汽轮机的工作原理
汽轮机 工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是利用高速旋转的涡轮叶轮产生动能，以及转换流体内部能量的热机。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 压气过程：在汽轮机中，气体（通常为空气或燃气）首先被压缩，提高了气体的压力和温度。
这一步骤通常是通过压缩机来完成，压缩机使用机械或涡轮叶轮将气体压缩。
2. 加热过程：在压缩后，气体进一步加热，提高了其温度和内部能量。
加热通常是通过燃烧燃料来完成的，将燃料喷入到高温高压的燃烧室中，与压缩空气混合并燃烧。
3. 膨胀过程：在加热后，高温高压气体被引导到涡轮叶轮上，涡轮叶轮受到气流的冲击而开始旋转。
这一旋转运动在轴上带动涡轮产生动能，同时也消耗了气体的内部能量。
4. 输出功过程：涡轮带动的轴通过传动装置将旋转动能转变为有用功。
轴可以用来驱动发电机、涡轮泵或其他机械设备。
整个过程中，汽轮机通过将热能转化为机械能或电能，实现了能源转换的目的。
汽轮机的效率通常由其膨胀过程中的能量转化效率来决定，这也是优化设计与运行的关键所在。
汽轮机工作原理及构造
汽轮机工作原理及构造汽轮机是一种常用于发电厂和船舶动力系统中的热力机械设备。
它通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽的能量驱动涡轮机进行旋转，最终将旋转的动能转化为电能或机械动力。
本文将介绍汽轮机的工作原理及构造。
一、汽轮机的工作原理汽轮机的工作原理基于热力学循环和流体力学原理。
一般而言，汽轮机采用的热力学循环是朗肯循环，其主要由以下四个过程组成：压缩、加热、膨胀和冷却。
1. 压缩过程：冷凝器中的凝汽泵将凝结的蒸汽吸入压缩机中，通过压缩使其压力和温度升高。
2. 加热过程：高温高压的蒸汽进入到汽轮机的燃烧室中，其中的燃料燃烧产生高温高压的气体，使蒸汽进一步增加温度和压力。
3. 膨胀过程：高温高压的气体通过喷嘴喷射到涡轮机中，推动涡轮机旋转，由于涡轮机叶片的设计，气体内部的压力和温度降低。
同时，涡轮机的转动也将转动轴上的发电机或其他机械装置带动。
4. 冷却过程：膨胀后的蒸汽进入冷凝器，通过冷凝器中的冷却水吸热，使蒸汽冷凝成水，并回路循环。
二、汽轮机的构造汽轮机的主要构造包括压缩机、燃烧室、涡轮机和冷凝器等组成部分。
下面将对这些部分进行简要介绍。
1. 压缩机：压缩机通常是由多个级数的离心式或轴流式压缩机组成。
其主要作用是将低温低压的蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，为燃烧室提供所需的工作介质。
2. 燃烧室：燃烧室是燃烧燃料的地方，其设计可以使燃料尽量充分燃烧，并产生高温高压的气体。
不同类型的汽轮机有不同的燃烧室结构，常见的有环形燃烧室和燃气轮机中的燃烧室。
3. 涡轮机：涡轮机是汽轮机中最核心的部分，它是通过高温高压气体的推动而旋转，将热能转化为机械能。
涡轮机一般包括高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮接受来自燃烧室的高温高压气体推动，低压涡轮接受来自高压涡轮排出的低温低压气体推动。
4. 冷凝器：冷凝器是一个换热器，用于将膨胀后的蒸汽冷凝成水。
冷凝器通常通过冷却水来吸热，使蒸汽冷凝成水，并将冷凝后的水再次引入蒸汽循环中。
汽轮机工作原理
汽轮机工作原理
汽轮机是一种利用蒸汽能量来驱动转子旋转，从而产生功率的热力机械设备。
它是发电厂中最常见的发电装置之一，也被广泛应用于船舶和工业生产中。
汽轮机的工作原理主要包括蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环等几个基本过程。
首先，蒸汽进汽。
在汽轮机中，蒸汽由锅炉产生，经过调节阀进入汽轮机的高
压缸。
蒸汽进入高压缸后，通过喷嘴对转子产生冲击，推动转子旋转。
这一过程中，蒸汽的压力和温度都在不断下降，同时转子也在不断受到驱动。
接着是膨胀工作。
在高压缸中完成膨胀工作后的蒸汽，将进入中压缸和低压缸
依次进行膨胀工作，从而驱动汽轮机的转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度会不断降低，而转子则会不断受到推动。
然后是排汽。
当蒸汽完成了在汽轮机中的膨胀工作后，会被排出汽轮机，进入
凝汽器进行冷凝，最终变成液态水。
在凝汽器中，蒸汽和冷却水进行热交换，使蒸汽凝结成水，然后通过泵送回锅炉中继续循环使用。
最后是再循环。
在汽轮机工作中，为了提高效率和节能，通常会采用再循环系统。
再循环系统是将部分排汽重新加热后送回锅炉，再次转化为高温高压蒸汽，再次进入汽轮机中进行膨胀工作。
这样可以充分利用热能，提高汽轮机的热效率。
综上所述，汽轮机的工作原理是通过蒸汽的膨胀工作驱动转子旋转，从而产生
功率。
蒸汽进汽、膨胀工作、排汽和再循环是汽轮机工作过程中的基本环节。
汽轮机作为一种重要的动力装置，在工业生产和发电领域具有重要的应用价值，对其工作原理的深入理解和掌握，对于提高其效率和性能具有重要意义。
汽轮机的工作原理文档
汽轮机的工作原理一、力的冲动作用原理及反动作用原理1. 冲动作用原理由力学可知，当一个运动物体碰撞到另一个静止或运动速度比它低的物体时，就会因受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的运动物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。
冲动力的大小取决于运动物体的质量和碰撞前后的速度变化值。
物体质量越大，速度变化值越大；速度变化越大，冲动力也越大。
若阻碍运动的物体在此力的作用下，产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向的改变，产生了对动叶片的冲动力，推动叶轮旋转作功，将蒸汽的动能转变为转子旋转的机械能，这种利用冲动力的作功原理，称为冲动作用原理，如图1－1所示。
图1－1 单级冲动式汽轮机示意图1－转子；2－叶轮；3－动叶片；4－喷嘴 图1－2所示为一动叶片的工作示意图，如果用一个直立的平板，让高速汽流冲击到其表面上，平板由于受汽流的冲击作用而发生运动，但因在平板的表面附近产生了很大的扰动和涡流损失，如图1－2（a ）所示，使蒸汽中大量的有用能量得不到很好的利用，以致造成浪费。
所以经过大量的实践改进，现代的汽轮机叶片都做成弯曲形。
如要产生最大的作用力，就必须使蒸汽的喷射方向与动叶片的运动方向一致，然后再转一个1800方向流出动叶片，如图1－2（b ）所示。
蒸汽图1－2 冲动式汽轮机动叶片的分析图同样，高速蒸汽流冲击汽轮机叶片时，使叶片运动而做功，如图1－3所示。
蒸汽以速度c1流向一圆弧形动叶片，并能沿着平行于汽流的方向移动。
汽流进入由动叶片构成的圆弧形流道后，便沿内弧逐渐改变其流动方向，最后以速度c2流出流道。
当动叶片固定不动时，c2的方向恰与c1方向相反。
由于汽流沿圆弧形叶片壁面不断地改变方向作匀速圆周运动，因此每一个汽流微团都将产生一个离心力作用在叶片上，同时根据牛顿第三定律，动叶片也受到汽流微团给它的一个大小相等，方向相反的反作用力，在这里就是一个离心力。
汽轮机原理
一、汽轮机的概述
汽轮机是一种以水蒸汽为工质的回转式 原动机。将热能转变为机械能，为发电厂 提供机械能, 提供机械能,机械能又电能。具有工作过程 连续、平稳、转速高、尺寸小、重量轻、 功率大及效率高等优点，因此汽轮机已成 为热力发电厂中采用得最多的原动力。
汽轮机工作原理
它由喷嘴、动叶片、叶轮和 轴等基本部件组成。 具有一定压力和温度 的蒸气通入喷嘴后， 由于喷嘴截面形状 喷嘴中蒸汽膨胀加速， 其热能转换为动能
汽轮机调节保护系统
汽轮机是高温、高压、大功率高速旋转机械，转子的 惯性相对于汽轮机的驱动力矩很小。机组运行中一旦突然 从电网中解列甩去全部电负荷，汽轮机巨大的驱动力矩作 用在转子上，使转速快速飞升。如不及时、快速、可靠地 切除汽轮机的蒸汽供给，就会使转速超过安全许可的极限 转速，酿成毁机恶性事故。此外，机组运行中还存在低真 空、低润滑油压、振动大、差胀大等危及机组安全的故障。 因此，为保障汽轮机各种事故工况下的安全，除要求调节 系统快速响应和动作外，还设置保护系统，并在调节汽门 前设置主汽门。在事故危急工况下，保护系统快速动作， 使主汽门和调节汽门同时快速关闭，可靠地切断汽轮机的 蒸汽供给，使机组快速停机。
汽轮机调节保护系统
综合上述，汽轮机调节保护系统的任务 是：正常运行时，通过改变汽轮机的进汽 量，使汽轮机的功率输出满足发电机的负 荷，且使调节后的转速偏差在允许的范围 内；在危急事故工况下，快速关闭调节汽 门或主汽门，使机组维持空转或快速停机。
汽轮机的保护装置
为了保证汽轮机设备的安全运行，除调速 系统动作正确、可靠外，还必须设置一些 必要的保护装置，以能在调速系统和机组 发生事故时，及时动作，切断汽轮机的进 汽，迅速停机。这些保护装置主要有：自 动主汽门、超速保护装置、轴向位移、低 油压保护装置、低真空保护装置等。
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。
汽轮机工作原理及流程
汽轮机工作原理及流程一、简介汽轮机是一种将热能转化为机械能的旋转式动力机械，广泛应用于发电、化工、船舶等领域。
它利用高温高压蒸汽在汽轮机叶片上做功，带动转子旋转，从而输出动力。
汽轮机具有效率高、单机功率大、使用燃料范围广等优点。
二、工作原理汽轮机的工作原理主要包括冲动作用原理和反动作用原理。
1. 冲动作用原理当蒸汽进入汽轮机叶片通道时，蒸汽分子对叶片产生一定的冲动力，使叶片旋转。
这种冲动力是由于蒸汽在进入叶片通道时，因蒸汽温度和压力发生变化，蒸汽分子速度发生改变而产生的。
冲动作用原理适用于低速和中速汽轮机。
2. 反动作用原理当蒸汽进入汽轮机时，不仅对叶片产生冲动力，而且对整个汽轮机转子产生反作用力，推动转子旋转。
这种反作用力是由于蒸汽在叶片通道中充分膨胀，蒸汽分子速度增大而产生的。
反动作用原理适用于高速汽轮机。
三、流程汽轮机的工作流程主要包括启动过程和正常运行过程。
1. 启动过程启动过程是汽轮机从静止状态到额定转速运行的过程。
首先，需要建立蒸汽参数，使汽轮机具备足够的蒸汽动力。
然后，开启主汽阀，使蒸汽进入汽轮机，推动转子旋转。
随着转速的增加，蒸汽流量和压力逐渐增大，直到达到额定转速。
在启动过程中，需要对汽轮机的各个参数进行监控和调整，确保安全稳定的启动。
2. 正常运行过程正常运行过程中，汽轮机处于稳定的工作状态，蒸汽通过调节阀控制流量和压力，对汽轮机做功。
此时，蒸汽的能量得到充分的利用，转化为机械能输出。
汽轮机的运行参数需要进行实时监控和调整，以保证其稳定性和经济性。
如果遇到异常情况，需要进行及时的处理和修复，以防止事故的发生。
3. 停机过程停机过程是汽轮机从额定转速逐渐降低到静止状态的过程。
当需要停机时，首先关闭主汽阀，切断蒸汽供应，汽轮机的输出功率逐渐降低。
然后，通过调节凝汽器阀门，控制汽轮机的进水和出水，使汽轮机冷却。
随着时间的推移，汽轮机的转速逐渐降低，直到达到静止状态。
停机过程中，同样需要对汽轮机的各个参数进行监控和调整，确保安全稳定的停机。
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。
- 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)。
喷管：静叶栅固定不动，构成的蒸汽通道称为喷管。
动画演示：汽流冲动演示C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\汽流冲动演示\ 汽流冲动演示.flv
1. 级 内 能 量 转 换 过 程 ：
具有一定压力、温度的蒸 汽通过汽轮机的级时，首 先在静叶栅通道中得到膨 胀加速，将蒸汽的热能转 化为高速汽流的动能，然 后进入动叶通道，在其中 改变方向或者既改变方向 同时又膨胀加速，推动叶 轮旋转，将高速汽流的动 能转变为旋转机械能。
2.冲动作用原理
蒸汽在喷嘴中膨胀，压力降低，速度增加， 热能转变成动能，高速气流流经叶片时， 产生对叶片的冲动力，推动叶轮旋转做功。
在汽轮机中从喷管中流出的高速汽流冲击 在汽轮机的动叶上，受到动叶的阻碍，而 改变了其速度的大小和方向，同时汽流给 动叶施加了一个冲动力。
蒸汽质量越大，速度变化越大，则冲动力 就越大。
• 1）纯冲动级
• 通常把反动度m等于零的级称为纯冲动级。
纯冲动级的特点：
对于纯冲动级来说，W1=W2，P1=P2,Δht* =Δhn* 、Δhb = 0 、 m = 0；
动叶叶型几乎对称弯曲；
蒸汽在动叶栅中不膨胀只改变流动方向；
动叶进出口压力p相等，相对速度w也相等； 纯冲动级做功能力大，但效率低。
汽轮机级的工作原理
第一节 概述
• 1.概念：级是汽轮 机中最基本的做功 单元
• 2.组成：级由静叶 栅（喷管）和动叶 栅组成
一、冲动作用原理和反动作用原理
图1-1单级汽轮机结构图（立体图，结构图）
动叶栅：动叶按一定的距离和角度安装在叶轮上形 成动叶栅，并构成许多相同的蒸汽通道。
转子： 动叶栅装在叶轮上，与叶轮以及转轴组成汽 轮机的转动部分，称为转子
图1-2
反动力Fr 冲动力Fi
3.反动作用原理
蒸汽流经动叶片时发生膨胀，压力降低，速度增 加，汽流对动叶片产生一个由于加速而产生的反 动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用 下旋转做功。
由于汽流膨胀加速产生的作用力称为反动力。
随着反动力的产生，蒸汽在动叶栅中完成了两次 能量转换。
热能——动能——机械能
复 速 级：
采用最多的是同一叶轮上装有两列动叶片的双列速度 级，又称复速级。
2）带反动度的冲动级
为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的 反动度（ m = 0.05 0.20 ) ，这种级称为带反动 度的冲动级。
蒸汽的膨胀大部分在喷管中进行，只有一小部分 在动叶中进行
（ Δhb =5%~20%Δht* ）， 蒸汽作用在动叶栅上的力主要是冲动力，一小部
分是反动力。
C20/2一般较小）、 m = 0.5 ；
动叶叶型和喷管叶型相同；
蒸汽在动叶中的膨胀占整个级的膨胀的一 半；
作功的力中冲动力和反动力各占一半；
反动级的效率比冲动级高（最高），但作 功能力最小,仅为纯冲动级的1/4。
2.压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子的机械能的过程不同，还 把汽轮机的级分为压力级和速度级两种。 (1)压力级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过 程在级内只进行一次的级，称为压力级。这种级 在叶轮上只装一列动叶栅，故又称单列级。 压力级可以是冲动级，也可以是反动级。 (2)速度级：蒸汽的动能转换为转子的机械能的过 程在级内进行一次以上的级，称为速度级，速度 级可以是双列的和多列的。 速度级是冲动式的，但为了提高级的效率，都带 有一定的反动度。
冲动力
m
二、汽轮机级的反动度
1、汽轮机级的反动度
ΔhC0
Δht*—级的滞止理想 焓降， Δhn*—蒸汽在喷管 中的滞止理想焓降， Δhb—蒸汽在动叶中 的理想焓降。
反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降和蒸汽在 整个级中的理想滞止焓降之比。
Δhb
Δhb
反动度m=---------------- = --------
同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲 动力，后 者会对叶片产生一个反作用力，即 反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。
P1 C1 W1
动叶 P2 C2 W2
Fr
Fi
P2
P0
C2
C0
W2
P1
C1
W1
P2, Δhn≈Δhb≈0.5Δht（因为初速度
级 2.压力级和速度级 3.调节级和非调节级
1.冲动级和反动级
按蒸汽在动叶通道内的膨胀程度不同，即 反动度大小不同分为冲动级和反动级。
（1）冲动级： 冲动级又分为纯冲动级，带反动度的冲动
级。
当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通 道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而 产生离心力，离心力作用于叶片上，被称 为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的 机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道 时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。
4.动叶受到的合力
一般情况下，蒸汽在动叶通道中流动时， 一方面给动叶栅一个冲动力Fi的作用，另 一方面，在蒸汽动叶栅中继续膨胀，给动 叶栅一个反动力Fr的作用，这两个力的方 向都不与轮周方向一致。两个力的合力F作 用在动叶栅上，其在轮周方向上的分力Fu 使动叶栅旋转而产生机械功。
反动力
轮周力
Fz
带反动度的冲动级的特点：
w1＜w2，P1＞P2, Δhn＞Δhb，Δht ≠Δhn 、Δhb ≠ 0 、 m = 0.05 0.20；
动叶叶型由入口到出口略有收缩； 蒸汽在动叶栅中即膨胀又改变流动方向；
它的作功能力比反动级大比纯冲动级小、效率比 纯冲动级高。
（2）反动级：
通常把反动度m = 0.5的级称为反动级。 对于反动级来说，蒸汽在喷管和动叶通道的 膨胀程度相同。 当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，
Δhn*+ Δhb Δht*
Δhb= m Δht*
Δhn*=(1- m ) Δht*
m越大， Δhb越大，蒸汽在动叶内的膨胀 越大，蒸汽对动叶栅的反动力越大。
平均反动度m：动叶平均直径截面处的理 想焓降所确定的反动度。
三、汽轮机级的类型及特点
1.冲动级和反动级 冲动级又分为纯冲动级，带反动度的冲动