速3不）能两被级利之用间的级距离应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。
（1）调节级； （2）级后有抽汽口的级； （3）部分进汽度和平均直径突然变化的级； （4）最末一级。
二、级的相对内效率和内功率
级的有效焓降 hi
采取的措施： 2 1
级的相对内效率 i
级的有效焓降与级的理想能量之比
i
hi E0
E0
hn
hb
h
hvf
hp E0
ht
hx
(1 2 )hc2
级的内功率
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
不考虑余速利用
h-s图
Pf G
摩擦损失与 G成v 反比 ，高压级的摩擦损失大 低压级的小
摩擦损失与蒸汽流量成反比 ，小机组摩擦损失大
低负荷或空负荷，应监视排汽温度
（四）部分进汽损失
喷嘴连续部满整个圆周，这种进汽方式称为全周进汽
喷嘴布置在某个弧段内，这种进汽方式称为部分进汽 装有喷嘴的弧长与整个圆周之比，称为部分进汽度
e zntn
影响：均使级效率降低，影响汽轮机运行的经济性
（一）叶栅损失 喷嘴损失和动叶损失统称为叶栅损失 叶栅的几何参数
叶片的横截面形状称为叶型。其周线称为型线。
平均直径dm 、 叶片高度l 、 叶栅节距t、叶型宽度B、叶型弦长b
出口边厚度Δ、安装角 s、 s(叶栅额线与弦长之间的夹角)
叶型进口角 0g 、 1g（叶型中弧线在前缘点的切线与叶栅前额线之间的夹角 ）
（1）两个级的平均直径接近相等；
（2）下一级的喷嘴进汽方向应与上一级的动叶排汽方向一致；
余（速3不）能两被级利之用间的级距离应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。
（1）调节级； （2）级后有抽汽口的级； （3）部分进汽度和平均直径突然变化的级； （4）最末一级。
二、级的相对内效率和内功率
级的有效焓降 hi
采取的措施： 2 1
汽轮机原理-汽轮机级内损失和级效率
一 . 级内损失
4. 部分进汽损失 he
（1） “鼓风”损失 发生在没有喷嘴叶片的 弧段内。动叶通过这一弧段时，要象鼓风机 一样把滞留在这一弧段内的蒸汽鼓到出汽边 而耗功。
（2）“斥汽损失” 发生在安装有喷嘴叶片的弧段内。动叶片由非工作 区进入工作区弧段时，动叶通道中滞留的蒸汽要靠工作区弧段中喷嘴喷 出的主流蒸汽将其吹出，要消耗轮周功。 另外，如图由于叶轮作高速旋转，这样，在喷嘴出口端的A点存在着漏 汽；而在B点又存在着抽吸作用，将一部分蒸汽吸入动叶通道，干扰主 流，同样会引起损失。这样就形成了斥汽损失 。
一 . 级内损失
2.扇形损失 h
（1）原因 环形叶片导致非平均直径处偏离设计工况 （2）计算式：
h E0 ( k J / k g )
பைடு நூலகம்
0.7( 1 )2
径高比 db / lb越 小 ，扇形损失越大
（3）办法 当 > 10 ~ 12 时 ， 级 应 该 采 用 等 截 面 直 叶 片 。等 截 面 直 叶 片 的 设 计 和 加 工 都 比 较 容 易 ， 但 存 在 着 扇 形 损 失 ； 当 <10的级， 则应采用扭 叶片 。
v1t
p Ap
2hn* v1t z p
（ 2）动叶顶漏汽量的计算
Gt
t AtCt
v2t
et (db
lb )t
v2t
2t ht*
11
2.6 汽轮机级内损失和级效率
一 . 级内损失
5.漏汽损失 h
（ 3）隔板损失计算
hp
Gp G
hi*
Ap An Z p
hn
（ 4 ）叶顶漏汽损失计算
4. 部分进汽损失 he
（1） “鼓风”损失 发生在没有喷嘴叶片的 弧段内。动叶通过这一弧段时，要象鼓风机 一样把滞留在这一弧段内的蒸汽鼓到出汽边 而耗功。
（2）“斥汽损失” 发生在安装有喷嘴叶片的弧段内。动叶片由非工作 区进入工作区弧段时，动叶通道中滞留的蒸汽要靠工作区弧段中喷嘴喷 出的主流蒸汽将其吹出，要消耗轮周功。 另外，如图由于叶轮作高速旋转，这样，在喷嘴出口端的A点存在着漏 汽；而在B点又存在着抽吸作用，将一部分蒸汽吸入动叶通道，干扰主 流，同样会引起损失。这样就形成了斥汽损失 。
一 . 级内损失
2.扇形损失 h
（1）原因 环形叶片导致非平均直径处偏离设计工况 （2）计算式：
h E0 ( k J / k g )
பைடு நூலகம்
0.7( 1 )2
径高比 db / lb越 小 ，扇形损失越大
（3）办法 当 > 10 ~ 12 时 ， 级 应 该 采 用 等 截 面 直 叶 片 。等 截 面 直 叶 片 的 设 计 和 加 工 都 比 较 容 易 ， 但 存 在 着 扇 形 损 失 ； 当 <10的级， 则应采用扭 叶片 。
v1t
p Ap
2hn* v1t z p
（ 2）动叶顶漏汽量的计算
Gt
t AtCt
v2t
et (db
lb )t
v2t
2t ht*
11
2.6 汽轮机级内损失和级效率
一 . 级内损失
5.漏汽损失 h
（ 3）隔板损失计算
hp
Gp G
hi*
Ap An Z p
hn
（ 4 ）叶顶漏汽损失计算
1.5 汽轮机级内损失和级效率
（叶片越长），扇形损失越大。 当>8～12时，级应该采用等截面直叶片。等 截面直叶片的设计和加工都比较容易，但存在着 扇形损失； 当<8～12的级，为适应汽流参数沿叶高的变 化则应采用扭叶片，避免扇形损失。
3、叶轮摩擦损失 （1）叶轮两侧及围带表面的粗糙度引起的摩 擦损失 叶轮在汽室中作高速旋转时，由于蒸汽粘性， 由叶轮表面至汽缸壁的间距上蒸汽微团的圆周速 度是不同的，即存在速度梯度，因此产生叶轮轮
面与蒸汽及蒸汽之间的摩擦。
3、叶轮摩擦损失 （2）子午面内的涡流运动 引起的损失 靠近叶轮轮面侧的蒸汽质点 随叶轮一起转动时，受到离心力
作用，沿径向向外流动。
靠近隔板处的蒸汽质点的旋
转速度小，自然要向旋转中心处
流动以保持蒸汽的连续性。于是， 在叶轮两侧的汽室中就形成了涡：
a1 2 l xa ln 即hl l E0
a1 ——试验系数。单列级=9.9，为双列级为27.6.
l n ——喷嘴高度。
2、扇形损失 由于汽轮机的叶栅是安装在叶轮上的，呈环形。
汽流参数和叶片几何参数（节距、进汽角）沿叶高是
变化的。
环形叶栅，图1.5.1，与直叶栅相比的特点：
(a)叶栅的相对节距不是常数，从内径向外径 成比例的增加，平均直径处为最佳，其它都偏离最佳 值，叶型损失系数都大于最小值，带入额外的流动损 失。
t 1t d b lb t 0.6 Gn 1 m 2t d nln sin 1
t
t
——动叶顶部间隙的流量系数
t ——动叶顶部的反动度
——动叶顶部的当量间隙
（4）叶顶漏汽损失计算
Gt ' ht hi Gl
经验公式计算：
1 z t ' ht hi 2 sin 1
3、叶轮摩擦损失 （1）叶轮两侧及围带表面的粗糙度引起的摩 擦损失 叶轮在汽室中作高速旋转时，由于蒸汽粘性， 由叶轮表面至汽缸壁的间距上蒸汽微团的圆周速 度是不同的，即存在速度梯度，因此产生叶轮轮
面与蒸汽及蒸汽之间的摩擦。
3、叶轮摩擦损失 （2）子午面内的涡流运动 引起的损失 靠近叶轮轮面侧的蒸汽质点 随叶轮一起转动时，受到离心力
作用，沿径向向外流动。
靠近隔板处的蒸汽质点的旋
转速度小，自然要向旋转中心处
流动以保持蒸汽的连续性。于是， 在叶轮两侧的汽室中就形成了涡：
a1 2 l xa ln 即hl l E0
a1 ——试验系数。单列级=9.9，为双列级为27.6.
l n ——喷嘴高度。
2、扇形损失 由于汽轮机的叶栅是安装在叶轮上的，呈环形。
汽流参数和叶片几何参数（节距、进汽角）沿叶高是
变化的。
环形叶栅，图1.5.1，与直叶栅相比的特点：
(a)叶栅的相对节距不是常数，从内径向外径 成比例的增加，平均直径处为最佳，其它都偏离最佳 值，叶型损失系数都大于最小值，带入额外的流动损 失。
t 1t d b lb t 0.6 Gn 1 m 2t d nln sin 1
t
t
——动叶顶部间隙的流量系数
t ——动叶顶部的反动度
——动叶顶部的当量间隙
（4）叶顶漏汽损失计算
Gt ' ht hi Gl
经验公式计算：
1 z t ' ht hi 2 sin 1
《汽轮机原理》讲稿第08章陈
二、暖管
冷态启动前，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、自动主汽门到 调节汽门间的导汽管道、高中压缸的主汽门，调节汽门等 的温度相当于室温，在启动过程中为了减小温差引起的热 应力和管道水击，在冲转前利用锅炉点火后的低温蒸汽， 对上述设备和管道进行预热，称为暖管。暖管时要控制蒸 汽温升速度，蒸汽温升速度过小将延长启动时间，蒸汽温 升速度太大会使热应力增大和造成强烈的水击，使管道振 动以致损坏管道和设备。锅炉的点火、升压和汽机的暖管 与疏水是同时进行的。 暖管应和管道的疏水操作密切配合，当蒸汽进入冷的管道 时，必然会急剧凝结，蒸汽凝结成水时放出汽化潜热，使 管壁受热而温度升高。如果这些凝结水不及时的从疏水管 路排除，当高速汽流从管道中通过时，便会发生水冲击引 起管道振动。若这些水被蒸汽带入汽轮机内，将发生水冲 击事故。
二、冲转蒸汽参数的选择
高压大容量汽轮机热态启动冲转时，应根据高压缸调速级 汽室和中压缸进汽室的金属温度选择适当的的主蒸汽温度 和再热蒸汽温度。一般都采用正温差启动，即蒸汽温度高 于金属温度。尽量不采用负温差启动。因为负温差启动时 蒸汽温度是低于金属温度的，转子和汽缸先被冷却，而后 又被加热，使转子和汽缸经受一次交变应力循环，从而增 加了机组的疲劳寿命损耗。因此一般都尽量不采用负温差 启动。 一般规定热态启动时新蒸汽温度应高于调节级上缸内壁 50～l00℃。为防止凝结放热，要求蒸汽过热度不低于 50℃，这样可以保证新蒸汽经调速汽门节流和喷嘴膨胀后 蒸汽温度仍不低于调节级的金属温度。
中压缸启动特点：
缩短启动时间 进汽时经过热器、
再热器两次加热，缩短了加热到预 定参数的时间
汽缸加热均匀 中压缸进汽，同
样冲转功率下焓降小，因此进汽量 大 转子提前越过低温脆性转变温度 有利于控制低压缸尾部温度水平， 有利于在空负荷或极低负荷下长时 间运行 不受高压缸热应力和胀差控制
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采取的措施： 2 1
(2)附面层分离时的涡流损失：
(3)尾迹损失：出口边有一定的厚度，形成两股气流拉扯现象，内耗 采取的措施：尽量减少出口边的厚度
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无涡流
有涡流
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200MW 静叶宽度仅为25mm
窄喷嘴焊接隔板为了增加强度，加 装导流筋
窄喷嘴焊接隔板的优点是喷嘴损失小。 导流筋增加汽流的阻力。
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根部反动度很小，根部吸汽 根部反动度合适，不吸不漏
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根部反动度为0.03~0.05
反动级：
漏汽损失大于冲动级：内径汽封直径大， 汽封齿数少
动叶前后压差大：叶顶漏汽量大
措施：径向轴向汽封 动叶顶部削薄 减小叶顶反动度
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告知
1.级内损失产生的原 因及采取的措施 2.相对内效率的计算 3.内功率的计算 4.h-s图的表示
基本知识
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1.相对内效率的计算 2.内功率的计算 3.减少损失的措施 4.了解叶片的结构
动叶就像鼓风机的叶片一样，将非工作区域的蒸汽从叶轮一侧鼓向另一侧， 从而消耗一部分有用功，造成损失
护罩装置:非进汽弧
2.斥汽损失：喷嘴排斥并加速停滞的蒸汽（进汽弧段内）
he hw hs
应尽量减少喷嘴组数
护罩
hw
0.41
edl1.5 u 3
100
hs
0.11 Bblb An
xa opu mht*
2.动叶顶部漏汽损失：可在围带 上安装径向汽封和轴向汽封,
无围带的动叶顶部削薄。
ht
h p
隔板漏汽
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叶顶损失
汽封节流原理 State Grid of China Technology College
选择合适的反动度 根部反动度较大根部漏汽
限制末级叶片排汽 湿度<12%~15% • 4 提高叶片抗冲蚀 能力
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（七）余速动能损失
hc2
c22 2
余速利用的条件： （1）两个级的平均直径接近相等； （2）下一级的喷嘴进汽方向应与上一级的动叶排汽方向一致； （3）两级之间的距离应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。
汽流冲角 （叶型进口角与汽流进口角之差）
0 0g 0
1 1g 1
0 正冲角 0 负冲角
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反动叶栅 State Grid of China Technology College
冲动叶栅
1.叶型损失 平面气流绕流叶栅产生的能量损失 叶栅内的压力分布不均匀，内弧的压力大于背弧的压力（离心力的原因） 进口段的压力下降较快，而后放慢。 斜切部分背弧的压力下降较快，可能低于出口压力，因此后面跟随扩压段， 将使附面层增厚，气流脱离，损失增加。 (1)附面层中的摩擦损失： 叶面粗糙，压力分布不均匀，附面层，加速较小的气流，附面层厚，摩擦大， 冲动叶栅损失大于反动叶栅损失。
2.轴向间隙
1 2 z
闭式轴向间隙 开式轴向间隙
z 1.5 ~ 2.0mm
闭式轴向间隙：过大，减少尾迹损失， 但是增加摩擦损失，存在最佳值
3.径向间隙 r 小：减少叶顶漏汽损失；
但不利于振动和热膨胀
r 0.5 ~ 1.5mm
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4.平衡孔
作用：主要是为了减少轴向推力 但是反动度不合适的话，会漏汽或吸汽
隔板漏汽量较小时，无平衡孔的级效率高 隔板漏汽量较大时，有平衡孔的级效率高
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有平衡孔 无平衡孔
5.窄喷嘴
高压部分，蒸汽压差较大，隔板很 厚，静叶高度很短，导致端部流动 损失增加，喷嘴效率降低。为此， 可以采用宽度较小的窄喷嘴焊接隔 板。
Pf
Ad 2 ( u )3 1
100 v2
h f
Pf G
摩擦损失与 G成v 反比 ，高压级的摩擦损失大 低压级的小
摩擦损失与蒸汽流量成反比 ，小机组摩擦损失大
低负荷或空负荷，应监视排汽温度
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（四）部分进汽损失
喷嘴连续部满整个圆周，这种进汽方式称为全周进汽
3.冲波损失：超音速气流，产生冲波，表现为叶型 损失。
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hn (1 2 )hn*
hb (1 2 )hb*
hl
1.6 lb
hu
（二）扇形损失
径高比
动叶平均直径与叶片高度之比称为径高比
db
lb
8 ~ 12 短叶片，该叶片多为等截面叶片 高压级
级的有效焓降与级的理想能量之比
i
hi E0
E0
hn
hb
h
hvf
hp E0hthx(1 2 )hc2级的内功率
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
不考虑余速利用
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h-s图
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三、级的某些结构对效率的影响
1.盖度
动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高
l
' b
ln
t
r
有利影响：减少叶顶漏汽损失 满足汽流径向扩散的要求 减少流动损失
不利影响：顶部和根部产生漩涡
t r
最佳盖度：叶顶漏汽损失和端部漩涡损失之和最小 State Grid of China Technology College
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漏汽
斥汽
无喷嘴 停滞蒸汽
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（五）漏汽损失 冲动级：
1.隔板漏气损失：加隔板汽封,在 喷嘴和动叶根部设轴向汽封, 在叶轮开平衡孔，选择合适的 反动度。
8 ~ 12 长叶片 低压级
1．圆周速度不同引起的损失：汽流冲击背弧或内弧 2．相对栅距不同引起的损失：最佳相对节距（平均直径处） 3．汽流径向流动引起的损失： c1较c0、c2要大得多，
受c1u离心力产生径向压力梯度的 影响，p1沿叶高是增加的，径向流动产生损失
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基本能力
轮周效率是衡量级内蒸汽流动过程中能量转换程度的重要指标。 但不是最终指标。
一、级内损失
定义：直接影响蒸汽状态的各种损失 种类：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、 摩擦 损失、部分进汽损失、漏汽损失和湿汽损失。 影响：均使级效率降低，影响汽轮机运行的经济性
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2.叶端损失：（叶高损失） 汽流通道由内弧，背弧和上下端面组成，叶型损失 是内弧和背弧的损失。上下端面由于蒸汽的粘性形 成附面层。上下两端面的速度较小，产生的离心力 不能抵消压差，产生二次流动，产生漩涡。 二次流损失与叶片高度密切相关，当叶片较长时， 二次流在上下两端面产生的漩涡对主流的影响较弱。 反之漩涡汇合并充满整个汽道，二次流剧增。二次 流损失又称为叶高损失。减小叶栅的平均直径增加 叶片高度，减小叶高损失。
总结
•级内损失产生的原因及采取的措施 •级的相对内效率 •级的有效焓降 •级的内功率
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任务训练
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
如何改变级的内功率？
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（六）湿汽损失---湿蒸汽区
水珠的膨胀速度大约是蒸汽膨胀速度的十分之一。
撞击动叶进口的背弧
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对喷嘴进口避免产生撞击， 扰乱主汽流
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降低排汽湿度措施 • 1 捕水装置 • 2 吸水缝空心喷嘴 • 3 采用中间再热，
切线 State Grid of China Technology College
扭曲叶片
叶片作成沿叶高变化的变截面叶片， 以适应圆周速度和汽流参数沿叶高变化的规律
h
0.7( lb db
)2
E0
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（三）摩擦损失
产生的原因：粘滞性，速度梯度 径向涡流
余速不能被利用的级
（1）调节级； （2）级后有抽汽口的级； （3）部分进汽度和平均直径突然变化的级； （4）最末一级。
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(2)附面层分离时的涡流损失：
(3)尾迹损失：出口边有一定的厚度，形成两股气流拉扯现象，内耗 采取的措施：尽量减少出口边的厚度
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无涡流
有涡流
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200MW 静叶宽度仅为25mm
窄喷嘴焊接隔板为了增加强度，加 装导流筋
窄喷嘴焊接隔板的优点是喷嘴损失小。 导流筋增加汽流的阻力。
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根部反动度很小，根部吸汽 根部反动度合适，不吸不漏
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根部反动度为0.03~0.05
反动级：
漏汽损失大于冲动级：内径汽封直径大， 汽封齿数少
动叶前后压差大：叶顶漏汽量大
措施：径向轴向汽封 动叶顶部削薄 减小叶顶反动度
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告知
1.级内损失产生的原 因及采取的措施 2.相对内效率的计算 3.内功率的计算 4.h-s图的表示
基本知识
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1.相对内效率的计算 2.内功率的计算 3.减少损失的措施 4.了解叶片的结构
动叶就像鼓风机的叶片一样，将非工作区域的蒸汽从叶轮一侧鼓向另一侧， 从而消耗一部分有用功，造成损失
护罩装置:非进汽弧
2.斥汽损失：喷嘴排斥并加速停滞的蒸汽（进汽弧段内）
he hw hs
应尽量减少喷嘴组数
护罩
hw
0.41
edl1.5 u 3
100
hs
0.11 Bblb An
xa opu mht*
2.动叶顶部漏汽损失：可在围带 上安装径向汽封和轴向汽封,
无围带的动叶顶部削薄。
ht
h p
隔板漏汽
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叶顶损失
汽封节流原理 State Grid of China Technology College
选择合适的反动度 根部反动度较大根部漏汽
限制末级叶片排汽 湿度<12%~15% • 4 提高叶片抗冲蚀 能力
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（七）余速动能损失
hc2
c22 2
余速利用的条件： （1）两个级的平均直径接近相等； （2）下一级的喷嘴进汽方向应与上一级的动叶排汽方向一致； （3）两级之间的距离应尽可能小，而且在此间隙内汽流不发生扰动。
汽流冲角 （叶型进口角与汽流进口角之差）
0 0g 0
1 1g 1
0 正冲角 0 负冲角
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反动叶栅 State Grid of China Technology College
冲动叶栅
1.叶型损失 平面气流绕流叶栅产生的能量损失 叶栅内的压力分布不均匀，内弧的压力大于背弧的压力（离心力的原因） 进口段的压力下降较快，而后放慢。 斜切部分背弧的压力下降较快，可能低于出口压力，因此后面跟随扩压段， 将使附面层增厚，气流脱离，损失增加。 (1)附面层中的摩擦损失： 叶面粗糙，压力分布不均匀，附面层，加速较小的气流，附面层厚，摩擦大， 冲动叶栅损失大于反动叶栅损失。
2.轴向间隙
1 2 z
闭式轴向间隙 开式轴向间隙
z 1.5 ~ 2.0mm
闭式轴向间隙：过大，减少尾迹损失， 但是增加摩擦损失，存在最佳值
3.径向间隙 r 小：减少叶顶漏汽损失；
但不利于振动和热膨胀
r 0.5 ~ 1.5mm
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4.平衡孔
作用：主要是为了减少轴向推力 但是反动度不合适的话，会漏汽或吸汽
隔板漏汽量较小时，无平衡孔的级效率高 隔板漏汽量较大时，有平衡孔的级效率高
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有平衡孔 无平衡孔
5.窄喷嘴
高压部分，蒸汽压差较大，隔板很 厚，静叶高度很短，导致端部流动 损失增加，喷嘴效率降低。为此， 可以采用宽度较小的窄喷嘴焊接隔 板。
Pf
Ad 2 ( u )3 1
100 v2
h f
Pf G
摩擦损失与 G成v 反比 ，高压级的摩擦损失大 低压级的小
摩擦损失与蒸汽流量成反比 ，小机组摩擦损失大
低负荷或空负荷，应监视排汽温度
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（四）部分进汽损失
喷嘴连续部满整个圆周，这种进汽方式称为全周进汽
3.冲波损失：超音速气流，产生冲波，表现为叶型 损失。
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hn (1 2 )hn*
hb (1 2 )hb*
hl
1.6 lb
hu
（二）扇形损失
径高比
动叶平均直径与叶片高度之比称为径高比
db
lb
8 ~ 12 短叶片，该叶片多为等截面叶片 高压级
级的有效焓降与级的理想能量之比
i
hi E0
E0
hn
hb
h
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hp E0hthx(1 2 )hc2级的内功率
Pi
Gh
*
ti
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3600
不考虑余速利用
State Grid of China Technology College
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三、级的某些结构对效率的影响
1.盖度
动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高
l
' b
ln
t
r
有利影响：减少叶顶漏汽损失 满足汽流径向扩散的要求 减少流动损失
不利影响：顶部和根部产生漩涡
t r
最佳盖度：叶顶漏汽损失和端部漩涡损失之和最小 State Grid of China Technology College
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漏汽
斥汽
无喷嘴 停滞蒸汽
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（五）漏汽损失 冲动级：
1.隔板漏气损失：加隔板汽封,在 喷嘴和动叶根部设轴向汽封, 在叶轮开平衡孔，选择合适的 反动度。
8 ~ 12 长叶片 低压级
1．圆周速度不同引起的损失：汽流冲击背弧或内弧 2．相对栅距不同引起的损失：最佳相对节距（平均直径处） 3．汽流径向流动引起的损失： c1较c0、c2要大得多，
受c1u离心力产生径向压力梯度的 影响，p1沿叶高是增加的，径向流动产生损失
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基本能力
轮周效率是衡量级内蒸汽流动过程中能量转换程度的重要指标。 但不是最终指标。
一、级内损失
定义：直接影响蒸汽状态的各种损失 种类：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、 摩擦 损失、部分进汽损失、漏汽损失和湿汽损失。 影响：均使级效率降低，影响汽轮机运行的经济性
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2.叶端损失：（叶高损失） 汽流通道由内弧，背弧和上下端面组成，叶型损失 是内弧和背弧的损失。上下端面由于蒸汽的粘性形 成附面层。上下两端面的速度较小，产生的离心力 不能抵消压差，产生二次流动，产生漩涡。 二次流损失与叶片高度密切相关，当叶片较长时， 二次流在上下两端面产生的漩涡对主流的影响较弱。 反之漩涡汇合并充满整个汽道，二次流剧增。二次 流损失又称为叶高损失。减小叶栅的平均直径增加 叶片高度，减小叶高损失。
总结
•级内损失产生的原因及采取的措施 •级的相对内效率 •级的有效焓降 •级的内功率
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任务训练
Pi
Gh
*
ti
Dh *t i
3600
如何改变级的内功率？
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（六）湿汽损失---湿蒸汽区
水珠的膨胀速度大约是蒸汽膨胀速度的十分之一。
撞击动叶进口的背弧
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对喷嘴进口避免产生撞击， 扰乱主汽流
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降低排汽湿度措施 • 1 捕水装置 • 2 吸水缝空心喷嘴 • 3 采用中间再热，
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扭曲叶片
叶片作成沿叶高变化的变截面叶片， 以适应圆周速度和汽流参数沿叶高变化的规律
h
0.7( lb db
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E0
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（三）摩擦损失
产生的原因：粘滞性，速度梯度 径向涡流
余速不能被利用的级
（1）调节级； （2）级后有抽汽口的级； （3）部分进汽度和平均直径突然变化的级； （4）最末一级。
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