汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、汽輪機(jī)原理基礎(chǔ)知識(shí)問(wèn)答1什么是汽輪機(jī)的級(jí)？汽輪機(jī)的級(jí)可分為哪幾類(lèi)？各有何特點(diǎn)？解答：一列噴嘴葉柵和其后面相鄰的一列動(dòng)葉柵構(gòu)成的基本作功單元稱(chēng)為汽輪機(jī)的級(jí)，它是蒸汽進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的基本單元。根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，可將汽輪機(jī)的級(jí)分為純沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)和復(fù)速級(jí)等幾種。各類(lèi)級(jí)的特點(diǎn)：（1）純沖動(dòng)級(jí)：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，而在動(dòng)葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來(lái)作功。在這種級(jí)中：p1hbD=p2；=0；Ωm=0。（

2、2）反動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)行，一半在動(dòng)葉中進(jìn)行。它的動(dòng)葉柵中不僅存在沖擊力，蒸汽在動(dòng)葉中進(jìn)行膨脹還產(chǎn)生較大的反擊力作功。反動(dòng)級(jí)的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級(jí)，但作功能力較小。在這種級(jí)中：p1ht；Ωm=0.5。Dhb≈0.5Dhn≈Dp2；（3）帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進(jìn)行，只有一小部分在動(dòng)葉柵中進(jìn)行。這種級(jí)兼有沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)的特征，它的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級(jí)，作功能力高于反動(dòng)級(jí)。在這種級(jí)中：p1hnDp2；hbD

3、0；Ωm=0.05～0.35。（4）復(fù)速級(jí)：復(fù)速級(jí)有兩列動(dòng)葉，現(xiàn)代的復(fù)速級(jí)都帶有一定的反動(dòng)度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動(dòng)葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎?。由于?fù)速級(jí)采用了兩列動(dòng)葉柵，其作功能力要比單列沖動(dòng)級(jí)大。2說(shuō)明沖擊式汽輪機(jī)級(jí)的工作原理和級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程及特點(diǎn)。解答：蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動(dòng)能，然后再將蒸汽的動(dòng)能在動(dòng)葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽

4、先在固定不動(dòng)的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭?dòng)能。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動(dòng)葉柵，在動(dòng)葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對(duì)動(dòng)葉柵產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過(guò)汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是在噴嘴葉（4）葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個(gè)端面，當(dāng)蒸汽流動(dòng)時(shí)，在端面

5、附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內(nèi)，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，產(chǎn)生由凹弧向背弧的二次流動(dòng)，其流動(dòng)方向與主流垂直，進(jìn)一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。（5）扇形損失：汽輪機(jī)的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當(dāng)葉片為直葉片時(shí)，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變化越大。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。而按一元流動(dòng)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，所有參數(shù)的

6、選取，只能保證平均直徑截面處為最佳值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最佳值將引起附加損失，統(tǒng)稱(chēng)為扇形損失。（6）葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動(dòng)，而周?chē)恼羝麑⒘鬟^(guò)來(lái)填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動(dòng)。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱(chēng)為葉輪摩擦損失。（7）部分進(jìn)汽損失：

7、它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩部分組成。在沒(méi)有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對(duì)動(dòng)葉柵不產(chǎn)生推動(dòng)力，而需動(dòng)葉柵帶動(dòng)蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動(dòng)葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱(chēng)為鼓風(fēng)損失。當(dāng)不進(jìn)汽的動(dòng)葉流道進(jìn)入布置噴嘴葉柵的弧段時(shí)，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動(dòng)殘存在動(dòng)葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動(dòng)能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會(huì)產(chǎn)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙

8、中的低速蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱(chēng)為斥汽損失。（8）漏汽損失：汽輪機(jī)的級(jí)由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，動(dòng)靜部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱(chēng)為漏汽損失。（9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級(jí)，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動(dòng)水滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗