第四节-叶栅几何尺寸的确定2010

第四节叶栅几何尺寸的确定一．叶栅的几何特性二．叶栅及叶型参数的选择三．反动度的选择四．喷嘴叶栅尺寸的确定五．动叶栅尺寸的确定六．汽轮机级动静叶栅的面积比叶栅定义布在一平面上。将基元级的环形叶栅展—平面叶栅回转面上排列而成的；同的间隙和角度在同一由叶型相同的叶片以相—叶栅；一列叶片排列为一整圈—环形叶栅；和动叶栅组成的透平级叶高为无穷小的静叶栅在沿叶高的某一直径处—基元级d/l10m直列叶栅—径高比大于；简化汽轮机级叶栅叶栅定义轴流式汽轮机叶栅的气动特性1、叶型几何参数中弧线—叶型型线诸内切圆中心的连线；叶型转折角—在中弧线两端点处切线间的夹角；弦长b—中弧线两端点的距离（投影长度）；叶型中弧线挠度f—弦长与中弧线上平行与弦长方向的切线之间的距离；B叶型最大厚度dmax：叶型诸内切圆的最大值；进出口缘厚度d1、d2:组成进出口圆直径；相对出口缘厚度：d2/o;o为喉口最小截面。2、叶栅几何参数s1g2g::B;;tbbt叶栅节相邻叶型对应点之间的距离；安装角弦长方向与叶栅额线之间的夹角；轴向宽度：弦长在透平轴线上的投影；几何构造角、：中弧线在两端点进出口缘的切线和叶栅额线方向的夹角叶栅相对节距叶栅稠度距t第一节概述动、静叶栅几何参数前缘点前额线后缘点后额线中弧线几何进口角汽流进口角几何出口角汽流出口角叶片安装角3、气流参数11221k11111112222221211212ia()()180()180(kkkokkoarcsiat进出口角度：、、、冲角：，负冲角，正冲角，零冲角出口角：（）可近似的写成：（）为气流的落后角，它取决于有效气流角和马赫数。叶型转折角：气流转折能力：）二叶栅及叶型参数的选择对级的热力计算：200ptpG、、、一般已知：mmdcn、、、选定：0寸。，喷嘴叶栅和动叶栅尺1p*12*01ppppbn，动叶喷嘴8.0MAn；一般确定喷嘴出口截面尺寸时，采用渐缩喷嘴，或）当亚音速：crbn1时，仍采用渐缩喷嘴，或）当跨音速：crbnd)4.0~3.0(214.18.0MAn；一般、需计算时，采用缩放喷嘴，或）超音速：3.03bn。一般，根据喷嘴轴线光滑变化、、需确定中间出口5.1minMAAA（一）叶栅类型的选择不同马赫数时冲动式叶栅和反动式叶栅的叶型常用喷嘴及动叶叶型的基本几何特性HQ-2TC-2A(B)出汽角2安装角s（二）出汽角1和2的选择1：影响到汽轮机的做功能力、效率及叶片高度适当1做功能力、轮周效率1过小1、*2减小，使汽流在动叶栅中转折厉害动叶损失增加在高压段一般冲动级1=110~140反动级1=140~200在低压级1逐级增大，后面几级冲动级达200左右复速级中为不使1、*2太小，1可取大些，130~1802：冲动级：复速级：)5~3(001*2)5~3(001*2)10~5(00*2'1)8~7(00'1*'2叶片高度l（三）叶片个数和高度的选择（三）叶片宽度的选择叶片制造工艺和通用性原则三、冲动级内反动度的选择三、冲动级内反动度的选择(续)选择原则：根部不漏汽也不吸汽。a)根部反动度较大时：产生根部漏汽现象；b)根部反动度很小或为负值时：产生根部吸汽现象；c)根部反动度r=0.03~0.05时：不漏汽也不吸汽。因为：☆泵浦效应☆射汽抽汽效应ej=0.01~0.02☆叶轮反动度rpejd220.07(1)()bpbaludc24'110.25()dpAA三、冲动级内反动度的选择(续)r选定后，采用等截面直叶片级反动度沿叶高的变化规律，ucr常数规律：1[(1)()]bbmrbdld平均反动度1[(1)()]bbtrbbdldl顶部反动度四、喷嘴叶栅尺寸的确定喷嘴在圆周上的分布渐缩喷嘴一)(crn、亚音速流动1)1(11——ttnnncGA0.93~0.950.94~0.98n：过热蒸汽，饱和蒸汽**1)1(22tmnthhc)2(sin1——又nnnnltzA1sinnntae采用部分进汽度如容积流量较小，喷嘴mnndtze11sinsin)2(mnnnnndeAtzAl式：由。代入，即可求得式的将nnlA)1(调节级喷嘴组（每组八个喷嘴）部分进汽的喷嘴组外形部分进汽度e的选择部分进汽度e的选择原则：1)使叶栅的端部损失及部分进汽损失之和最小；2)考虑结构因素的影响。一般压力级：e=1调节级：e1；e≯0.8但e≮0.15反动级：e=1时，时，特别是部分进汽损失：采用15.0ee损失会剧烈增加。)()(续渐缩喷嘴一crn3.02、超音速流动*0*0648.0)(RTpGAncrn喉部：1sin)()(mcrncrndeAl：斜切部分的偏转角1ttcrcrcc11111sin)sin(11111sin111)12(kknknkkkk缩放喷嘴示意图缩放喷嘴二)(crnnnnlaz*0*0648.0)(RTpGAcrn喉部：crncrnnalz)()(Laacrn22tan006~12扩张角tntnncvGA11出口：1sinnnnltz五、动叶栅尺寸的确定222sinbbttbbldewGA2sinbbbdeAlnbnbllll''来确定：根据进口rtllnb'：盖度Δt：顶部盖度Δr：根部盖度因离心力的作用Δt＞Δr凝汽式汽轮机最末几级，lb＞lb‘，γ=12~150，但不能太大，否则汽流无法充满整个汽道。盖度的选择盖度过小：会使汽流撞击动叶栅而造成损失。原因：制造和安装误差，运行时动静部分变形不一致，汽流向外扩散等原因。盖度过大：使停滞的蒸汽被吸到动叶汽道中扰乱汽流。叶高与盖度之间的关系六、其他结构因素的确定（一）级的动静叶栅的面积比（二）级的轴向间隙与径向间隙（一）级的动静叶栅的面积比叶栅，蒸汽流量全部流入了动假定由喷嘴叶栅流出的:f则动静叶栅出口面积比2211wcAAfnbmamatmtccchcc11)1(21*11式中11221221222cos2ucuccwcwwamamt11221221cos21ucucccwcamma)1(cos211)(11)(11211221mamamammcuccuccmmmamaxxwc11cos21112221npp12121)(而)(常数多变过程假定动叶的热力过程为np根据级的反动度定义：])(1[1])(1[111*02*01*01*0**kkkktnmppRTkkppRTkkhh]1[])(1[11211kkkkkkpp1121]1[1kkkkmppnkkkkm11121]1[1)1(1112]1[1kkkm))1)(1(1(2kkn根据热力学第一定律：dhdpdhdqn'的关系：与速度系数多变过程指数n关系。之间存在着一定的函数与喷嘴速度系数多变过程指数n成正比，与实际焓降损失所产生的热量之间有摩擦，若此摩擦壁面及蒸汽汽流本身实际流动中蒸汽与汽道dhdqdhdqn'1112)(222121212121''ccccchhttnnn而)(1)1()1(''pdkkdhdpnn损失系数：且在全流程中平均动能续）：的关系与速度系数多变过程指数(n)(1)1()1(''pdkkdhdpnn)()1()1(2'pddpkdpkn0)11(2''dppdkknn)11(''nnkkn代入上式：将112'n)1)(1(12kkn常数多变过程：np()0dnpdpkn，12kn，12之值代入，及将2121wc2211wcAAfnbmmmamakkkmxxf11cos21)]1(1[122)1(1112也取某一定值，值取为常数，及、一般将1k中。用一组曲线绘于一幅图、、取某一定的范围，amxf。，；，mmffff速时，汽流发生偏转，当喷嘴出口汽流为超音*1112211sin)sin(wcAAfnbkknknkkkk1111111111)12(sin)sin(kkkknm11111又1111)]1([kmkkmknfwc值代入和再将2121)1)(1(])1([1cos21111)12()]1(1[111112211)1(1112kkmkkkmmmammmakkkkmxxkkkf积比的影响：考虑动叶顶部漏汽对面*fGt，再求实际的面积比量先计算动叶顶部的漏汽fGGfnt)1(较大。顶漏汽量占总汽量分额对于直叶片级来说，叶可忽略不计。分额较小，，叶顶漏汽量占总汽量对大功率汽轮机末几级比的范围：常用的反动度及其面积；，直叶片级：65.1~85.1%20~5fm；，扭叶片级：4.1~7.1%40~20fm%8~3m复速级：)2.3~4()35.2~6.2()45.1~6.1(1'：：：：：：bgbbnffff2.1%40fm，对反动式汽轮机级：（二）级的轴向间隙与径向间隙装有窄喷嘴的焊接隔板小结本节的主要内容是计算级通流部分的主要尺寸，即喷嘴叶栅和动叶栅的出口高度。(一)叶栅型式的选择选择好的叶栅型式，是取得较高级效率的主要保证，选择时应注意动、静叶栅的配对要求。(二)叶栅高度计算叶栅出口高度是按流量连续性方程来确定的，因为动叶栅即为旋转的喷嘴叶栅，因此它们在高度计算公式中的各项具有一一对应性。(三)叶高公式中几个主要参数的选择1．喷嘴出汽角α1α1大小的选择与做功能力和叶型损失有关，按推荐值为好。α1选的小，可使喷嘴出口高度ln增大，反之使ln减小。2.部分进汽度e部分进汽度e小，可使叶高增大，反之使叶高减小。它的选择依据，应使部分进汽损失和叶高损失之和最小，这时的叶高为最有利的叶高，这时的部分进汽度为最合适的部分进汽度。3．动叶栅进口高度的选择本级动叶栅进口高度由喷嘴叶栅的出口高度加上盖度，下级喷嘴叶栅的进口高度等于上级动叶栅的出口高度加上盖度，依次类推。4．冲动级反动度的选择阶段平均直径处反动度选择的主要依据是使叶根处的蒸汽不泄不漏，这是获得较高级效率的一个重要措施，在此基础上，按照叶高和平均直径推算出平均直径处的反动度Ωm。(四)动、静叶栅面积比反动度Ωm对级效率有极大的影响，而且还直接影响到通流部分的强度和推力。设计中反动度的值，在实际中能否兑现，是个值得研究的问题，必须在结构上加以保证，保证的办法是用动、静叶栅的面积比来实现，因为一定的反动度必有一定的动静叶栅面积比与之对应。