发布时间 : 星期一 文章汽轮机级工作原理更新完毕开始阅读7055e5c55fbfc77da269b1b8
汽轮机级的工作原理
一、汽轮机的结构简介级：由一列静叶栅和一列动叶栅组成，完成蒸汽的热能转换成转子的机械能的最基本单元。汽轮机1)单级：喷嘴,动叶。2)多级：静子，由汽缸、隔板、静叶、轴承等组成。转子：由主轴、叶轮、叶片、联轴器、盘车等组成。
二、蒸汽的冲动作用原理和反动作用原理（一） 冲动作用原理。冲动力：改变其速度的大小和方向则产生一冲动力或汽流改变流动方向对汽道产生一离心力，此力为冲动力。此力的大小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。（二） 反动作用原理。反动力：因汽流膨胀产生一相反力（汽体压力变化），如火箭。此力的大小取决于汽体压力的变化。作用在动叶片上的里有：冲动力，反动力
三、汽轮机级的类型和特点（一） 汽轮机级的反动度1、 定义：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想焓降Δhb和整个级的理想滞止焓降Δh*t之比。平均反动度：动叶平均直径截面上的理想焓降。2、 意义：衡量在动叶中膨胀的程度。（二） 汽轮机级的类型。轴流式有以下几种：1、 冲动级和发动机和反动级1） 冲动级。 特点：蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中不膨胀而只改变其流动方向。 结构：动叶叶型对称弯曲。做功能力大、效率低、不采用。带反动度的冲动级：Ω=0.05~0.2。特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行，作功能力比反动级大，效率比纯冲动级高。2） 反动级 Ω=0.5特点：蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度相同。结构：喷嘴和动叶采用的叶型相同。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。如双列速度级。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。
蒸汽在动叶中的流动 (一)反动度
蒸汽在静止的喷嘴中从压力p0(当喷嘴进口蒸汽速度不为0时，则应为p0*)膨胀到出口压力p1,速度c1流向旋转的动叶栅。当蒸汽通过动叶时，它一般还要继续作一定膨胀，从喷嘴后的压力p1膨胀到动叶后的压力p2在有损失的情况下，对整个级来说，其理想比焓降Δht*该是喷嘴中的理想比焓降Δhn*和动叶中的理想比焓降Δhb*之和，如图1-6所示。
严格来讲，在h-s图中，比焓降Δhb并不等于Δhb'，因为由于喷嘴中的损失，蒸汽在流出喷嘴后，温度比等比熵膨胀到喷嘴后稍高，这就使得Δhb比Δhb'稍有增大。如果喷嘴中的损失不大，可认为Δhb=Δhb'，此时，级的理想比焓降可近似地由压力p0*和p2之间的等熵线来截取，即
Δht=Δhn+Δhb
*
*
(1-25)
图1-6确定级的反动度所用热力过程示意图
为了表明在一级中，蒸汽在动叶内膨胀程度的大小，我们引入反动度的概念。级的平均直径处
*
的反动度Ωm是动叶内理想比焓降Δhb和级的理想比焓降Δht之比，即
(1-26)
如果蒸汽的膨胀全部发生在喷嘴中，在动叶栅中不再膨胀，即Δhn*=Δht*，Δhb=0，Ωm=0，这种级称为纯冲动级。如果蒸汽的膨胀不仅发生在喷嘴中，而且在动叶中也有同等程度的膨胀，即Δhn*=Δhb=0.5Δht*，因此Ωm=0.5，这种级称为典型反动级。
目前习惯上将具有不大的反动度值，即Ωm=0.05～0.3的级，仍称为冲动级(或带有反动度的冲动级)；而当反动度较大，即Ωm=0.4～0.6时，才称为反动级，更高的反动度在汽轮机中一般不予采用。
(二)蒸汽在动叶中的热力过程
动叶和喷嘴的断面和通道形状是十分相似的。若干个动叶或喷嘴环形排列，构成动叶栅或喷嘴栅。它们的区别主要表现在喷嘴栅是静止不动的，而动叶栅是以一定的速度在旋转。因此，喷嘴进出口的蒸汽速度是以绝对速度分别表示为c0和c1而动叶进出口的蒸汽速度是以相对速度分别表示为w1和w2。在上一小节中对喷嘴的讨论全部适用于动叶。
如图1-7所示，在理想情况下，蒸汽从动叶进口状态(即喷嘴出口状态)p1、h1，等比熵膨胀至动叶出口压力p2。由于在流动过程中存在能量损失，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
(1-27)
式中
Δhb---动叶栅理想比焓降，Δhb*=h1-h2t，J/kg；
Δhb*---动叶栅滞止理想比焓降，Δhb*=Δhb+w12/2，J/kg。 动叶栅出口实际相对速度
(1-28)
式中，ψ为动叶速度系数，它与级的反动度Ωm和动叶出口汽流的理想速度w2t有关，可由图1-8查得。
蒸汽流经动叶的能量损失
(1-29)
蒸汽在动叶中的能量损失与蒸汽在动叶中的滞止理想比焓降之比称动叶的能量损失系数，即
(1-30)
(三)动叶的通流能力
如果忽略喷嘴和动叶间轴向间隙中上端和下端的漏汽，那么，通过动叶的蒸汽流量Gbt应该就是通过喷嘴的蒸汽流量Gnt，所以在设计时，要求动叶栅和喷嘴栅的通流能力相等，即
(1-31)
和喷嘴一样，通过动叶的实际流量可用流量系数来修正，有
(1-31a)
式中：μb为动叶流量系数，可由图1-3查得，应注意μb≠μu。 四、蒸汽在级内流动的基本公式 根据反动度的定义，由式(1-26)得
根据式(1-25)，并代人式(1-31b)，可得
(1-31b)
进一步则可写出
图1-7蒸汽在动叶栅中的热力过程
(1-32)
(1-33)