汽輪機(jī)基礎(chǔ)知識

1、汽輪機(jī)原理基礎(chǔ)知識問答1什么是汽輪機(jī)的級？汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？解答：一列噴嘴葉柵和其后面相鄰的一列動葉柵構(gòu)成的基本作功單元稱為汽輪機(jī)的級，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)的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復(fù)速級等幾種。各類級的特點(diǎn)：（1）純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p1hbD=p2；=0；Ωm=0。（

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

3、0；Ωm=0.05～0.35。（4）復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎?。由于?fù)速級采用了兩列動葉柵，其作功能力要比單列沖動級大。2說明沖擊式汽輪機(jī)級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點(diǎn)。解答：蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，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能，然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(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膭幽堋膰娮烊~柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對動葉柵產(chǎn)生作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出機(jī)械功，完成動能到機(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端面，當(dāng)蒸汽流動時(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，其流動方向與主流垂直，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，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。（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。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不產(chǎn)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。當(dāng)不進(jìn)汽的動葉流道進(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殘存在動葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。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)入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。（8）漏汽損失：汽輪機(jī)的級由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成，動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，這部分能量損失稱為漏汽損失。（9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，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)蒸汽帶動水滴運(yùn)動時(shí)，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗