汽轮机原理课件PPT汇总(最新最全面)

1《汽轮机原理》2017.32绪论1火电厂基本概念（一）能量转换过程燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能（二）火电厂三大主机锅炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械能发电机：将旋转机械能转化为电能3B：锅炉S：锅炉过热器T：汽轮机C：冷凝器P：水泵STCPBTS12341´2´4´3´火力发电厂示意图年份装机容量（亿千瓦）历经年数18790（有电）1987110819952820003520044420055-5.114我国电力事业发展概况年份人均国民生产总值（元/人）人均装机容量（千瓦/人）人均发电量（千瓦时/人）人均净用电量（千瓦时/人）人均生活用电量（千瓦时/人）19943654.60.1668774.1642.273.019954767.00.1793831.4694.482.919965539.30.1933881.9737.093.019976048.20.2057917.4763.2101.419986373.90.2222927.6773.0111.219996516.90.2373979.4814.7116.720007062.90.25231081.1915.2132.120017516.70.26531162.7995.2144.15历年人均指标年份发电设备年利用小时数发电厂用电率（%）线路损失率（%）发电标准煤耗[g/(kw.h)]供电标准煤耗[g/(kw.h)]199452336.908.73381414199552166.788.77379412199650336.888.53377410199747656.808.20375408199845016.668.13373404199943936.508.10369399200045176.287.70363392200145886.247.553573856历年主要技术经济指标年份能源生产弹性系数电力生产弹性系数19940.550.8519950.830.8419960.210.7419970.170.581998-0.780.271999-1.620.922000-0.011.3720011.281.157历年能源和电力弹性系数年份生产总量（万吨标准煤）消费总量（万吨标准煤）保证程度（%）195798619644102.2519786277053144109.841991104844103783101.02199210725810917098.24199613261613894895.04200010900012800085.158我国能源供需变化情况煤炭石油天然气水电19947517.41.95.7199574.617.51.86.1199674.7181.85.5199771.520.41.76.2199869.621.52.26.719996823.22.26.6200066.124.62.56.89我国能源消费结构（%）年份原煤原油天然气水电197870.323.72.93.1198069.423.83.03.8198572.820.92.04.3199074.219.02.04.8199575.316.01.98.2200066.621.83.48.2200168.020.23.48.410我国能源生产构成（%）112000年世界一次能源供给的构成122000年全球电力生产的能源构成大中型水电60.82Mtce生物质能（传）290.80Mtce小水电39.05Mtce微水电0.10Mtce生物质能（新）6.77Mtce太阳能6.88Mtce地热0.65Mtce风力发电0.56Mtce13中国2003年可再生能源开发利用量14152汽论机分类：16汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机按作功原理分按功能分按参数高低分17按热力特性分类（即汽轮机型式）凝汽式、中间再热式背压式调整抽汽式供热TurbineTurbine热用户Turbine18按主蒸汽参数分类低压汽轮机：小于1.47Mpa；中压汽轮机：1.96~3.92Mpa；高压汽轮机：5.88~9.81Mpa；超高压汽轮机：为11.77~13.93Mpa；临界压力汽轮机：15.69~17.65Mpa；超临界压力汽轮机：大于22.15Mpa；超超临界压力汽轮机：大于32Mpa1971200020102030年增长率（%）煤274941122018262.2石油613374808263.0天然气443812165.5核电0633909.3水电42741773.5其它016136.8总和3431355186130482.719我国一次能源需求的情景预测（Mtce)1971200020102030煤98108117233503石油16465154天然气01974349核电01790242水电30222333622其它021042总共14413872282481320我国电力生产的情景预测(TWh)213汽轮机的主要技术发展采用大容量机组提高蒸汽初参数采用联合循环系统提高效率提高机组的运行水平4汽轮机制造工业美国日本通用电气公司、西屋电气公司日立制作所、东芝电器会社、三菱重工株式会社瑞士中国BBC公司哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、北京重型电机厂、青岛汽轮厂、武汉汽轮发电机厂、杭州汽轮机厂、南京汽轮发电机厂22第一章汽轮机级的工作原理第一节概述一，汽轮机的级、级内能量转换过程1，汽轮机的级：静叶栅动叶栅是汽轮机作功的最小单元。23242，级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。25263，冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离心力，离心力作用于叶片上，被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。而这种级称为冲动级。274，反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。通常称这种级为反动级。28hthnhbhn(1m)htmht29二，反动度m=hb*hb***=*hb=纯冲动级来说，=、=0、=，蒸汽流出动叶的1p2pbh*nhth三，冲动级和反动级30冲动级有三种不同的形式：1，纯冲动级：通常把反动度Ω等于零的级称为纯冲动级。对于为了提高级的效率，通常，冲动级也带有一定的反动度（=0.050.20)，这种级称为带反动度的冲动级，它具有作功能力大、效率高的特点。*速度C,具有一定的动能C未被利用而损失，称这种损失为余速损失，用hc2表示。2，带反动度的冲动级3.复速级由一组静叶栅和安装在同一叶轮上的两列动叶栅及一组介于第一、二列动叶栅之间、固定在汽缸上的导向叶栅所组成的级，称为复速级。第一列动叶栅通道流出汽流，其流速还相当大，为了利用这一部分动能，在第一列动叶栅之后装上一列导向叶栅以改变汽流的方向，使之顺利进入第二列动叶栅通道继续作功。复速级也采用一定的反动度。复速级具有作功能力大的特点。4.反动级通常把反动度=0.5的级称为反动级。对于反动级来说，蒸汽在静叶和动叶通道的膨胀程度相同，即是hb=hn*=12ht*。反动级是在冲动力和反动力同时作用下作功。反动级的效率比冲动级高，但作功能力小。31p1p2，32第二节汽轮机级内能量转换过程一，基本假设和基本方程式流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三元流动的实际流体。为了研究方便，特作如下假设：1.蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。2.蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时，其参数只沿流动方向变化，而在与流动方向相垂直的截面上不变化。3.蒸汽在叶栅通道的流动是绝热流动：即蒸汽在叶栅通道中流动时与外界没有热交换。33h02.能量方程式34基本方程式：说明：这些基本方程式在《能源动力装置基础》一书中讲过，不过多重复。1.连续方程式G=cA=cA=const.vWc122q=h1c0223.状态及过程方程式pv=RT4.动量方程式pvk=const.cdc=-vdpcdpR1dk=cdc5.气动方程式caM==kvpa=kp(C1C2)=h0h1=35二，蒸汽在静叶栅通道中的膨胀过程喷嘴的作用是让蒸汽在其通道中流动时得到膨胀加速，将热能转变为动能。喷嘴是固定不动的，蒸汽流过时，不对外作功，W=0；同时与外界无热交换，q=0。则根据能量方程式，则121222对于过热蒸汽，可近似看做理想气体，则上式可写成：1222(p0v0p1v1)kk1p0v01c236（一）喷嘴出口汽流速度计算1，喷嘴出口的汽流理想速度在进行喷嘴流动计算时，喷嘴前的参数p(初速）是已知的条件。按等熵过程膨胀，其过程曲线如图1---7所示。根据式（2--9)，则喷嘴出口汽流理想速度为----蒸汽按等熵过程膨胀的终态焓（J/kq)。2(h0h1t)c02c1t=0p1p02kk1或者式（2--10）为c1t=k1k上二式中，c1t----蒸汽流出喷嘴出口的理想速度（m/s)；h1t=h0C0=h0hc0p0v0[1(p1k)p037称为喷嘴的理想焓降。为了方便，引用滞止参数，如图1---7所示，滞止焓值为：把相应的滞止参数式(1---17)和（1-20)，则122h0*c1t=2hn*]***k12kk1c1t=图1---7图1---7中，hn=h0h1tp0*、v0*、h0*分别代入图1—8压力、焓降、截面积、汽流速度、音速、比容沿流动的变化规律38hn=(C1tC1=C1t(12)=(12)hn*2，喷嘴出口的汽流实际速度3，喷嘴损失(1-----26)(1-----26a)39实际流动是有损失的，汽流实际速度小于汽流理想速度。通常用喷嘴速度系数来考查两者之间的差别（通常取=0.97)。这样，喷嘴出口的汽流实际速度为c1=c1t121212222蒸汽在喷嘴通道中流动时，动能的损失称为喷嘴损失，用hn表示：=(12)n=hnhn*喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数，用n表示：aCa0p0*、v0*知时，a0一定值。40(二）喷嘴中汽流的临界状态1，临界速度，当在式（2--12)中用滞止参数表示有关参数时，代入音速公式，则有为滞止状态下的音速。当在膨胀过程中，到某一截面会出现汽流速度等于当地音速。当汽流速度等于当地音速时，则称此时的流动状态为临界等表示。汽流的音速为a=kpv=kRT22=*2k12k1上式中，0a**状态。这时的参数为临界参数，用pcr、vcr、ccr若以代入（2--16)则临界速度为：ccr=p0*v0*=kpcrvcra0*=2kk12k1pcrkpcr=p0(2，临界压力对于等熵膨胀过程来说，有，则上式为v0*vcr)p0*2k1根据(2--17),临界压力为：pcr=(1v0*vcr=(*)p0*k)k12k1上式表明，临界压力只与蒸汽指数k和初压有关。临界压力与初压之