燃气轮机12储运.ppt
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1、第三章 燃气涡轮,概述(功能、分类、基本结构等); 轴流式燃气涡轮的工作原理; 轮周功、轮周效率、速度比; 多级涡轮; 涡轮特性; 燃气涡轮的冷却。,多级涡轮,一般为多级轴流式涡轮(25级) 分为速度多级涡轮和压力多级涡轮,速度级涡轮(冲动式),整个涡轮的等熵焓降均在喷嘴中被转换成气体的动能,而在工作动叶栅中仅发生绝对速度降低、将动能转化为机械功。 喷嘴中:H1s=Hs,双级速度级涡轮简图,多级速度级涡轮的最高效率比单级冲动式涡轮的要低得多。 原因: 气流速度高且流动阻力增加。,双级速度级涡轮简图,压力级涡轮(反动式),由一系列反动式涡轮级串联组成。 每一级都有压力降,涡轮中压力逐级降低; 气
2、流绝对速度在每一级喷嘴中得到提高,而在每一级工作叶栅中得到利用。 余速损失较少,效率比单级的高。 应用较多。,三级压力级涡轮简图,六、多级涡轮的基本参数,(压力级),多级压力级涡轮的基本参数,1、膨胀比T* 2涡轮的轴功率 (1)内功率NT 涡轮内功LT为各级轴功之和,内功率(轴功率),或者:,或,(2)有效功率,3涡轮的效率T* (绝热膨胀效率),假设各级的级效率相等,由于重热,,多级涡轮的效率比单级效率要高。,涡轮重热系数,注意:重热效应回收的摩擦热仅仅是流动阻力损失的一小部分,所以流动阻力增加总是导致涡轮效率降低的。,七、多级轴流式涡轮的通流部分型式,在轴流式涡轮中,随着气流压力沿流程逐
3、级下降,气流密度也逐级减小。 根据连续性方程G=Acx可知,这将导致气流轴向分速cx增加,或者通流面积A增加。 一般同时采用逐级增加轴向分速和叶片高度的办法。 多级轴流式涡轮的通流部分逐级渐扩。,三种型式,Dt=const,Dm=const,等外径,等内径,等平均直径,Dh=const,1、等外径的通流部分,结构:外径Dt相同 内径Dh和平均直径Dm则沿流程逐级降低。 优点:涡轮的径向尺寸较小,机壳的加工制造方便。 缺点:内径较小,叶片较长,叶片扭曲较剧烈。 特别是体积流量很大时,叶片更长,受材料强度限制。 应用:用于航空和舰船燃气轮机。,2、等内径的通流部分,结构:内径Dh相同 外径Dt和平
4、均直径Dm则沿流程逐级增加。 优点:叶片高度较小,则叶片扭曲不甚剧烈。 工作叶轮加工方便。 缺点:涡轮的径向尺寸变化剧烈。特别是体积流量变化很大时,易引起气流脱离,流阻增加。 因外径Dt逐级增加,机壳加工较繁。 应用:地面固定式燃气轮机。,3、等平均直径的通流部分,结构:平均直径Dh相同 外径Dt逐级增加,内径Dh逐级减小。 优缺点:介入以上二者之间 叶片扭曲不甚剧烈;涡轮的径向尺寸变化不太剧烈。 应用:涡轮通流部分的扩张角不大,广泛应用。,3-3 涡轮特性,设计工况: 涡轮级的通流部分形状和各级叶片的几何参数,均与设计工况的气流速度三角形一致 能保证气流绕流叶片时不致于产生撞击和分离。 变工
5、况: 在不同条件下的实际运行工况,往往会偏离设计工况,在变工况下工作。,一、涡轮的变工况,所谓涡轮工况的变化,通常指各工况参数的变化: (1)转速nT; (2)涡轮级前压力和温度(p3*、T3*)等进气参数的变化; (3)涡轮级后背压 (p4)等参数的变化。 会导致各级间的焓降重新分配、速度三角形的变化以及在叶片进口出现冲角等; 最终必将引起涡轮级的综合参数的变化,如流量、轴功以及效率等性能参数。,涡轮特性,研究在非设计工况下,涡轮的性能参数依从于涡轮工况参数变化时的规律性。,流量、功率、效率等,转速、进气参数、背压等,涡轮的变工况举例,涡轮变工况时,喷嘴出口气流角1变化很小,但叶轮的气流进气
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