7.1工业汽轮机

第七章工业汽轮机、烟气轮机、燃气轮机第一节工业汽轮机复习1、简述离心机分离的三个分离工程。2、简述分离因素的定义。前述汽轮机是用蒸汽来做功的旋转式热能动力机械。与其他原动机相比，具有效率高，功率大，转速容易控制，使用寿命长，运转可靠、安全等优点，被广泛地应用在发电、冶金、石油、化工、交通运输、轻工业等行业。工业汽轮机是指除中心电站汽轮机及公用热电站汽轮机和船舶汽轮机以外的其他汽轮机。包括工矿企业采用的用于驱动泵、风机、压缩机等机械的汽轮机，以及用于企业自备电站的汽轮机。一、总体结构工业汽轮机主要由静子和转子两大部分组成。静子：包括气缸及其滑销系统（为使汽轮机的汽缸定向自由膨胀或收缩，并保持机组各部件正确的相对位置，在汽缸与基座或轴承座之间所设置的一系列滑键。）、隔板和喷嘴组以及进气部分、排气部分、气封和轴承和轴承座等；转子：包括主轴、叶轮或转鼓、动叶片、止推盘、危急保安器、联轴器及其他装在轴上的零部件。见图7-1，视频二、工作原理级：在汽轮机中，由喷嘴和与其配合的动叶片构成的做功单元。级是汽轮机中最基本的做功单元，蒸汽的热能转变为机械能的能量转变过程在级内进行。喷嘴：又称静叶片。作用是将蒸汽的热能转换成动能。喷嘴是一个截面形状特殊且不断变化的通道，蒸汽进入喷嘴后发生膨胀，消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力和温度都降低了，蒸汽的流速却增加了，获得了高速气流。二、工作原理动叶片：又称工作叶片，装满了叶轮的一周，动叶片的作用是将蒸汽的动能转变为叶轮转动的机械能。即由喷嘴流出的高速气流流经动叶片时对动叶片产生作用力，推动叶片运动，通过叶轮式轴产生旋转运动，驱动泵、压缩机、风机等机械对外做功。三、分类1、按工作原理分类：（1）冲动式汽轮机由力学可知，当一运动物体碰到另一静止的或运动速度较低的物体时，就会受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。在汽轮机中（右图下）,蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转作功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。这种利用冲动力作功的原理，称为冲动作用原理。1、按工作原理分类：（2）反动式汽轮机由牛顿第三定律可知，当某物体对另一物体施加作用力时，此物体就必然要受到与其作用力大小相等、方向相反的的反作用力。例如火箭就是利用燃料燃烧时所产生的大量高压气体从尾部高速喷出，对火箭产生的反作用力使其高速飞行的，这个反作用力称为反动力。在反动式汽轮机中，蒸汽不但在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，压力由p0降至p1，速度由c0增至c1，高速汽流对动叶产生一个冲动力；而且在动叶栅中也膨胀，压力由p1降至p2，速度由动叶进口相对速度w1增至动叶出口相对速度w2,汽流必然对动叶产生一个由于加速而引起的反动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。蒸汽在反动级中的压力和速度变化情况如图7.6所示。2、按热力特性分类（1）凝汽式汽轮机凝气式汽轮机是指蒸汽在汽轮机内做功后，在低于大气压力的真空状态下排入凝汽器并凝结成水的汽轮机。（2）抽汽凝汽式汽轮机蒸汽在汽轮机中膨胀做功时，将其中的一部分蒸汽从汽轮机中间抽去，供工业部门使用或热用户使用。2、按热力特性分类（3）背压式汽轮机背压式汽轮机是指蒸汽在汽轮机膨胀做功后，在大于一个大气压的压力下排出气缸。其排汽可供工业或其他生活用汽以及供压力较低的汽轮机用汽。（4）抽汽背压式汽轮机工作蒸汽在汽轮机组的某中间级抽出供工业用汽，排汽供采暖用汽或其他热负荷用的汽轮机。因其抽汽压力在一定范围内可调节，又称为调节抽汽背压式汽轮机。2、按热力特性分类（5）乏汽式汽轮机乏汽式汽轮机是指利用其他设备的低压排汽或工业生产的工艺流程中副产蒸汽做功的汽轮机，其进气压力通常较低。（6）多压式汽轮机若工艺过程中有某一个压力的蒸汽用不完时，就把这股多余的蒸汽用管路注入汽轮机中的某个中间级内，与原来的蒸汽一起工作。这样可以从多余的工业蒸汽中获得能量，得到一部分有用功，使蒸汽热量得到综合利用。3、按级数分类（1）单级汽轮机是指由单个或一个双列速度级（又称复速级）组成的小型汽轮机。机组结构简单，功率为0.5~3000千瓦，主要作为辅机。（2）多级汽轮机是由若干个单级串联而成，蒸汽依次通过每一级膨胀做功，汽轮机的功率等于各级功率的总和。4、按气流方向分类（1）轴流式汽轮机轴流式汽轮机的级内蒸汽基本上沿轴向流动，是工业汽轮机的主要形式。左图为轴流式多级反动式汽轮机示意图。它的动叶片直接装在轮鼓上，在每列叶片之前，装有静叶片。动叶片和静叶片的断面形状基本相同。压力为p0的新蒸汽由环形汽室7进入汽轮机后，在第一级静叶栅中膨胀，压力降低，速度增加。然后进入第一级动叶栅，改变流动方向，产生冲动力。在动叶栅中，蒸汽继续膨胀，压力下降，流速增高。汽流在动叶栅中速度的增高，对动叶栅产生反动力。转子在冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。4、按气流方向分类（2）径（辐）流式汽轮机轴流式汽轮机的级内蒸汽基本上沿轴向流动，是工业汽轮机的主要形式。左图为辐流式多级反动式汽轮机示意图。汽轮机有两个轴4和5，叶轮1和2分别安装在这两个转轴上，叶片6和7分别垂直安装在两个叶轮的端面上，组成动叶栅。辐流式反动式汽轮机是利用反动作用原理来工作的，新蒸汽从新蒸汽管3进入汽轮机蒸汽室，然后流经各级动叶栅逐渐膨胀，利用汽流对叶片的反动力推动叶轮旋转作功，从而将蒸汽的热能转变成机械能。辐流式汽轮机的两个转子按相反的方向旋转，可以分别带动两个发电机工作。5、按蒸汽初压分类（1）低压汽轮机，主蒸汽压力为1.2~1.5MPa.（2）中压汽轮机,主蒸汽压力为2~4MPa。（3）高压汽轮机，主蒸汽压力为6~10MPa。（4）超高压汽轮机，主蒸汽压力为12~14MPa。（5）亚临界压力汽轮机，主蒸汽压力为16~18MPa。（6）超临界压力汽轮机，主蒸汽压力大于22.2MPa。四、型号用来表示汽轮机的基本特征的符号。A1A2A3A4A1表示汽轮机的类型A2额定功率A3蒸汽参数A4变型设计序号汽轮机的类型代号见表7-1；汽轮机的额定功率用阿拉伯数字表示，单位为MW.蒸汽参数的表示方法见表7-2.小结1、工业汽轮机的总体结构2、工业汽轮机的工作原理。3、工业汽轮机的分类。4、工业汽轮机的型号。布置作业复习本课程内容，预习燃气轮机与烟气轮机的内容。谢谢！！