1、23渐缩喷嘴的流量：渐缩喷嘴的流量：*0*0648.0pAGn彭台门系数的近似公式：彭台门系数的近似公式：1122ncncncGG211ncncncGG4喷嘴前后参数变化以后：喷嘴前后参数变化以后：*01*0*0*011*0*0*01*0111TTppppGG若参数变化前后都是临界流动：若参数变化前后都是临界流动：*01*0*0*011TTppGG又若初温不变：又若初温不变：*0*011ppGG5喷嘴流量的图形表达（喷嘴流量的图形表达（Stodola，1924）6一、级前后压力与流量的关系一、级前后压力与流量的关系1、两种工况均为临界流动、两种工况均为临界流动 对于喷嘴，若不考虑初温变化，则流
2、量与初压成正对于喷嘴，若不考虑初温变化，则流量与初压成正比。比。*1*111ppGGcc 对于动叶，若不考虑初温变化，则流量与动叶前滞对于动叶，若不考虑初温变化，则流量与动叶前滞止压力成正比。止压力成正比。*0*011ppGGcc7动叶流量与叶前动叶流量与叶前压力压力有什么关系？有什么关系？kkppRTkkw1*11*111112kkkcRTkkApG1121*1*1112111*11*1*1*111121111211*11*1*1*111TTppTTppGGkkkkkkcc8所以，动叶出现临界流动时，流量与所以，动叶出现临界流动时，流量与p1成正比。成正比。这时，流量与级前压力这时，流量与级
3、前压力p0有什么关系？有什么关系？对喷嘴流量作类似的推导：对喷嘴流量作类似的推导：*0*01111121121*01*0111121121*01*0*0*011ppGGTTppTTppGGccnnnnkknknkknknkknknkknkncc9结论：结论：不论临界流动发生在喷嘴还是动叶，流量都与级不论临界流动发生在喷嘴还是动叶，流量都与级前压力成正比。前压力成正比。2、两种工况均为亚临界流动、两种工况均为亚临界流动mttamttttnnttnnGhAcAG1122121*211定义假想流量定义假想流量Ga，可写为：可写为：10则两个工况的流量比为：则两个工况的流量比为：2*02*0*0164
4、8.0ccnapppppAG *01*022*0222*0221*012212*011111/1/TTppppppppGGmmncncncnc经过简化：经过简化：*01*0222*02212*011TTppppGG为方便起见，为方便起见，*常略去。常略去。11二、级组压力与流量关系二、级组压力与流量关系级组级组：由前后串联、流量相等的若干级组成。：由前后串联、流量相等的若干级组成。级组临界工况级组临界工况：级组中的某级达到临界。：级组中的某级达到临界。级组亚临界工况级组亚临界工况：级组中的所有级未达到临界。：级组中的所有级未达到临界。1、级组两个工况均为临界、级组两个工况均为临界对于级组中临界
5、流动的第对于级组中临界流动的第x个级：个级：xxccppGG11对于亚临界流动的第对于亚临界流动的第x1个级：个级：2212121,11xxxxccppppGG12如此，所有级的流量与级前压力成正比。考虑初温有：如此，所有级的流量与级前压力成正比。考虑初温有：2、级组两个工况均为亚临界、级组两个工况均为亚临界对每个级写出亚临界时压力、流量关系对每个级写出亚临界时压力、流量关系迭代相加，有：迭代相加，有：ccxxxxccxxxxxxGGppppGGpppppp111,1112212121,110100011TTppGGcc13 21z2012z20001212212012220001212221
6、2012222020012112212011222010012121ppppTTGGppppTTGGzppppTTGGppppTTGGzzz相加后：级：第级：第级：第14上面的结论称：上面的结论称：弗留格尔公式（弗留格尔公式（Flugel，1931）010220212011TTppppGGzz三、弗留格尔公式的应用三、弗留格尔公式的应用1、应用条件、应用条件1）通流面积固定）通流面积固定2）各级流量相同）各级流量相同3）均质流）均质流4）级组）级组45时精度高时精度高152、应用、应用1）用于中间有比例抽汽量的多个级组）用于中间有比例抽汽量的多个级组2221211112221212221212
7、22121111222121221222121111121111CACACACACBCBBABACBCBBABAexppppGGppppppppppppGkGkppppGGppppGGGkGkGG162）求通流面积变化）求通流面积变化级组通流部分均匀结垢，当流量不变时，必须使初压级组通流部分均匀结垢，当流量不变时，必须使初压力升高，由压力变化确定通流面积的变化：力升高，由压力变化确定通流面积的变化：0010101101000111/TTGppGAATTppAGAG在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算为单在通流部分面积按比例变化时，将流量公式折算为单位面积流量进行计算。位面积流量进行计算。
8、17例：例：汽轮机设计工况下蒸汽流量为汽轮机设计工况下蒸汽流量为132.6t/h，调节级汽调节级汽室压力为室压力为1.67MPa。当机组流量降为当机组流量降为90t/h时，调节级时，调节级汽室压力为多少？又压力级结垢后使通流面积减少汽室压力为多少？又压力级结垢后使通流面积减少5%，则在则在90t/h工况下调节级汽室压力是多少？工况下调节级汽室压力是多少？MPappppAGAGMPappppGG193.167.11/6.13295.0/90/133.167.16.1329001010011101010011183）级数增、减情况下流量和压力关系）级数增、减情况下流量和压力关系例：凝汽式汽轮机共有
9、例：凝汽式汽轮机共有10级，第级，第6级因故障被迫拆除。级因故障被迫拆除。试问拆除第试问拆除第6级后若流量仍为设计值，则调节级后压力级后若流量仍为设计值，则调节级后压力变化多少？哪个级所受影响最大？下列级后压力：变化多少？哪个级所受影响最大？下列级后压力：调节调节23456789101.176MPa0.862MPa0.612MPa0.426MPa0.282MPa0.179MPa0.104MPa0.0622MPa0.0323MPa0.0049MPa第第6级拆除后，第级拆除后，第7级前压力不变。级前压力不变。分析调节级后第分析调节级后第2级到第级到第5级构成的级组：级构成的级组：MPapppppp
10、1556.11282.0176.1179.00122220125202620119分析第分析第5级前后压差的变化：级前后压差的变化：%9.1283646.01282.0426.0179.05464141222241252426241ppppMPapppppp调节级后压力变化幅度很小调节级后压力变化幅度很小%7.10001ppp问：级后压力降低，调节级应如何保持流量不变？问：级后压力降低，调节级应如何保持流量不变？20一、喷嘴调节和调节级变工况一、喷嘴调节和调节级变工况1、喷嘴配汽、喷嘴配汽212223调节级的热力过程线调节级的热力过程线调节级汽室参数调节级汽室参数调节级的相对内效率调节级的相对
11、内效率2、调节级压力与流量的关系、调节级压力与流量的关系简化假定：简化假定：1 1）级后压力正比于流量）级后压力正比于流量2 2）级的反动度为）级的反动度为0 03 3）调节汽门顺序开启，无重叠度）调节汽门顺序开启，无重叠度4 4）全开调门后压力不变）全开调门后压力不变24压力随流量（综合开度）的变化压力随流量（综合开度）的变化25流量随综合开度的变化流量随综合开度的变化26调节级焓降的变化调节级焓降的变化调节级的危险工况调节级的危险工况实际的调节级实际的调节级1）调节级后温度）调节级后温度 阀点与阀点与t2，t2变小，变小，p2？2）调节级反动度）调节级反动度 p1的变化的变化3）调门的重叠
12、度）调门的重叠度 与阀门的流量特性有关与阀门的流量特性有关4）喷嘴组前的压力）喷嘴组前的压力27实际调节级的压力与流量（综合开度）关系实际调节级的压力与流量（综合开度）关系283、喷嘴调节的优缺点、喷嘴调节的优缺点1）全开调门后调节级的作功量大）全开调门后调节级的作功量大2）有部分进汽损失）有部分进汽损失3）调节级汽室温度变化大）调节级汽室温度变化大4）第）第1调门全开时动叶受应力大调门全开时动叶受应力大二、节流配汽二、节流配汽1、节流效率、节流效率 因节流引起整机理想焓降减小因节流引起整机理想焓降减小2、节流效率与背压的关系、节流效率与背压的关系 背压越低，节流效率越高背压越低，节流效率越高
13、3、节流配汽的特点、节流配汽的特点29三、配汽方式的比较三、配汽方式的比较常见的配汽方式：喷嘴、节流、旁通常见的配汽方式：喷嘴、节流、旁通30常见的汽轮机运行方式：常见的汽轮机运行方式：定压、滑压定压、滑压定压运行定压运行：汽轮机主汽门：汽轮机主汽门前压力维持不变，此时汽前压力维持不变，此时汽轮机采用喷嘴配汽或节流轮机采用喷嘴配汽或节流配汽。配汽。滑压运行滑压运行：汽轮机进汽门：汽轮机进汽门全开、或部分全开，同时全开、或部分全开，同时维持阀位不变，初温不变维持阀位不变，初温不变（调节锅炉燃烧）。（调节锅炉燃烧）。31不同配汽方式的比较不同配汽方式的比较从三个方面比较：经济性、安全性、负荷响应速
14、度从三个方面比较：经济性、安全性、负荷响应速度经济性经济性安全性安全性负荷响应速度负荷响应速度喷嘴配汽喷嘴配汽高负荷时较好高负荷时较好较差较差较快较快节流配汽节流配汽低负荷时较差低负荷时较差较好较好最快最快滑压运行滑压运行低负荷时较好低负荷时较好较好较好较慢较慢32复合配汽方式复合配汽方式实际采用喷嘴调节时，常使第实际采用喷嘴调节时，常使第1、2个调门同步动作，个调门同步动作，第第3、4个调门顺序开启。个调门顺序开启。33随负荷上升，采用：定压随负荷上升，采用：定压滑压滑压定压定压低负荷：采用定压，锅炉金属温度变化率较小，蒸汽低负荷：采用定压，锅炉金属温度变化率较小，蒸汽初参数较高，循环热效率
15、较高。初参数较高，循环热效率较高。中间负荷：采用滑压方式，汽机金属温度变化小。中间负荷：采用滑压方式，汽机金属温度变化小。高负荷：采用喷嘴配汽，使汽机内效率提高。高负荷：采用喷嘴配汽，使汽机内效率提高。例：浙江北仑发电厂例：浙江北仑发电厂#2机（法国机（法国ALSTHOM 600MW机组）的配汽方式随负荷变化：机组）的配汽方式随负荷变化：050时时#1、#2、#3阀同步参与调节（定压节流）；阀同步参与调节（定压节流）；5094时时#1、#2、#3阀全开（滑压运行）；阀全开（滑压运行）；94100时时#4阀开启并参与调节（定压喷嘴调节）。阀开启并参与调节（定压喷嘴调节）。34例：例：凝汽式汽轮机
16、初参数凝汽式汽轮机初参数16.716.7MPaMPa，550C550C，有有4 4个个调节级喷嘴组，喷嘴数依次为调节级喷嘴组，喷嘴数依次为8 8、6 6、4 4、4 4。设计。设计工况下工况下4 4个调节汽门开足，额定进汽量个调节汽门开足，额定进汽量300300t/ht/h，此此时调节级后压力为时调节级后压力为1010MPaMPa。假定调门开启无重迭假定调门开启无重迭度、调节级反动度为零。全开调门的级相对内效度、调节级反动度为零。全开调门的级相对内效率为率为0.70.7，调门部分开启的级相对内效率为，调门部分开启的级相对内效率为0.650.65，调门全开时喷嘴组前的压力为调门全开时喷嘴组前的压
17、力为15.8815.88MPaMPa。试求当试求当进汽量为进汽量为225225t/ht/h时：时：（1 1）各调门的流量分配；）各调门的流量分配；（2 2）部分开启调门后的压力；）部分开启调门后的压力；（3 3）调节级后蒸汽状态点。）调节级后蒸汽状态点。35（1 1）当进汽量从）当进汽量从300t/h300t/h降为降为225225t/ht/h时，调节时，调节级后压力降低：级后压力降低：此时，全开调门后调此时，全开调门后调节级喷嘴的流动状态：节级喷嘴的流动状态：而设计工况调节级喷而设计工况调节级喷嘴压比：嘴压比：设计工况喷嘴流量比：设计工况喷嘴流量比：MPappGGpp5.7300225102
18、1211221982.011630.088.151047.088.155.721crcrcr36调节级的临界流量：调节级的临界流量：单个喷嘴的临界流量：单个喷嘴的临界流量：各喷嘴组的临界流量：各喷嘴组的临界流量：各喷嘴组的流量分配：各喷嘴组的流量分配：htGhtGGGhtGhtGhtGGhtGGhtGGhtGGhtGGhtGGnnnnnncrscrcrscrcrscrcrscrcrcrscr/0/59.30225/32.83/09.111/55.554/55.554/32.836/09.1118/886.134468/5.305421321432137（2 2）部分开启调门后压力即第）部分开启
19、调门后压力即第3 3个喷嘴组前的压力。个喷嘴组前的压力。（a a）用弗留格尔公式）用弗留格尔公式 （b b）用流量公式）用流量公式 MPappa2.101088.155.7982.055.5559.303,0122223,0138MPappppGRTpAGRTppAGbncrncr892.959.30546.01546.0/5.71498.359.3055.5588.15648.0648.0)(3,0123,013,013,010000000蒸汽节流后进入喷嘴组，近似等温过程，则喷嘴临蒸汽节流后进入喷嘴组，近似等温过程，则喷嘴临界流量与初压成正比：界流量与初压成正比：39（3 3）调节级后蒸汽
20、状态，即两股汽流混合后的状态）调节级后蒸汽状态，即两股汽流混合后的状态汽流汽流理想焓降理想焓降实际焓降实际焓降级后比焓级后比焓全开调门后喷嘴组全开调门后喷嘴组232232kJ/kgkJ/kg162.4162.4kJ/kgkJ/kg3271.6kJ/kg3271.6kJ/kg部分开调门后喷嘴组部分开调门后喷嘴组105105kJ/kgkJ/kg68.2568.25kJ/kgkJ/kg3365.8kJ/kg3365.8kJ/kg调节级后两股汽流混合调节级后两股汽流混合:h=3284.4kJ/kg h=3284.4kJ/kg p=7.5MPa p=7.5MPa t=451.4t=451.4C C本题结
21、束。本题结束。40例：例：喷嘴配汽凝汽式汽轮机，有喷嘴配汽凝汽式汽轮机，有4 4个调门及等面积的个调门及等面积的喷嘴组，调门顺序开启无重叠度，调门全开时喷喷嘴组，调门顺序开启无重叠度，调门全开时喷嘴组前压力为嘴组前压力为16.67MPa16.67MPa，温度，温度538C538C。3 3阀点时阀点时G=1095.72t/hG=1095.72t/h，调节级后压力，调节级后压力p p1 1=12.762MPa=12.762MPa，t t1 1=505.5C=505.5C，设调节级反动度为，设调节级反动度为0 0。（1 1）计算主汽流量为）计算主汽流量为855t/h855t/h时各调门的流量分配。时
22、各调门的流量分配。（2 2）若考虑调节级后温度变化的影响，此时调节级）若考虑调节级后温度变化的影响，此时调节级后压力有何变化，对流量分配产生什么影响？后压力有何变化，对流量分配产生什么影响？41（1 1）额定工况全开调门喷嘴组）额定工况全开调门喷嘴组的压比、流量比的压比、流量比 由此求得全开调门喷嘴组的最由此求得全开调门喷嘴组的最大流量为：大流量为：当主蒸汽流量降为当主蒸汽流量降为855t/h855t/h时，时，不计调节级后蒸汽温度变化，不计调节级后蒸汽温度变化，则调节级后压力为则调节级后压力为 全开调门喷嘴组的压比、流量全开调门喷嘴组的压比、流量比比 此时对应全开调门喷嘴组的流此时对应全开调
23、门喷嘴组的流量量 结果：结果：I I、II II调门全开，通过的调门全开，通过的蒸汽流量分别为蒸汽流量分别为414.6t/h414.6t/h；IIIIII调门部分开启，通过的蒸汽调门部分开启，通过的蒸汽流量为流量为25.75t/h25.75t/h。12.7620.765616.67220.76560.546110.8752311 0.546crcrmax11095.72417.307/33*0.87523GGt h1111855*12.7629.9581095.72GppMPaG19.95830.597316.67210.59740.54610.99361 0.5461max0.9936*41
24、7.307414.62/GGt h42（2 2）主蒸汽流量减小，调节级焓降增大，调节级后蒸汽）主蒸汽流量减小，调节级焓降增大，调节级后蒸汽温度下降，由温度下降，由 考虑调节级后温度影响，在蒸汽流量为考虑调节级后温度影响，在蒸汽流量为855t/h855t/h时，调时，调节级后压力低于上述计算得的节级后压力低于上述计算得的9.958MPa9.958MPa。对应全开调。对应全开调门的喷嘴组，压比减小，流量增大。故考虑调节级后门的喷嘴组，压比减小，流量增大。故考虑调节级后蒸汽温度变化影响，蒸汽温度变化影响，I I、II II喷嘴组流量增多，而喷嘴组流量增多，而IIIIII喷嘴喷嘴组流量减少。组流量减少
25、。由于不考虑调节级后蒸汽温度时，全开调节对应喷嘴由于不考虑调节级后蒸汽温度时，全开调节对应喷嘴组已十分接近于临界，故流量改变很小。组已十分接近于临界，故流量改变很小。1111111GpTGpT43一、各级焓降的变化一、各级焓降的变化kktkktppRTkkhpppkkh1020102001111如果初温变化小，则焓降主要取决于压比如果初温变化小，则焓降主要取决于压比压比增大，焓降减小；压比减小，焓降增大压比增大，焓降减小；压比减小，焓降增大441、凝汽式汽轮机的中间级、凝汽式汽轮机的中间级0121022210011ppppppppGG因级的压比不变，故焓降也因级的压比不变，故焓降也基本基本不变
26、。不变。负荷降低，调节级后温度降低，压力？负荷降低，调节级后温度降低，压力？图图318452、背压式汽轮机的中间级、背压式汽轮机的中间级2120212020220121121222212212122021201220212011/1/1/1/GGppGGpppppppppppGGppppGGpppppGGzzzzzzzzzz本级后：对整机：pz/p0的影响的影响图图319、320463、末级、末级当流量减小，压比增大，焓降减小当流量减小，压比增大，焓降减小4、调节级、调节级二、各级反动度的变化二、各级反动度的变化焓降增大或减小，使汽流在喷嘴和动叶中的膨胀比例焓降增大或减小，使汽流在喷嘴和动叶中
27、的膨胀比例发生变化。发生变化。对于亚音速流动的级，焓降减小，反动度增大。对于亚音速流动的级，焓降减小，反动度增大。47当级的焓降减小时，由速度三角形：当级的焓降减小时，由速度三角形：111221212111111212121121211111112211121111111111111cos2cosccwwwcccwccwcwhwccwwb故级的焓降减小时，反动度增大，以保证流动顺畅。故级的焓降减小时，反动度增大，以保证流动顺畅。48故：设计反动度较大，焓降变化引起的反动度变化较小故：设计反动度较大，焓降变化引起的反动度变化较小速比、反动度变化关系：速比、反动度变化关系：112.01.04.0a
28、aaxxx当动叶出口汽流超音速时？当动叶出口汽流超音速时？49一、冲动式汽轮机一、冲动式汽轮机20210111ppppFFmmzz节流调节的凝汽式汽轮机节流调节的凝汽式汽轮机 流量变化，末级焓降变化，其余级焓降不变，反动度流量变化，末级焓降变化，其余级焓降不变，反动度不变不变 压力与流量成正比，压差也与流量成正比压力与流量成正比，压差也与流量成正比 所以：所以：DDFFzz1150调节级的轴向推力调节级的轴向推力51背压式汽轮机的轴向推力背压式汽轮机的轴向推力 流量增大，压力压差增大，焓降增大，反动度减小流量增大，压力压差增大，焓降增大，反动度减小 轴向推力不一定增大轴向推力不一定增大5253
29、课堂练习课堂练习具有具有4 4个调门的喷嘴调节汽轮机，在调门顺序开启过程个调门的喷嘴调节汽轮机，在调门顺序开启过程中，先开调门所通过的蒸汽量是否变化，为什么？中，先开调门所通过的蒸汽量是否变化，为什么？汽轮机某级在制造装配中出现失误，该级各喷嘴的出汽轮机某级在制造装配中出现失误，该级各喷嘴的出口面积较设计值增大口面积较设计值增大2020。试问：在级焓降保持不变。试问：在级焓降保持不变情况下，级的反动度和速度三角形是否发生变化？请情况下，级的反动度和速度三角形是否发生变化？请画图说明。画图说明。某多级凝汽式汽轮机，因故障使末级排汽压力上升，某多级凝汽式汽轮机，因故障使末级排汽压力上升，整机的焓降
30、减小。试问：在调节级后压力保持不变情整机的焓降减小。试问：在调节级后压力保持不变情况下，由高压缸到低压缸，哪些级的焓降改变最大？况下，由高压缸到低压缸，哪些级的焓降改变最大？哪些级的焓降基本不变？哪些级的焓降基本不变？54已知某级的压比为已知某级的压比为0.30.3，原设计工况下喷嘴为，原设计工况下喷嘴为亚音速流动。为增大机组出力，现将喷嘴改为亚音速流动。为增大机组出力，现将喷嘴改为超音速流动。问：超音速流动。问：1 1、反动度是增加了还是减小了？、反动度是增加了还是减小了？2 2、若新设计的喷嘴和动叶的出口气流角不变，、若新设计的喷嘴和动叶的出口气流角不变，则速度三角形有什么变化？请画图说明。则速度三角形有什么变化？请画图说明。
