电厂热力设备及运行-汽轮机级的工作原理.ppt

电厂热力设备及运行电厂热力设备及运行参考教材:汽轮机原理第二章第二章 汽轮机级的工作原理汽轮机级的工作原理n第一节第一节 级的概述级的概述n第二节第二节 蒸汽在级内的流动蒸汽在级内的流动 n第三节第三节 级的轮周效率和最佳速度比级的轮周效率和最佳速度比 n第四节第四节 叶栅的气动特性叶栅的气动特性n第五节第五节 汽轮机级通流部分主要尺寸的确定汽轮机级通流部分主要尺寸的确定 n第六节第六节 级内各项损失和级效率级内各项损失和级效率 n第七节第七节 扭叶片级扭叶片级第一节第一节 级的概述级的概述 本节具体内容本节具体内容:1、级的工作过程2、级的反动度3、级的类型4、级的一元流动简化模型和基本方程一、级的工作过程级：级：由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅构成的工作单元1、蒸汽在级中的流动过程、蒸汽在级中的流动过程（1）蒸汽在喷嘴中的流动特点：压力下降，速度上升，轮周方向 速度分量提高2）蒸汽在动叶中的流动特点：汽流转向，产生轮周方向冲击力； 汽流膨胀，产生轮周方向反击力； 轮周力为F，u为圆周速度， 其作功为 P=F·u（3）分析动叶栅中蒸汽流动过程基本工具——速度三角形内容：用级中一条流线上动叶段的进出口速度大小和方向刻画级的热功转换过程的基本特征。

c1为喷嘴出口的绝对速度，w1为其相应的相对速度； c2为动叶出口气流的绝对速度， w2为其相应的相对速度；u\w\c为三个方向：轮周方向、轴向、径向绘制速度三角形的基本步骤绘制速度三角形的基本步骤p根据c1的大小和进汽角a1画出c1；p计算u，n为每分钟多少转；p由矢量合成计算w1；p计算w2；p矢量合成计算c22、蒸汽在级中的热力过程、蒸汽在级中的热力过程（1）蒸汽在喷嘴中的热力过程np0、 p1分别是喷嘴进出口压力；n理想热力过程从0→1’ ；n实际热力过程是0→1；n00点是0的滞止参数点sh1p11 ’1h1t∆hn∆hc00p0p0000h0h00h特点：热能减少，动能增加，特点：热能减少，动能增加， 热能转化为动能热能转化为动能（2）蒸汽在动叶中的热力过程sh00021p00p0p1p2Δhn0Δht0Δhb’∆hb2’1’2’’（3）蒸汽在级中的热力过程p级的理想滞止焓降p级的轮周损失：•喷嘴损失•动叶损失•余速损失p级的轮周有效比焓降二、级的反动度n定义：动叶内理想比焓降Δhb与级滞止理想比焓降Δht0之比，表示蒸汽在动叶内的膨胀程度。

n说明：表示级中热功转换膨胀中，动叶片占的比例；最大为0.5，最小为0Ωm=0 时称为纯冲动级Ωm=0.5 时称为典型反动级三、级的类型n冲动级与反动级（1）纯冲动级 特点：Ωm=0 ，蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶栅中不膨胀，只改变其流动方向；做功能力大，效率低 结构：动叶叶型对称弯曲（2）带反动度的冲动级 特点：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一少部分在动叶栅中进行，做功能力比反动级大，效率比纯冲动级高3）反动级 特点：蒸汽在喷嘴和动叶中的膨胀程度相同 结构：喷嘴和动叶叶型相同n压力级和速度级（1）压力级蒸汽的动能转换为转子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机械能的过程在级内进行一次以上的级如双列速度级（复速级）复速级单级汽轮机n调节级和非调节级（1）调节级 通流面积能随负荷改变的级，如喷嘴调节汽轮机的第一级，调节抽汽汽轮机抽汽口后的旋转隔板2）非调节级 通流面积不随负荷改变的级，可全周进汽，也可以部分进汽调节级四、级的简化的一元流动模型和基本方程基本假设基本假设（1）蒸汽在级内的流动是稳定流动（2）蒸汽在级内的流动是一元流动（3）蒸汽在级内的流动是绝热流动基基本本方方程程式式（1）状态方程—— pv=RT（2）等熵过程方程——pvk=常数k为定熵指数，R为气体常数（3）连续性方程—— Gv=AcG为单位时间的质量流量，v是比容（4）能量守恒方程——第二节第二节 蒸汽在级内的流动蒸汽在级内的流动n蒸汽在喷嘴中的膨胀n蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀n蒸汽在动叶中的流动过程和通流能力一、蒸汽在喷嘴中的膨胀1、蒸汽滞止和喷嘴出口参数计算2、喷嘴出口汽流速度的计算喷嘴实际出口速度为：喷嘴速度系数喷嘴出口的理想速度c1t为：Bn=80mmBn=55mm喷嘴动能损失滞止理想比焓降喷嘴的能量损失系数 ：与蒸汽之比。

动能损失为：喷嘴压比：3、喷嘴中蒸汽参数、流速、定熵焓降之间的关系4、喷嘴中的临界状态结论结论1 1：： 临界速度为气流速度等于当地音速时的状态它只与临界速度为气流速度等于当地音速时的状态它只与滞止参数和蒸汽性质有关，与流动过滞止参数和蒸汽性质有关，与流动过 程无关（流动）程无关（流动）临界速度：当地音速：结论结论2 2：： 临界压比只与临界压比只与k k有关，与喷嘴结构无关有关，与喷嘴结构无关对于过热蒸汽：对于干饱和蒸汽：临界压比：5、喷嘴通流能力（1）理想情况下，当喷嘴前后的压力比 大于临界压力比时，由连续性方程 有：理想流量：实际流量：喷嘴流量系数 称为喷嘴流量系数，它主要与蒸汽状态及蒸汽在喷嘴中的膨胀程度有关（2）当喷嘴前后的压力比小于或等于临界压力比时，通过喷嘴的流量将保持不变，即为临界流量：实际临界流量：对于过热蒸汽，对于饱和蒸汽，结论：结论：（（1））通通过过喷喷嘴嘴的的最最大大蒸蒸汽汽流流量量即即为为临临界界流流量量，，对对应应的的压压比比为临界压比；为临界压比；（（2））在在喷喷嘴嘴出出口口面面积积和和蒸蒸汽汽性性质质确确定定后后，，临临界界流流量量只只与与蒸蒸汽汽的的初初参参数数有有关关，，只只要要初初参参数数已已知知，，则则通通过过喷喷嘴嘴的的临临界界流流量量即为定值。

即为定值定义：彭台门系数β 当喷嘴进出口压力比处于某个数值时，其相应的流量Gn与同一初状态下的临界流量Gnc之比值称为流量比，也称为彭台门系数，记为β6、喷嘴实际流量的统一计算公式结论：结论： β只与 和 k 有关； k确定后，亚临界 β只与 有关；临界β为1 按上图曲线查得β后，按下式计算实际流量：二、蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀1、条件和现象AB为渐缩喷嘴的出口截面，即孔口截面，ABC 即为斜切部分当喷嘴出口压力p1大于临界压力p1c时，蒸汽在斜切部分不发生膨胀； 当p1d

图这样蒸汽流经动叶时的能量损失：其能量损失系数是：本节小结： 对蒸汽在喷嘴和动叶中流动的分析对整个汽轮机原理的学习来说，是最基本同时又是最重要的，必须深刻理解其热力过程，牢固掌握各个计算关系式及其物理意义第三节第三节 级的轮周效率和最佳速度比级的轮周效率和最佳速度比 n速度三角形n轮周功率和轮周功n轮周效率与最佳速比n复速级及其轮周功率和轮周效率一、速度三角形u——动叶的 圆周速度 c1、w1、u构成动叶栅的进口速度三角形，c2、w2、u构成动叶栅的出口速度三角形则各个速度矢量之间的关系式为： 当蒸汽以速度c2离开本级时，蒸汽所带走的动能不能本级利用，称为该级余速损失 在多级汽轮机中，前一级的余速损失常可以部分或全部被下一级所利用用余速利用系数μ1表示被利用的部分，则为：二、轮周功率和轮周功n轮周功率单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所做的机械功，称为轮周功率n推导根据动量守恒，叶片对蒸汽周向力为：蒸汽对叶片周向力：轴向力：合力：则轮周功率为：1kg蒸汽产生轮周功：分析：单位蒸汽量在一级内所做的轮周功为： （1）由喷嘴带入的动能c12/2，蒸汽在动叶中由于热能的继续转换而增加的动能（w22-w12）/2，以及蒸汽离开级时带走的动能(- c22/2)的代数和。

（2）或者，等于冲动力作功和反动力作功之和冲动力作功反动力作功三、轮周效率与最佳速比1、蒸汽在级内的焓降计算公式根据能量平衡，级的有效焓降为级的有效焓降等于级的做功能力2、速度比的定义速度比：x1=u/c1——反映了余速损失的大小假想速度比：xa=u/ca， 其中假想速度分析：速比是决定c2（余速损失）大小和方向的重要参数最佳速比：对应于最高轮周效率的速比3、轮周效率的定义 单位蒸汽量流过某级所产生的轮周功与蒸汽在该级中理想可用能之比，称为该级的轮周效率1）轮周效率与喷嘴能量损失、动叶能量损失和余速损失有关；（2）能量损失与速度系数有关，叶栅确定以后，速度系数也就确定3）余速损失最小时，轮周效率最大，如下图不同速比下纯冲动级、反动级的速度三角形纯冲动级的最佳速度比4、轮周效率与速度比之间的关系纯冲动级轮周效率曲线余速利用对轮周效率和最佳速比的影响分析： 1、余速利用可以提高级的轮周效率； 2、余速利用使速比在实用范围内对轮周效率的影响减弱，曲线中平坦区； 3、余速利用使最佳速比相对于余速部利用时增大了； 4、余速利用使轮周效率曲线失去了相对于最高效率点的对称性，轮周效率的最大值偏向于速比大的一侧。

5、一般来说，对于反动度不为零的冲动级， 0.48 ~0.52； 当考虑余速利用的中间级， 0.585左右 反动级的最佳速度比所以：则由 可得：反动级轮周效率曲线 （1）反动级的轮周效率在最大值附近变化比较平稳； （2）反动级的最佳速比较冲动级的大，u相同时，反动级所能承担的比焓降,即做功能力较冲动级小5、影响轮周效率的其他因素（1）喷嘴进汽角a1；（2）动叶出汽角 ；（3）动叶进汽角 ；（4）良好的叶型和合理的叶栅尺寸四、复速级及其轮周功率和轮周效率1、复速级的引出（1）汽轮机级设计时，要求其速比在最佳速比附近，也就要求保证u与c1保持一定关系；（2）平均直径处的u受动叶和叶轮材料强度的限制，目前一般不大于300m/s；（3）当需要一个级能利用较大的比焓降，而且效率较高时，使用单级就会发生困难4）速比偏离最佳值时，效率降低的主要原因是余速损失增大，可通过增加一组导叶和动叶来利用余速，速度级因此而制2、复速级速度三角形及热力过程线为便于分析，对速度级做如下假设：（1）蒸汽只在喷嘴中膨胀（2）在级中没有能量损失（3）各个进出口角度相等具具有有反反动动度度复复速速级级的的热热力力过过程程线线3、轮周功、轮周效率、最佳速比单列级和复速级的效率曲线分析：l当速比x1小于两条曲线的交点时，采用复速级才有可能提高效率；l在各自的最佳速比下，复速级的轮周效率一定比单列级的轮周效率低很多；l采用复速级的优点是：在u相同时，能承担比单列级大得多的理想焓降，故可减少级数，结构紧凑；当作为调节级时，蒸汽压力、温度在这一级下降较多，缩小了汽轮机在高温、高压蒸汽下工作的区域，节省高温材料，改善汽轮机的变工况性能。

第四节第四节 叶栅的气动特性叶栅的气动特性n叶栅几何参数和汽流参数；n叶型损失；n端部损失；n叶栅的汽流出口角一、叶栅几何参数和汽流参数1、几何参数反动式叶栅（汽流加速变向）冲动式叶栅（汽流基本不加速，只改变方向）平均直径——dm叶片高度——l叶栅节距——t叶栅宽度——B叶栅通道进口宽度——a叶栅通道出口宽度——a1,a2叶型弦长——b喷嘴动叶安装角——as,出口边厚度——喷嘴动叶叶型几何进口角——喷嘴动叶叶型几何出口角——相对节距：相对长度：相对高度：2、汽流参数汽流冲角——汽流马赫数——汽流绝对速度汽流相对速度喷嘴叶栅和动叶栅压比汽流雷诺数速比二、叶型损失n定义：平面汽流绕流叶栅时产生的能量损失n机理l叶型表面层中的摩擦损失；l附面层脱离引起的涡流损失；l叶片出口边尾迹中的涡流损失；l近音速、超音速汽流引起的冲波损失n影响因素l进汽角l相对节距l汽流马赫数叶栅后的尾迹叶型损失系数相对节距的关系叶型损失系数、出汽角与马赫数的关系三、端部损失n机理l端面附面层摩擦损失；l端面补偿流动损失l端面对涡损失n影响因素叶型、相对节距、安装角、进汽角等，最主要因素相对高度；n措施（1）设计时，叶栅高度不能小于极限高度；（2）短叶栅顶部出口高度上少量缩小（顶部子午面） 端部损失系数与叶片相对高度的关系曲线顶部子午面不同形状对叶栅端部损失的影响第五节第五节 汽轮机级通流部分汽轮机级通流部分主要尺寸的确定主要尺寸的确定n叶栅形式的选择；n喷嘴叶栅和动叶栅尺寸的确定；n喷嘴叶栅和动叶栅几个主要参数的选定。

1、喷嘴叶栅型式的选择 喷嘴叶栅型式的选择主要决定于需要得到多大的出口速度即根据喷嘴前后压力比 来确定：n当需要得到小于或等于音速汽流时，即 >0.546，可选用渐缩喷嘴n当喷嘴前后压力比还不大于0.3~0.4时，即0.3≤ ≤0.546，仍然可选用渐缩喷嘴，这时，可利用喷嘴斜切部分继续膨胀加速，以得到超音速汽流n当喷嘴前后压力比 <0.3时，则必须选用缩放喷嘴一、叶 栅 型 式 的 选 择 2、动叶栅型式的选择 动叶栅型式的选择的方法和静叶栅相似但动叶栅通道中的流动多为亚音速流动 根据动叶栅的各参数，根据速度三角形，计算 ，查 ；再根据压力比 的值和临界压力比相比，是否超临界二、喷嘴叶栅与动叶栅尺寸的确定 汽轮机热力设计的任务，除了确定级的效率、功率和蒸汽对叶片的作用力之外，还必须选定动静叶片的型线、有关几何尺寸大小 （一）渐缩喷嘴（一）渐缩喷嘴（1）当喷嘴前后压力比等于或大于临界压力比时，喷嘴出口汽流速度小于或等于临界速度与喷嘴出口汽流速度 相垂直的截面 为最小截面，如图 所示，其面积为： 式中， -----级的蒸汽流量，（ kg / s ) ； ---- 喷嘴出口处的蒸汽比容， ----流量系数，对于过热蒸汽， = 0.97 , 对于饱和蒸汽， =1.02 ; ----喷嘴出口汽流理想速度 (m / s )。

 若整级喷嘴个数 ，每个汽道喉部面积为： 则级的喷嘴出口总面积为： 上式中， 为喷嘴节距， 为安装有喷嘴的弧长当级为全周进汽时， （ 为级的平均直径）当级为部分进汽( e < 1 ) 时， ( e 为部分进汽度）当考虑了部分进汽之后，则喷嘴叶高为： 上式中， 由所选用喷嘴型线来确定而喷嘴型线又由喷嘴前后压力比来确定 (2)当当喷喷嘴嘴前前后后压压力力比比为为： ，这时，仍然选用渐缩喷嘴, 是利用其斜切部分继续膨胀而得到超音速汽流这时喷嘴出口汽流角要发生偏转喷嘴喉部截面积和叶高分别为： 喷嘴出口汽流偏转角由下式确定： 上式中， -----喷嘴喉部截面处的比容； -----喷嘴临界速度。

二） 缩 放 喷 嘴 当喷嘴前后压力比小于0.3时，则要采用缩放喷嘴（三） 动叶栅几何参数的确定 动叶栅几何参数的计算方法和静叶栅相似但动叶栅通道中的流动多为亚音速流动动叶栅出口截面积和叶高可按下式计算： 其中， ---- 动叶栅出口理想比容； ----- 动叶栅出口相对速度； ----- 流量系数，对于过热蒸汽， =0.93~0.95； 对于饱和 蒸汽， = 0.94~0.98 ； e----- 部分进汽度 其中，动叶出汽角由所选定的叶型确定三、喷嘴叶栅与动叶栅几个主要参数的选定 （一）喷嘴出汽角 的选择 通常，喷嘴出汽角 =11~14°； 复速级几何的参数可按上述方法计算，但复速级的喷嘴出汽角比单列级大一些，一般， 。

另外，在复速级中，要使通流部分光滑变化为此，复速级必须适当地采用反动度以满足通流部分光滑变化复速级各列叶栅的出汽角可以在下列范围内选择：  （二）部分进汽度的选择：（二）部分进汽度的选择：1、一般采用全周进汽（e=1）； 小型机采用部分进汽（e<1）；2、调节级采用部分进汽（e<1），分4~7组三三））盖盖度度ΔΔ( (指指动动叶叶进进口口高高度度超超过过喷喷嘴嘴出出口口高高度度的的那那部部分分叶叶高高) )的选择：的选择： 通常要求动叶进口高度略大于喷嘴出口高度 一般在0.5—2mm之间（四）（四）冲动级内反动度的合理选用冲动级内反动度的合理选用：： 纯冲动级具有作功能力大的特点，但其效率较低。

当适当地选用反动度之后，就可以达到提高效率的目的这是因为，采用适当的反动度，可以提高动叶的速度系数，以减小动叶损失；也可以减小动叶根部轴向间隙中由于吸汽而产生的附加损失 1、当当根根部部反反动动度度较较大大时时，则平均反动度会更大，会造成叶顶和平衡孔漏汽(下图左)，因而产生损失；2、、当当根根部部反反动动度度太太小小或或者者为为负负时时，会造成叶片根部吸汽(下图中)，或者使级后蒸汽通过平衡孔回到动叶前，造成损失；3、、当当根根部部反反动动度度= 0.03~0.05 时可以达到以上目的，同时也可以使动叶前后压力差不至太大以至造成大的叶顶漏汽损失(下图右)  在进行汽轮机热力设计时，通常是按级的平均直径处的平均反动度进行计算的但级的反动度沿叶高是变化的，这样，平均反动度为： 叶根反动度为： 式中， 动叶栅的平均直径、叶高。

 确 定 某 一 级 的 反 动 度 ， 除 了 合 理 选 用 动 静 叶 栅 之 叶 型 之 外 ， 主 要 是 靠 通 过 一 定 的 动 静 叶 栅 出 口 面 积 比 ( f）来 实 现 的 即 一 定 的 反 动 度 对 应 一 定 的 动 静 叶 栅 出 口 面 积 比 （ f） 面 积 比 随 着 反 动 度 的 增 加 而 减 小 汽 轮 机 中 反 动 度 与 动 静 叶 栅 出 口 面 积 比 的 对 应 范 围 为 ： 直 叶 片 级： f = 1.86 --- 1.65 扭 叶 片 级： = 0.2 --- 0.4 , f = 1.7 ----1.4 复 速 级： 复 速 级 的 反 动 度 在 0.03~0.08 范 围 内 ， 则 其 面 积 比 为 ： 第六节第六节 级内各项损失和级效率级内各项损失和级效率n级内损失n级的相对内效率及内功率l轮周损失（喷嘴损失、动叶损失、余速损失）l叶高损失l扇形损失l叶轮摩擦损失l部分进汽损失l漏汽损失l湿汽损失一、级内损失1、轮周损失：喷嘴损失、动叶损失和余速损失 喷嘴能量损失和动叶能量损失又称为叶栅损失，叶栅损失又可分： （1）叶型边界层的磨擦损失 （2）边界层脱离引起的涡流损失 （3）尾迹损失 （4）流道中有超音速时可能存在激波损失  2、叶高损失 又称端部损失，半经验计算公式：式 中 ， a——经 验 系 数 ， a = 1.2 ( 单 列 级 ， 不 含 扇 形 损 失 ） ； a = 1 . 6 （ 单 列 级 ， 含 扇 形 损 失 ) ； a = 2 ( 双 列 级 ） ； ——不 包 括 叶 高 损 失 的 轮 周 有 效 焓 降 ， l ——叶 栅 高 度 ( m m ) 。

3、叶轮摩擦损失组成：组成：（1）叶轮两侧及围带表面的粗糙度引起的摩擦损失；（2）子午面内涡流运动引起的损失 叶叶 轮轮 摩摩 擦擦 损损 失失 可可 用用 以以 下下 经经 验验 公公 式式 计计 算算 ： (kW) 式 中 ， k ——与 蒸 汽 性 质 有 关 ， 对 于 过 热 蒸 汽 ， k = 1， 对 于 饱和 蒸 汽 ， k = 1. 2 ~ 1 . 3 ； d 、l、u ——级 的 平 均 直 径 、 叶 高 、 圆 周 速 度 ； —— 动 叶 出 口 蒸 汽 比 容 叶叶 轮轮 摩摩 擦擦 损损 失失 也也 可可 用用 焓焓 降降 来来 表表 示示 ：： 结论：n叶轮摩擦损失与级的容积流量成反比，汽轮机高压段容积流量较小，叶轮摩擦损失较大；n叶轮摩擦损失系数与假想速比的三次方成正比， 当速比增加时，损失系数急剧增大；n设计时可通过适当缩短叶轮与隔板间的距离，降低叶轮表面粗糙度来减小叶轮摩擦损失。

4、部分进汽损失部分进汽度的定义：部分进汽度的定义： 装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值部分进汽部位：部分进汽部位： 小汽轮机高压级、调节级小汽轮机高压级、调节级组成：（（1）鼓风损失）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）斥汽损失 发 生 在 安 装 有 喷 嘴 叶 片 的 弧 段 内 动 叶 片 由 非非 工工 作作 区区 进 入 工工 作作 区区 弧弧 段段 时 ， 动 叶 通 道 中 滞滞 留留 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 ， 由 于叶 轮 作 高 速 旋 转 ， 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 经验公式经验公式5、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 在 设 计 时 ， 只 有 在 平 均 直 径 处 ， 设 计 条 件 才 能 得 到 满 足 而 其 他 截 面 上 ， 由 于 偏 离 设 计 条 件 将 会 引 起 附 加 损 失 这 个 附 加 损 失 称 为 扇形 损 失 ， 用 下 式 计 算 ： 式 中 ， 称 为 径径 高高 比比 可 以 看 到 ，扇 形 损 失 的 大 小 与 径 高 比 的 平 方 成 反 比 ，径 高 比 越 小 ， 扇 形 损 失 越 大 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 。

6、漏汽损失h（1）冲动级 漏汽损失由隔板漏汽损失和动叶顶部漏汽损失组成：防止措施：n开设平衡孔；n动叶根部设汽封片，选择合理的反动度，使根部不吸不漏；n隔板汽封采用高低齿汽封（2）反动级：n漏汽损失较冲动级大，原因如下：l内径汽封的漏汽量比冲动级的隔板漏汽量大（直径大，且汽封齿数较少）；l动叶前后压差较大，漏汽量也大n措施：l尽量减小径向间隙，采用径向、轴向汽封结构；l较长扭叶片，无围带时，可削薄动叶顶部；l设法减小叶顶反动度7、湿汽损失hx 饱和蒸汽汽轮机和普通凝汽式汽轮机的最后几级n组成：•湿蒸汽过饱和现象影响喷嘴通流能力，使级理想焓降减少；•挟带损失；•制动损失；•扰流损失；•工质损失计算公式：措施：n去湿方法l级内捕水装置；l安装具有吸水缝的空心喷嘴；l采用出汽边喷射蒸汽的空心喷嘴n提高动叶本身的抗冲蚀能力二、级的相对内效率级的有效比焓降级的相对内效率级的内功率（1）级的相对内效率表示级的能量转换的完善程度，是衡量级的经济性的一个重要指标；（2）它不仅与级的类型、叶型、反动度、速比和叶高有关，还与蒸汽的性质、级的结构特点等有关第七节第七节 扭叶片级扭叶片级 前 面 讨 论 级 的 气 动 特 性 和 几 何 参 数 时 ， 都 是 以 一 元 流 动 模 型 为 理 论 依 据 ， 以 级 的 平 均 直 径 截 面 上 的 参 数 作 为 代 表 来 进 行 研 究 和 计 算 的 。

按 这 种 计 算 方 法 设 计 的 叶 片 ， 称 为 等 截 面 直 叶 片 ， 即 叶 片 的 几 何 参 数 沿 叶 高 不 变 显 然 ， 这 种 设 计 方 法 计 算 方 便 ， 叶 片 加 工 简 单 但 是 ， 对 于 汽 轮 机 低 压 部 分 的 级 来 说 ， 蒸 汽 比 容 变 化 快 ， 容 积 流 量 大 ， 级 的 平 均 直 径 大 ， 叶 片 长 径 高 比 很 小 汽 动 参 数 沿 叶 高 变 化 大 在 这 种 情 况 下 ， 如 果 仍 然 按 等 截 面 直 叶 片 进 行 设 计 ， 则 级 的 实 际 轮 周 效 率 比 计 算 值 要 低 得 多 其 原 因 就 在 于 ： （（1 1）沿叶高圆周速度不同所引起的损失）沿叶高圆周速度不同所引起的损失：：圆周速度沿叶高不同，汽流冲击背弧或凹弧；（（2 2））沿沿叶叶高高相相对对节节距距不不同同所所引引起起的的损损失失：叶 片 是 安 装 在 叶 轮 上 的 ， 呈 环 形 ，当 径 高 比 很 小 时 ,节 距 沿 叶 高 变 化 很 大 。

而 每 一 种 叶 栅 都 有 一 个 最 佳 的 相 对 节 距 ，其对应叶 栅 的 效 率 最 高 只 要 偏 离 这 一 最 佳 值 ， 都 会 引 起 损 失 ， 造 成 效 率 下 降 （（3 3）） 轴轴向向间间隙隙中中汽汽流流径径向向流流动动所所引引起起的的损损失失：： 蒸汽从动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、静轴向间隙中必然产生离心力作用，而产生径向流动径向流动就会造成损失而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大 因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级的来进行设计就必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片，即扭叶片扭叶片加工困难，制造成本高长长叶叶片片级级的的设设计计普普遍遍采采用用径径向向平平衡衡法法这种设计方法的核心问题就是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件建立径向平衡条件，建立径向平衡方程式，然后求解径向平衡方程式，由此得出汽流参数沿叶高的变化规律设计时采用的径向平衡法有简单径向平衡法和完全径向平衡法 一一 、简、简 单单 径径 向向 平平 衡衡 法法 简 单 径 向 平 衡 法 是 假 设 动 、 静 叶 栅 轴 向 间 隙 中 汽 流 作 轴 对 称 的 圆 柱 面 流 动 ， 其 径 向 分 速 为 零 ， 子 午 线 曲 线 半 径 无 穷 大 。

求 得 的 简 单 径 向 平 衡 方 程 式 为 ： 喷 嘴 出 口 轴 向 间 隙 ： 动 叶 出 口 轴 向 间 隙 ： 上 二 式 中 ， p ------ 蒸 汽 压 力 ； r ------- 级 的 半 径 ； v ----- 蒸 汽 比 容 C…….切向速度扭叶片设计原理扭叶片设计原理二二 、完、完 全全 径径 向向 平平 衡衡 法法 完 全 径 向 平 衡 法 认 为 ， 在 动 、 静 叶 栅 轴 向 间 隙 中 ，圆 周 方 向 的 流 面 是 一 个 轴 对 称 的 任 意 回 转 面 完 全 径 向 平 衡 方 程 式 为 ： 式 中 ，  ------ 蒸 汽 密 度 ； ----- 汽 流 圆 周 分 速 、 子 午 分 速 ； ------ 子 午 分 速 对 z轴 的 倾 角 ； R ------- 流 面 上 某 点 的 曲 率 半 径 。

用 简 单 径 向 平 衡 法 设 计 所 得 到 的 流 型 有 ： 理 想 等 环 量 流 型 、 等 角 流 型 、 喷 嘴 出 口 等 环 量 和 动 叶 出 口 连 续 流 流 型 、 等 密 流 流 型 用 完 全 径 向 平 衡 法 导 出 的 流 型 有 ： 三 元 流 流 型 、 可 控 涡 流 型 三、高效新叶型的开发与应用三、高效新叶型的开发与应用1、SCHLIST叶型（平衡叶型），后加载叶型；2、分流叶栅（宽窄组合叶栅）；3、三元流场设计：弯扭叶片，可控涡流技术；4、高效、高可靠性末级长叶片技术 在100MW、125MW和200MW汽轮机改造中，就是利用这些新型高效叶片技术对通流部分进行改造，再配合：（1）新型汽封（可调汽封，多齿汽封，椭圆汽封；（2）高效进汽室[涡壳进汽（无叶喷嘴）]，高效排汽缸这三种机改造实践表明：通过改造后，功率增加10%，机组内效率提高，热耗降低，煤耗下降 本章结束！ 欢迎交流！。