电厂汽轮机原理及系统第一章第二节
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汽轮发电机组机培训课件
转变成机械功全过程的基本单元。
➢ 单级汽轮机用来拖动油泵或给水泵 ➢ 复速级汽轮机即双列汽轮机 ➢ 随着汽轮机越来越趋向高温、高压、大功率，单机汽轮机等已不能满足工
业的需求，所以多级汽轮机就应运而生，下边所讲的汽轮机都是多级汽轮机 。
汽轮发电机组机培训
7
第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
➢ 1、工作原理：蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向 喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶轮旋转（蒸 汽的动能转变成转子的旋转机械能）并拖动风机或发电机旋转。
➢ 2、特点 ：功率大、转速高、效率高、运行平稳、使用寿命长
汽轮发电机组机培训
6
第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
汽轮机及中间再热式汽轮机
汽轮发电机组机培训
8
第二章 汽轮机本体 第一节 汽轮机的基本概念及分类
• 6、按汽轮机的用途分 • 电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机 • 工业汽轮机：用来带动水泵、油泵、鼓风机等的汽轮机 • 船用汽轮机：作为船舶的动力装置，用以推动螺旋桨 • 7、按进气压力分 • 低压气轮机：新蒸汽压力 1.2—1.5Mpa • 中压汽轮机：新蒸汽压力 2—4Mpa • 次高压汽轮机：新蒸汽压力 5—6Mpa • 高压汽轮机：新蒸汽压力 6—10Mpa • 超高18Mpa • 超亚临界汽轮机：新蒸汽压力 大于22.17Mpa
汽轮发电机组机培训
2
汽轮机的基本概念
➢ 汽轮机铸造业之所以能够迅速发展是因为： ➢ 它的热效率高，凝汽式汽轮机组的综合热效率达40%，供
热机组热效率可达80％。 ➢ 汽轮机是连续工作的回旋机械，它可已具有较大的功率。 ➢ 机组运行平稳，事故率较低，一般可保持3年左右大修，
➢ 单级汽轮机用来拖动油泵或给水泵 ➢ 复速级汽轮机即双列汽轮机 ➢ 随着汽轮机越来越趋向高温、高压、大功率，单机汽轮机等已不能满足工
业的需求，所以多级汽轮机就应运而生，下边所讲的汽轮机都是多级汽轮机 。
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7
第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
➢ 1、工作原理：蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向 喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶轮旋转（蒸 汽的动能转变成转子的旋转机械能）并拖动风机或发电机旋转。
➢ 2、特点 ：功率大、转速高、效率高、运行平稳、使用寿命长
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6
第二章 汽轮机本体
第一节 汽轮机的基本概念及分类
汽轮机及中间再热式汽轮机
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8
第二章 汽轮机本体 第一节 汽轮机的基本概念及分类
• 6、按汽轮机的用途分 • 电站汽轮机：用来发电或热电联产的汽轮机 • 工业汽轮机：用来带动水泵、油泵、鼓风机等的汽轮机 • 船用汽轮机：作为船舶的动力装置，用以推动螺旋桨 • 7、按进气压力分 • 低压气轮机：新蒸汽压力 1.2—1.5Mpa • 中压汽轮机：新蒸汽压力 2—4Mpa • 次高压汽轮机：新蒸汽压力 5—6Mpa • 高压汽轮机：新蒸汽压力 6—10Mpa • 超高18Mpa • 超亚临界汽轮机：新蒸汽压力 大于22.17Mpa
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2
汽轮机的基本概念
➢ 汽轮机铸造业之所以能够迅速发展是因为： ➢ 它的热效率高，凝汽式汽轮机组的综合热效率达40%，供
热机组热效率可达80％。 ➢ 汽轮机是连续工作的回旋机械，它可已具有较大的功率。 ➢ 机组运行平稳，事故率较低，一般可保持3年左右大修，
汽轮机液压调节系统.
汽轮机液压调节系统目录第一章系统介绍第二章 EH系统第一节概述第二节主要技术参数第三节供油系统第四节执行机构第五节危急遮断系统第六节检修工艺第七节EH系统的故障及处理第三章主汽阀和调速汽阀第一节概述第二节高压主汽阀第三节高压调节汽阀第四节中压主汽阀第五节中压调节阀第六节故障及处理方法第四章保安系统第一节保安系统第二节危急遮断器第三节危急遮断油门第四节手动停机解脱阀第五节注油压出试验第一章系统介绍一、要求汽轮机运行对调节系统的要求是：当外部系统负荷不变时，保持供电的频率不变；当外部系统负荷变化时，迅速改变汽轮机组的功率，使其与系统的变化相适应，维持供电频率在允许范围内变化（一次调频）；当供电频率超出或将要超出允许变化范围时，应能将其调整至变化范围之内（二次调频）；当机组甩负荷时，保证机组动态转速不超过最大允许值（3300）；能适应机组各种启动、停机工况，并在设备故障时限制机组的负荷。
1、机组启动特点及对调节的要求机组启动采用中压缸冲转启动方式，当机组负荷达到额定功率的20时，中压调节阀的开度为100，当机组负荷大于额定功率的20时，中压调节阀保持全开状态。
当负荷达到额定功率的15时，高压缸调节阀开始打开，在三个高压缸调节阀全开时，负荷达到额定功率的35左右，在负荷为额定功率的35-91时，机组滑压运行，高压调节阀保持三个全开；当负荷大于额定功率的91时，机组转入定压运行，第四个调节阀逐渐开大，直至额定负荷。
2、参加调频为使机组能参加一次调频，在定压运行范围内当供电频率变化时调整调节阀的开度；在滑压运行时，当外系统负荷变化，能调整进汽参数，以使机组功率与外负荷相适应。
为使机组能参加二次调频，调节系统内设置类似同步器的机构，通过它可人为的改变调速汽门的开度或蒸汽压力。
二、组成和功能电液调节系统由电子调节装置和液压执行机构两部分组成。
调节装置根据机组运行状态和外系统负荷变化的要求发出调节信号，经调节、放大，转换成可变的控制电流，送至电动液压放大器，转换成液压控制信号，经过油动机的二次液压放大，控制调节阀的开度。
汽轮机原理第一章课件
c1t
1 p1 kk 2k 0 0 p0 v0 [1 ( 0 ) ] k 1 p0 k 1 2k 0 0 p0 v0 (1 n k ) k 1
0 h Δhn
Δhn
1 1t
p1
式中： n
p1 0 p0
喷嘴压比
s
一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
（一）喷嘴出口汽流速度
（2）喷嘴实际出口速度：
三. 级的类型和特点
带反动度的冲动级（冲动级）
在冲动级中带少量反动度
特点：
m 0.05 ~ 0.30
①蒸汽主要在喷嘴中膨胀，小部分在 动叶中膨胀； ②作用力：主要是冲动力； ③作功能力大，级所承担的滞止理想 焓降较大，效率有所提高； ④喷嘴：渐缩喷嘴；动叶：汽道横截 面沿汽流方向有所收缩； 实际的冲动级汽轮机都是带反动度 的冲动级，应用广泛。
u
ห้องสมุดไป่ตู้
db n
u －动叶平均直径处的圆周速度 60 c －喷嘴出口速度（动叶进口绝对 w1 c12 u 2 2uc1 cos 1 1 速度 ）
c1 sin 1 1 arcsin w1
w1 －动叶进口的相对速度
c2－动叶出口的相对速度 2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2 w2－动叶出口绝对速度 w2 sin 2 2 arcsin c2
2、压力级和速度级
（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。 （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。
3、调节级和非调节级
（1）调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调 节的第一级。 （2）非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以 全周进汽，也可以部分进汽。
1 p1 kk 2k 0 0 p0 v0 [1 ( 0 ) ] k 1 p0 k 1 2k 0 0 p0 v0 (1 n k ) k 1
0 h Δhn
Δhn
1 1t
p1
式中： n
p1 0 p0
喷嘴压比
s
一、蒸汽在喷嘴中的膨胀过程
（一）喷嘴出口汽流速度
（2）喷嘴实际出口速度：
三. 级的类型和特点
带反动度的冲动级（冲动级）
在冲动级中带少量反动度
特点：
m 0.05 ~ 0.30
①蒸汽主要在喷嘴中膨胀，小部分在 动叶中膨胀； ②作用力：主要是冲动力； ③作功能力大，级所承担的滞止理想 焓降较大，效率有所提高； ④喷嘴：渐缩喷嘴；动叶：汽道横截 面沿汽流方向有所收缩； 实际的冲动级汽轮机都是带反动度 的冲动级，应用广泛。
u
ห้องสมุดไป่ตู้
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u －动叶平均直径处的圆周速度 60 c －喷嘴出口速度（动叶进口绝对 w1 c12 u 2 2uc1 cos 1 1 速度 ）
c1 sin 1 1 arcsin w1
w1 －动叶进口的相对速度
c2－动叶出口的相对速度 2 c2 w2 u 2 2uw2 cos 2 w2－动叶出口绝对速度 w2 sin 2 2 arcsin c2
2、压力级和速度级
（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。 （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。
3、调节级和非调节级
（1）调节级：通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调 节的第一级。 （2）非调节级：通流面积能不随负荷改变的级，可以 全周进汽，也可以部分进汽。
第1章 汽轮机原理
hb hb m 0 0 ht hn hb
⒊ 讨论
⑴ 由于h-s图上等压线沿比熵增方向发散,故严格说,
0 hn hb ht0
但由于喷嘴损失很小，因此在使用中常认为 ⑵ Ωm越大，△hb越大，则蒸汽对动叶栅的反动力也越 大； ⑶ 反动度Ω沿动叶高度是不相同的 对于较短的直叶片级，用平均反动度Ωm表示，可 不计反动度沿动叶高度的变化； 对于长叶片级，在计算不同截面时，必须用相应 截面的反动度。
反动度 纯冲动级 反动级 冲动级 Ωm=0 Ωm=0.5 Ωm=0.05～0.3 结构特点 隔板叶轮型 转鼓型 隔板叶轮型
做功能力 （焓降）
较高 最低 较低
效率 较低 最高 较高
复速级
Ωm=0.05～0.3
隔板叶轮型
最高
最低
六、级的简化一元流模型和基本方程式 ⒈ 简化的一元流模型 基本假设：
① ② ③ ④ 流动是稳定的 流动是绝热的 流动是一元的 工质是理想气体
⒉ 汽轮机级的受力分析:
P7图1.1.1-1.1.2所示
⑴ 从喷嘴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。 ⑵ 蒸汽在动叶通道内膨胀加速，离开动叶通道时，给动叶 一个与汽流运动方向相反的作用力，这个力即为反动力。 ⑶ 一般情况下，蒸汽在动叶通道内流动时，一方面给动叶 栅一个冲动力Fi的作用，另一方面，在动叶通道内继续膨 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。 注意：冲动力的大小主要取决于单位时间内通过动叶通 道的蒸汽质量及其速度的变化，蒸汽质量越大，速度变化 越大，则冲动力越大。
汽轮机-调节系统
对象特性对动态特性的影响： 转子时间常数: 转子在额定驱动力矩下，转速由0上升到额
定转速所需的时间 中间容积时间常数：以额定工况进汽量向中间容积充汽，
使其空间中的蒸汽比容达到额定状态比容所需的时间 调节系统特性对动态特性的影响： 速度变动率： δ增大，则波动时间缩短，波动幅度减
小，但飞升转速提高。 滞缓率：越小越好 油动机时间常数：增大，则抗内扰能力提高，但飞升转速
摩擦阻力矩
随转子转速的增加而增大
同步发电机特性
同步发电机的端电压决定于无功功率，频率决 定于有功功率。
无功功率决定于励磁，有功功率决定于原动机 的功率。
故电网的电压调节归励磁系统，频率调节归汽 轮机的功率控制系统。
汽轮机的主蒸汽系统简化结构
Ｓ
电
自
动
动
主
主
汽
汽
门
Байду номын сангаас
门
汽轮机
调 节 汽 门
力小 满负荷防止过载，静态特性曲 n2
线也较陡
带基本负荷的机组，在额定负
荷下陡一些，调峰机组特性曲
P
线较平
同步器的作用
同启 控动步制时器汽:外轮界机负进荷汽不量变，,能够改变调节nn阀1 开度的机构
控制升速过程中转速，
n2
创造并网条件。
并网带负荷后
当外界负荷大幅度波动时，调整同步器位置能 P 改变调节系统静态特性曲线（平移），使机组
一、设置调节系统的原因：
供电品质：电压，频率，相位 频率的稳定取决于原动机出力和电网负载
的平衡。 维持频率的稳定要求：原动机出力＝负载 汽轮机出力在运行中必须能根据负载要求
进行调整。
定转速所需的时间 中间容积时间常数：以额定工况进汽量向中间容积充汽，
使其空间中的蒸汽比容达到额定状态比容所需的时间 调节系统特性对动态特性的影响： 速度变动率： δ增大，则波动时间缩短，波动幅度减
小，但飞升转速提高。 滞缓率：越小越好 油动机时间常数：增大，则抗内扰能力提高，但飞升转速
摩擦阻力矩
随转子转速的增加而增大
同步发电机特性
同步发电机的端电压决定于无功功率，频率决 定于有功功率。
无功功率决定于励磁，有功功率决定于原动机 的功率。
故电网的电压调节归励磁系统，频率调节归汽 轮机的功率控制系统。
汽轮机的主蒸汽系统简化结构
Ｓ
电
自
动
动
主
主
汽
汽
门
Байду номын сангаас
门
汽轮机
调 节 汽 门
力小 满负荷防止过载，静态特性曲 n2
线也较陡
带基本负荷的机组，在额定负
荷下陡一些，调峰机组特性曲
P
线较平
同步器的作用
同启 控动步制时器汽:外轮界机负进荷汽不量变，,能够改变调节nn阀1 开度的机构
控制升速过程中转速，
n2
创造并网条件。
并网带负荷后
当外界负荷大幅度波动时，调整同步器位置能 P 改变调节系统静态特性曲线（平移），使机组
一、设置调节系统的原因：
供电品质：电压，频率，相位 频率的稳定取决于原动机出力和电网负载
的平衡。 维持频率的稳定要求：原动机出力＝负载 汽轮机出力在运行中必须能根据负载要求
进行调整。
汽轮机原理-1-3
等
三、蒸汽作用在动叶上的作用力
¾蒸汽受力 v Fp
+
v Fb
=
mav
=
m cr2 − cv1 τ
= G(cv2
− cv1 )
¾叶片受力 −
v Fb
=
v Fp
− mav
=
v Fp
− m cr2 − cv1 τ
=
v Fp
+ G(cv1
− cv2 )
¾轮周力 Fu = G(c1 cosα1 + c2 cosα 2 )
¾按热力特性分类 ¾凝汽式 ¾背压式 ¾调节抽汽式 ¾抽汽背压式 ¾中间再热式 ¾混压式
汽轮机的分类
¾ 按主蒸汽压力分类 ¾ 低压： 0.12~1.5MPa ¾ 中压：2~4MPa ¾ 高压：6~10MPa ¾ 超高压：12~14MPa ¾ 亚临界压力：16~18MPa ¾ 超临界压力：>22.1MPa ¾ 超超临界压力：>32(27)MPa
6～10％﹐许多国家常用的单机功率为300～600兆瓦。
¾ 汽轮机发展方向
增大单机功率 提高热经济性
¾ 增大单机功率 ¾ 提高初参数，降低终参数 ¾ 采用一次中间再热 ¾ 采用燃汽—蒸汽联合循环 ¾ 采用集中控制 ¾ 发展核能电站汽轮机
汽轮机发展方向
三、汽轮机的分类
¾ A.按级数分 ¾ B.按工作原理分 ¾ C.按热力特性分 ¾D. 按进汽参数分 ¾E. 按汽流方向分 ¾ F.按用途分 ¾ G.按汽缸数目分 ¾ H.按工作状态分 ¾ I.按布置方式分
¾动叶的理想比焓降 ∆hb ¾动叶的滞止理想比焓降 ∆hb*
¾动叶出口的实际速度 w2
¾动叶速度系数 ψ = w2 / w2t
三、蒸汽作用在动叶上的作用力
¾蒸汽受力 v Fp
+
v Fb
=
mav
=
m cr2 − cv1 τ
= G(cv2
− cv1 )
¾叶片受力 −
v Fb
=
v Fp
− mav
=
v Fp
− m cr2 − cv1 τ
=
v Fp
+ G(cv1
− cv2 )
¾轮周力 Fu = G(c1 cosα1 + c2 cosα 2 )
¾按热力特性分类 ¾凝汽式 ¾背压式 ¾调节抽汽式 ¾抽汽背压式 ¾中间再热式 ¾混压式
汽轮机的分类
¾ 按主蒸汽压力分类 ¾ 低压： 0.12~1.5MPa ¾ 中压：2~4MPa ¾ 高压：6~10MPa ¾ 超高压：12~14MPa ¾ 亚临界压力：16~18MPa ¾ 超临界压力：>22.1MPa ¾ 超超临界压力：>32(27)MPa
6～10％﹐许多国家常用的单机功率为300～600兆瓦。
¾ 汽轮机发展方向
增大单机功率 提高热经济性
¾ 增大单机功率 ¾ 提高初参数，降低终参数 ¾ 采用一次中间再热 ¾ 采用燃汽—蒸汽联合循环 ¾ 采用集中控制 ¾ 发展核能电站汽轮机
汽轮机发展方向
三、汽轮机的分类
¾ A.按级数分 ¾ B.按工作原理分 ¾ C.按热力特性分 ¾D. 按进汽参数分 ¾E. 按汽流方向分 ¾ F.按用途分 ¾ G.按汽缸数目分 ¾ H.按工作状态分 ¾ I.按布置方式分
¾动叶的理想比焓降 ∆hb ¾动叶的滞止理想比焓降 ∆hb*
¾动叶出口的实际速度 w2
¾动叶速度系数 ψ = w2 / w2t
汽轮机原理课件
3.按汽流方向分： 3.按汽流方向分： 按汽流方向分
轴流式汽轮机、 轴流式汽轮机、辐流式汽轮机
轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 ---排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮 排列，汽流方向的总趋势是轴向的， 机都是轴流式汽轮机。 机都是轴流式汽轮机。轴流式多级汽轮机示意图 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 ---依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向的。 依次排列，汽流方向的总趋势是沿半径方向的。辐 流式多级反动式汽轮机示意图
5.按进汽参数分： 5.按进汽参数分： 按进汽参数分
新蒸汽压力P 小于1.5MPa 新汽温度t 1.5MPa， 低压汽轮机 新蒸汽压力P0小于1.5MPa，新汽温度t0一般 小于400℃,容量范围≤ 400℃,容量范围 小于400℃,容量范围≤0.3~3MW 2.0～ 2. 中压汽轮机 P0为2.0～4.0MPa, t0=450 ℃, 3MW~12MW 6.0～ 3. 高压汽轮机 P0为6.0～10.0MPa, t0=540℃, 25MW~100MW 12.0～ 4. 超高压汽轮机 P0为12.0～14.0MPa, t0=540 ℃, 125~300MW 16.0～18.0MPa,典型参数 5. 亚临界汽轮机 P0为16.0～18.0MPa,典型参数 16.7MPa/538/538℃。 16.7MPa/538/538℃。300~600MW 新蒸汽压力大于22.2MPa 6. 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa ， 350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 典型参数为24.2MPa/538/566℃ P0 ≥350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 24.2/566/566℃ 7. 超超临界汽轮机 水的临界参数：22.115MPa， 水的临界参数： ， 1.
XX电厂汽轮机操作运行培训讲义
作者：liar第一章汽轮机基本原理及结构第一节工程热力学常识工程热力学是热力学中的一个分支，它主要是研究热和功之间相互转换的规律，其主要目的是建立热机理论。
热能与其它能量之间的转换，总是通过物质的状态变化来实现的，如燃气轮机中的燃气。
蒸汽轮机中的水蒸气等，工程热力学把这种物质称为工质，最常用的工质是一些可压缩的流体。
1.状态参数基本概念工质的状态变化，我们可以通过几个状态参数加以描述。
（1）压力气体与其它物质一样都是由分子组成。
容器中的大量气体分子总是充满了整个容器，且一直处于不停的运动之中。
气体的压力即气体分子运动时撞击容器表面而在单位面积上所呈现的平均作用力，用P 表示。
在工程热力学中测量气体压力的单位是公斤力/㎡或公斤力/厘米²，或常用“工程气压”作单位。
即：1工程气压=1公斤力/厘米²=10000公斤力/米²。
通常物理学中所用的物理大气压是指由于空气的重力所产生的压力，它是以纬度45°出的海平面上的常年平均气压定作“标准大气压”，即物理大气压，它与工程气压的换算关系为：1物理大气压=1.033工程气压。
在工程测量中也常用水柱或汞柱来表示压力：1工程气压=10米水柱=736毫米汞柱1物理大气压=10.33米水柱=760毫米汞柱在工程上常用弹簧管式压力计或U型管式压力计测量工质的压力。
这些表计本身常处于大气压的作用下，从它们的工作原理可以看出，表计上所显示的数值是工质的压力与当地大气压的差值而不是工质的真实压力。
我们把工质的真实压力称为“绝对压力”，把表计所指示的压力称为“表压力”。
它们的关系是：当工质的绝对压力高于当地大气压时：工质绝对压力=当地大气压+表压力当工质绝对压力低于当地大气压时，即出现真空时：工质绝对压力=当地大气压力-表压力。
此时测量真空的仪器就叫真空计，而此时的“表压力”就称为真空度。
（2）温度温度表示了物体的冷热程度。
从分子运动学角度讲，温度是物体分子运动平均动能的度量，物体的温度越高表示其分子运动的速度越大，则动能也越大、即物体所具有的能量也越大。
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Pu1
1 2 2 2 c1 c 2 w2 w12 2
1 2 c1 ——蒸汽带入动叶通道的能量 2 1 2 c2 ——蒸汽带出动叶通道的能量 2
余速损失
2 c2 hc2 2
余速利用系数μ＝0～1
0 本级利用上一级余速动 能的程度 1 本级动能被下一级利用 的程度
过热蒸汽
Gtcr 0.6673An
p0 0
Gtcr
饱和蒸汽
Gtcr 0.6356An
p0 0
C
n
εn= εcr
εn=1
渐缩喷嘴
2.实际流量
c11 1 G An c11 An c1t 1t Gt nGt c1t 1t 1t
喷嘴流量系数＝
2.已知：某级的动叶片出口速度c 2 100m / s， 2 90 , 其平均直径d m 1m, 工作转速n 3000r / min, 求： （ ）动叶的圆周速度； 1 （2）动叶出口相对速度的大小和方向
（二）蒸汽对动叶片的轮周功率
1.蒸汽对动叶的作用力
u
z
（1）圆周方向的力
3.级的热力过程线
h0
0 hc
0
0
0
ht
ht
h
hn
hu
1
hb
p1
3
p2
hn
3
hb
hc2
s
h-s图中汽轮机级的热力过程 （a）冲动级 （b）纯冲动级
c02 级的滞止理想比焓降 ht ht 0 2 喷管的滞止理想比焓降 hn (1 m )ht
p0 , t 0 , c0 已知，则
2 c0 c12t h h0 h0 hc0 h1t 2 2 0
2 c1t 2h0 h1t c0 2 h0 h1t 2 2hn c0 2hn
2.喷管出口的实际流速
* c1 c1t 2hn
2 2 2 w2t w2 2 w2 t hb 1 1 2 hb 2 2 2
纯冲动级 m 0, hb 0, w2 w1 动叶进出口速度三角形不对称
反动级 m 0.5, hb hn
动静叶工作条件相似，动静叶片 形状对称，所以动叶进出口速度 三角形完全对称。
Gcr 0.6473An Gcr 0.6483An
可通用此公式
p0 0
饱和蒸汽
( n 1.02)
p0 0
3.彭台门系数β
An
k 1 2k p0 2 / k n n k k 1 v0 k 1 2 2/ k n n k k 1
2.几何条件
（1）Ma<1：dA<0,渐缩喷管
（2）Ma>1：dA>0,渐扩喷管
（3）Ma＝1：dA＝0,临界截面 （4）Ma<1达到Ma>1：dA<0变为dA>0,
等熵方程微分——动量方程 ——连续方程
p / k const
dp kpdp/
dp
缩放喷管（拉伐尔喷管）
把坐标建立在动叶上，把蒸汽参数以对动叶的相对参数表示
设蒸汽在动叶通道内为等比熵流动
理想相对速度
w2t 2hb w12 2m ht w12 2hb
实际相对速度
w2 w2t 2hb
Ψ——动叶速度系数
图1-17蒸汽在动叶栅中的 热力过程线
动叶栅中的能量损失为
G G'
sin(1 1 )
（2）极限膨胀
v1ccr sin 1 vcr c1
贝尔公式
sin(1 1d ) sin d
sin(1 1d )
a 1 1d Ma c1d
v1d ccr a sin 1 1d vcr c1d c1d
k k 1
pd 2 1d 1 p0 k 1
1kg蒸汽所产生的轮周功Pu1： P Pu1 u u ( w1cos1 w2 cos 2） u (c1 cos 1 c 2 cos 2 ) G
分析：Pu1
Pu u ( w1cos1 w2 cos 2） u (c1 cos 1 c 2 cos 2 ) G
动叶栅进出口处汽流绝对速度c、
相对速度w 和圆周速度u 之间 的关系的。
（一）速度三角形
圆周速度：
60 入口： 1 c1 u 出口： c2 2 u
u
dmn
1 c12 u 2 2uc1 cos 1
1 arcsin
c1 sin 1
c1 w2 , w1 c2 ,1 2 , 1 2
1.已知：喷嘴前的蒸汽压力p 0 8.4 MPa, 温度t 0 490 C，初速度c0 50m / s， 喷嘴后的压力p1 5.8MPa, 喷嘴速度系数＝0.97，试求： （ ）喷嘴前蒸汽滞止焓，滞止压力； 1 （2）喷嘴出口汽流速度； （3）当喷嘴后蒸汽压力由p1 5.8MPa降到临界压力时的临界速度。
当p1 pcr，ABC中继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度
同时汽流的方向偏转一个角度δ1——喷嘴汽流偏转角
（1）偏转角δ1
G AnCcr ln sin 1tnCcr vcr vcr
ln ln
A 'n C1 ln sin(1 1 )tnC1 G' v1 v1
h0
0 hc
0
0
0
ht
hn
ht
喷管损失
hn (1 2 )hn
hu
1
hb
p1
3
动叶的理想比焓降
动叶损失
hb m ht
h
§Chap1-2 汽轮机级的工作过程
一、蒸汽在喷管中的流动
（一）蒸汽在喷管中实现能量转换的条件
1.力学条件
cdc -vdp
dp 0
k 1 k
等熵过程方程求解 然后代入上式积分
c1t
* p1 2k p 0 [1 ( * ) * k 1 0 p0
]
动量方程表示的喷管出口理想速度公式， 常用该式分析蒸汽在喷管中的流动情况。
cdc dc Ma 2 p c k
dA dc ( Ma 2 1) A c
（二）喷管中汽流速度的计算
一元稳定流动的能量方程
2 c0 c12 h0 q h1 W 2 2
简化：
2 c0 c12 h0 h1 2 2
（ 二）喷管中汽流速度的计算
1.喷管出口的理想速度
实际流量 理想流量
理论上 1 1t , 则 n
当喷嘴在过热区工作时，
1 1t，即n 0.97
当喷嘴在湿蒸汽区工作时， 会出现过饱和(过冷)现象，
1 1t , 即n , n 1.02
实际临界流量的公式为：
过热蒸汽
( n 0.97)
2 k 1 * pcr p 0 ( ) k 1
k
p v
* 0
* k cr * p0 k 1
k k 1
cr 0.577 饱和蒸汽
临界压力比 cr f (k )
cr 0.546 过热蒸汽
喷嘴中蒸汽参数和喷管截面积沿流程的变化规律
k 1 2k p1 k p0 v0 1 p k 1 0 k 1 2k p 0 2 / k k n n k 1 v0
An
在蒸汽性质，滞止初参 数和出口面积 n一定的情况下 Gt f ( n ) A
sin 1
2k k 1
cr sin 1
2k k 1
二、蒸汽在动叶栅中的流动和能量转换过程
从喷嘴中来的高速汽流，进入 动叶通道中，其方向和大小都 要发生变化，其结果是将蒸汽 的动能转变为机械功。为了计
算蒸汽作功大小，必须确定动
叶栅进出口汽流速度的变化。 动叶栅进出口速度三角形表示
冲动级，由于动叶转折 较大，所以 1和 2 较小，做功能力较大 反动级，由于动叶转折 较冲动级小，所以 1和 2 较大，做功能力较小
P u1 f (1 , 2 )
在动叶通道进出口速度三角形中，应用余弦定理，得
w12＝c12 u 2 2uc1 cos 1
2 2 w2＝c2 u 2 2uc2 cos 2
c1 sin 1 w1 sin 1
c2 sin 2 w2 sin 2
Fa G(c1 sin 1 c2 sin 2 )
蒸汽静压差
Fp ( p1 p2 ) Ab
FZ Fa Fp G(c1 sin 1 c2 sin 2 ) Ab ( p1 p2 )
令
dGt 0 可求得最大流量时的压力比 d n
n k 1
2
k k 1
cr
临界压力比
临界流量＝最大流量
Gtcr An
2 k 1 k( ) p0 0 An p0 0 An k 1
k 1
p0
RT0
Gt
B A
喷嘴的速度系数
喷嘴损失
c12t c12 c12t hn 1 2 2 2 2 * 1 2 hn
能量损失系数
n
hn
* hn
1 2
能量转变为热能加热蒸汽