涡轮级与多级涡轮.pptx

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1、叶轮机械原理涡轮原理练习：2、若动叶膨胀比为1.4，速度系数为0.94，进口绝对气流角为20，圆周速度为380m/s，求动叶出口静温。（进口气流参数如上）第1页/共66页叶轮机械原理涡轮原理练习：3、通过某涡轮末级的流量为8.63kg/s，背压1.23bar，温度365，平均直径365mm，叶片高度225mm，出口相对气流角35，涡轮转速为6300r/min。求涡轮级的余速损失？第2页/共66页叶轮机械原理涡轮原理练习：4、有一单级涡轮，级前参数为3.2Mpa，温度430，流量为82kg/s，平均直径1.2m，叶高15mm，喷嘴出口气流角为12，反动度为0，转速为3000r/min。求：出口背

2、压为多少时轮周效率最高第3页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮第4页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮涡轮长叶片级的定义dm-涡轮平均直径；L-涡轮叶片高度第5页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮不采取扭曲产生的附加能量损失：1、沿叶高冲角变化引起附加损失；2、径向流动损失3、级后气流参数不均匀引起的掺混附加损失第6页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮第7页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮动叶进口角扭曲较静叶出口较大第8页/共66页与压气机的区别：出口绝对对气流角上升、相对气流角下降叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮第9页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮第1

3、0页/共66页叶轮机械原理长叶片级与多级涡轮第11页/共66页叶轮机械原理第十章 轴流涡轮的长叶片级第12页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮等内径、等外径的区别第13页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第14页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第15页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第16页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第17页/共66页多级轴流涡轮重热系数叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第18页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第19页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第20页/共66页叶轮机械原

4、理第十章 涡轮级与多级涡轮第21页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第22页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮3、多级涡轮的焓降分配与级数的确定影响焓降的因素：（1）平均直径（2）转速平均直径的变化规律影响涡轮焓降分配第23页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第24页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮等内径：由于级的平均直径逐渐增加，级的焓降逐级增加；转子加工容易，易于叶片通用；外壳倾斜，壁面附近容易发生分离损失；第25页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮等外径：由于级的平均直径逐渐减小，级的焓降逐级减少；低压级叶片长，叶片扭曲剧烈，

5、易出现负的反动度；机组径向尺寸小，适用于航空机组。等中径介于两者之间第26页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮焓降分配原则：1、末级焓降小，易于减少出口余速损失；2、第一级焓降适当增加，有利于降低燃气温度，提高涡轮使用寿命。缺点：增加第一级焓降则小，气流转折角大，流动损失增加。第27页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮第28页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮确定方法：1、由强度条件和结构要求确定平均直径2、选取速比确定级的平均等熵焓降(载荷系数)第29页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮级数的确定：第30页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与

6、多级涡轮第31页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮多级涡轮的相对内效率：1、进气阀门和进气管路中的损失2、连通管路中的损失（汽轮机）3、排气压力损失第32页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮多级涡轮的设计计算：1、通流形式的确定2、级数、反动度、各级焓降的分配3、参照短叶片级的设计计算方法完成各级的设计计算第33页/共66页叶轮机械原理第十章 涡轮级与多级涡轮例：燃气透平的设计参数为：透平排气压力：燃料系数=0.2，燃气流量G=26.71kg，透平转速n=7900转/分第34页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第35页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工

7、况涡轮机的功率要随外界负荷的变化而变化：汽轮机通常采用流量调节的方式燃气轮机改变工质的工作参数（流量也会发生改变）第36页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况 流量变化时气体的速度、密度都会发生变化，这会引起涡轮级中气体的压力、温度、焓降、速比、反动度等主要参数的变化，进而引起涡轮机各项损失和效率的变化。以流量为独立变量，以其它参数为因变量，变工况的研究就是研究其它因变量的变化规律以及各变量间的相互关系第37页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况 燃气轮机运行时，转速的变化与外界负荷变化相关：转速变化工质的流量、热力参数可能单独或相关联的发生变化，以转速变化为因变量分析工作情况

8、、热力参数的变化规律可以使变转速的特性在等转速的基础上加以讨论第38页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况一、变工况时叶栅的工作特性叶栅流量 与叶栅前后气动参数的变化关系 静叶栅与动叶栅连续方程相似，因此只需将参数换为相对坐标参数结论仍然可用第39页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况 静叶栅进口气流参数分别为P0、T0和P1时：第40页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况临界压力取决与进口状态参数，所以此式具有通用性第41页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况静叶栅流量与膨胀比变化关系第42页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况缩放叶栅：折合流量随膨胀

9、比的减少而增加折合流量达到临界值第43页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况缩放叶栅膨胀比与面积比变化关系缩放叶栅出口背压与几何尺寸相关。第44页/共66页一、设计工况与变工况时动叶气流速度均达到临界叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第45页/共66页二、设计工况与变工况时动叶气流速度均未达到临界叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第46页/共66页三、变工况时涡轮的热力参数的变化变工况时涡轮反动度的变化规律叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第47页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第48页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况第49页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮

10、的变工况第50页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况决定涡轮工作状态的参数：1、涡轮转速2、涡轮进口总温、总压3、涡轮出口压力（膨胀比）注：压气机中是流量、压比、进气参数，（转速变化）第51页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况涡轮性能参数参数：1、膨胀功2、通过涡轮的质量流量3、涡轮效率第52页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况涡轮相似工作条件：Ma，Mu第53页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况临界或超临界工作状态：相似流动条件由临界点后相似参数决定第54页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况单级涡轮特性：1、随膨胀比增加涡轮流量增大，达到临界后

11、保持不变2、亚临界流动状态流量随转速的增加而减小（反动度变化）第55页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况单级涡轮特性：3、转速降低效率线向左偏移（为保证动叶速比不变需减小焓降）4、焓降相同时降低转速出口绝对气流角减小。第56页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况各参数对级特性的影响：1、面积比 随着面积别增加反动度逐渐增大第57页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况各参数对级特性的影响：2、膨胀比 膨胀比小，比容增加量小，动叶出口喉部面积相对增大，反动度减小第58页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况各参数对级特性的影响：2、膨胀比 膨胀比小，比容增加量小，动

12、叶出口喉部面积相对增大，反动度减小注：高压比取小的面积比第59页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况喉部面积对流量的影响：高反动度动叶易阻塞第60页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况效率的影响因素：膨胀比高面积比对效率影响更敏感第61页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况涡轮膨胀功的影响：第62页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况多级涡轮特性：后面级膨胀比随总膨胀比变化更明显第63页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况多级涡轮极限膨胀比与储备功系数：第64页/共66页叶轮机械原理第十一章 涡轮的变工况涡轮的外特性第65页/共66页感谢您的观看！第66页/共66页