(2.3)--1.3 蒸汽在动叶中的流动.pdf

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1、ADD RELATED TITLE WORDS汽轮机原理1.汽轮机级的工作原理 动叶进出口速度三角形 蒸汽在动叶中的流动过程 蒸汽作用在动叶上的力 轮周功率本节内容1.汽轮机级的工作原理教学要求能力目标 能够分析作用在能够分析作用在动叶上的力动叶上的力 能够绘制动叶进能够绘制动叶进出口速度三角形出口速度三角形知识目标 理解动叶中蒸汽理解动叶中蒸汽流动的计算方法流动的计算方法 清楚轮周功率清楚轮周功率的的求解求解价值目标 精益求精的工匠精益求精的工匠精神精神 职业道德的含义职业道德的含义1.汽轮机级的工作原理蒸汽在动叶栅中的流动图1 蒸汽在动叶通道中流动示意图喷嘴固定不动动叶圆周速度1.汽轮机级

2、的工作原理图3 动叶进出口速度三角形蒸汽绝对速度c1,c2蒸汽相对速度1,2u1c111动叶栅u22c2u2静叶栅图2 动叶栅进出口汽流速度三角形示意图蒸汽在动叶栅中的流动1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形使用时注意图4 斜切部分汽流的偏斜实际速度汽流角:1(1+1)一 动叶栅进出口速度三角形1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形1.进口速度三角形11+cu=2.圆周速度m60d nu=(1-17)(一)动叶栅进口速度三角形1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形4.动叶进口汽流相对方向角2211112coscuuc=+(1-18)3.动叶进口相对速度1=arc

3、sin1sin11=arctan1sin11cos1(1-19)(一)动叶栅进口速度三角形1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形1.出口速度三角形22+cu=2.动叶出口绝对速度(1-20)2222222coscuu=+3.动叶出口汽流相对方向角22222222sinsinarctanarcsincosuc=(1-21)(二)动叶栅出口速度三角形1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形 纯冲动级(m=0)速度三角形不对称 hb=0 2t=1 21。分析:动叶栅进出口速度三角形1.汽轮机级的工作原理 反动级(m=0.5)速度三角形对称 hnhb,c1=2,c2=1,1=2,1=

4、2图4 反动级动叶进出口速度三角形分析:动叶栅进出口速度三角形1.汽轮机级的工作原理蒸汽在动叶中的流动1.汽轮机级的工作原理喷管 绝对速度c动叶 相对速度类似看做静止u图1 蒸汽在动叶中流动示意图蒸汽在动叶中的流动1.汽轮机级的工作原理1.理想过程2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线21112hh=+21111,2p h点*111,p h点22t22t2t,2p h点能量守恒22t2t2h=+二 蒸汽在动叶中的流动1.汽轮机级的工作原理222t1112t=22hhh=+h1动叶栅进口蒸汽的比焓值(J/kg);1动叶栅进口蒸汽相对速度(m/s);h2t动叶栅出

5、口蒸汽的理想比焓值(J/kg);2t动叶栅出口蒸汽理想速度(m/s)。式中:h1动叶栅进口蒸汽的滞止比焓值(J/kg);2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线二 蒸汽在动叶中的流动1.理想过程1.汽轮机级的工作原理2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线*b12t-hh h=hsh222t1b12t-=-22hh h=hb hb蒸汽在动叶栅中的理想比焓降(J/kg)。式中:hb 蒸汽在动叶栅中的滞止理想比焓降(J/kg);212二 蒸汽在动叶中的流动1.理想过程1.汽轮机级的工作原理22t12t1=2(-)h h+动叶出口理想速

6、度2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线hshhb 2122*b1b=2+=2hh(1-22)1.汽轮机级的工作原理22thh22t2动叶栅出口蒸汽的实际速度(m/s)。式中:h2动叶栅出口蒸汽的实际比焓值(J/kg);2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线hshhb 2122h22.实际过程1.汽轮机级的工作原理2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线hshhb 2122h2式中:动叶速度系数。22t=动叶速度系数:2*22tb1b=2+=2hh动叶出口实际速度:2.实际过程1.汽轮机级的工作

7、原理 1,与ln、m、叶型及表面粗糙度有关;一般由试验确定,通常=0.850.95;与ln、m关系密切。l图3 喷嘴流道示意图分析:动叶速度系数1.汽轮机级的工作原理 1,与ln、m、叶型及表面粗糙度有关;一般由试验确定,通常=0.850.95;与ln、m关系密切。图4 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线分析:动叶速度系数1.汽轮机级的工作原理2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线hshhb 2122h2h22b2t222t*b1=()21 =(1)2 =(1)hh(1-23)动叶损失:式中:h动叶损失(J/kg)。3.能量损失1.汽轮机级的工作原理222=2cch

8、(1-24)余速损失:式中:h余速损失(J/kg)。3.能量损失2tp2h2hsp11h1p1 1h1图2 蒸汽在动叶中膨胀的热力过程线hshhb 2122h2h1.汽轮机级的工作原理余速利用系数:=010孤立级中间级=0余速利用系数1.汽轮机级的工作原理0本级利用上级余速动能的系数1本级余速动能被下级利用的系数2002c2212c()2211-2c本级余速动能未被下级利用的部分,损失余速利用系数1.汽轮机级的工作原理(1)相邻两个级的平均直径相差不大;(2)喷嘴进口的方向与上一级蒸汽余速方向相符;(3)相邻两级都是全周进汽;(4)相邻两个级的蒸汽流量没有变化,即级间没有抽汽。余速利用一般条件

9、1.汽轮机级的工作原理条件数值(1)(2)(3)(4)100.5难以判定难以判定0.30.8表1 余速利用系数取值余速利用系数1.汽轮机级的工作原理b2tn 1tbtnt2t1t=AA cGG=理想流量:式中:b动叶流量系数。bbbtGG=实际流量:图5 喷嘴和动叶的流量系数4.动叶通流能力1.汽轮机级的工作原理蒸汽做功原理冲动原理反动原理作用力Fb三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理uzFuFb图2 蒸汽在动叶栅内的流动过程Fa图1 环形叶栅示意图三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理uz1p1p22c1c2abdcFuFb图2 蒸汽在动叶栅内的流动过程Fat 时间内,m的

10、蒸汽c1c2;12动量改变三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理uz1p1p22c1c2abdc图2 蒸汽在动叶栅内的流动过程作用在蒸汽上的力动叶的反作用力 周向压力差动量方程21F tm cc()(1-25)三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理图3 动叶进出口速度三角形uF动叶片作用在汽流上的周向力212211coscosuuutFmccmcc()()周向的动量方程三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理uF汽流作用在动叶片上的周向力1211221122=+cos+coscos+cosuuuumFFcctmcctG cc()()()(1-27)1.蒸汽作用在动叶片的周

11、向力三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理aF汽流作用在动叶片上的轴向力3.蒸汽对动叶栅的合力()1122b b12(sinsin)+aFG ccd lpp=(1-28)(1-29)22buaFFF=+2.蒸汽作用在动叶片的轴向力三 蒸汽作用在动叶上的力1.汽轮机级的工作原理1.轮周功率uuPF u=2.比功轮周功u1122(coscos)Wu cc=+11221122(coscos)=(coscosGu ccGu=+)1122=(coscosu+)(1-30)(1-31)图3 动叶进出口速度三角形四 轮周功率和轮周效率ADD RELATED TITLE WORDSu11221122(

12、coscos)=(coscosWu ccu=+)(1-31)做功能力与汽流角有关:冲动级:动叶转折大,1,2较小,做功能力较大 反动级:动叶转折小,1,2较大,做功能力较小分析:轮周功冲动式叶片反动式叶片ADD RELATED TITLE WORDSu11221122(coscos)=(coscosWu ccu=+)(1-31)图3 动叶进出口速度三角形余弦定理222111122222222cos+2coscuuccuuc+冲动力做功反动力做功()()2222u122112Wcc=+22211()222121122cc,蒸汽带入、带出动叶通道的能量蒸汽在动叶通道中因理想焓降hb而造成的实际动能

13、增加分析:轮周功做做功ADD RELATED TITLE WORDS图3 动叶进出口速度三角形余弦定理222111122222222cos+2coscuuccuuc+蒸汽带入的能量蒸汽在动叶中由热能转换而来的动能()()2222u122112Wcc=+蒸汽带出的能量u11221122(coscos)=(coscosWu ccu=+)(1-31)分析:轮周功做能量转换ADD RELATED TITLE WORDS2*utnbchhhhh=(1-32)轮周损失滞止理想比焓降3.级的轮周有效比焓降 轮周功图4 级的热力过程线ADD RELATED TITLE WORDS(1-33)uuu00WhEE

14、=1kg蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量E0之比称为轮周效率。4.轮周效率ADD RELATED TITLE WORDS(1-34)2222212212000chchcEtt=+=0本级利用上级余速动能的系数1本级余速动能被下级利用的系数本级余速动能被下级利用上级余速动能被本级利用4.轮周效率ADD RELATED TITLE WORDS2*tnbuu00chhhhhEE=(1-35)2nb11(1)c=余速能量损失系数nn0hE=bb0hE=220cchE=喷嘴能量损失系数动叶能量损失系数4.轮周效率ADD RELATED TITLE WORDS2*0tt02chh=+级的滞

15、止理想比焓降2*nn(1)hh=喷管损失*bmthh=动叶的理想比焓降2*bb(1)hh=动叶损失*nmt(1)hh=喷管的滞止理想比焓降2*1bb2hh=+动叶的滞止理想比焓降222*0utnb0tnb2ccchhhhhhhhh=+级的轮周有效比焓降2222cch=余速损失图4 级的热力过程线5.级的热力过程线成功项目展示ADD RELATED TITLE WORDS学习通必做作业ADD RELATED TITLE WORDS动叶中流动热力过程线绘制焓降动叶出口汽流速度能量损失通流能力理想过程实际过程本 节 小 结ADD RELATED TITLE WORDS图3 动叶进出口速度三角形动叶进出口速度三角形绘制计算本 节 小 结ADD RELATED TITLE WORDS做 功轮周功率轮周效率作用力周向力做功轴向力产生轴向推力本 节 小 结

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