透平的工作原理.ppt
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透平的工作原理.ppt
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透平的工作原理1.透平的任务2.轴流式透平的结构特点3.透平的级4.透平级的基元级5.静叶与动叶的流道6.气流在基元级中的流动与速度三角形7.静叶的作用8.动叶的作用(续)9.透平工作过程的特点10.透平叶片的冷却11.透平的作功原理透平的任务经压气机提高了压力的空气,在燃烧室中吸收了燃料燃烧所释放的能量,变成高温高压的燃气,进入透平膨胀做功。
所以,透平是把燃气工质的热能转化成为透平转子轴输出机械功的部件。
轴流式透平的结构特点在燃气轮机中,以轴流式透平用得多,因为轴流式容许通过较大的工质流量,效率较高,结构上又便于做成多级型式,能满足高膨胀比和大功率的要求。
轴流式透平的纵剖面,它包含有燃气导管、级组和排气扩压器等。
透平的级透平的级组是由各单级沿气流流动方向单串列而成。
在透平中完成能量转换的基本单元就是透平级,简称为级,它是由一列静叶和一列动叶串联组成。
装有动叶的工作轮,通过转动轴,分别与压气机轴和外界负荷轴相连接。
透平级的基元级
(1)在分析透平级时,我们可假设气流是沿着圆柱面流动的,可设想一个一个级内的流动是由无限多层环形薄层气流所组成,若把展开,就得到两列在平面上平面叶栅,一列静叶,一列动叶,就组成基元级。
叶棚的移动速度相当于该基元级所在半径处的叶片圆周速度u。
透平基元级
(2)通过级元级就可看出:
静叶和动叶之间都是截面收缩的,在这样的级元级中,气流在工作叶片中,除了拐弯产生冲击力之外,还由于相对速度加大,这是气体对工作叶片还会产生一反应力。
静叶与动叶的流道当高温高压燃气流过静叶时,由于静叶道是做成收敛形的(即出口截面的面积做得要比进口截面的面积小),在亚声速流动的情况下,就叶以使气流流动速度加快,相应地燃气的压力、温度却会逐渐下降、这正意味着在静叶中燃气的部分焓转化成为动能,当这股具有相当速度的燃气以一定的方向流向动叶时,就会推动工作轮旋转,并使燃气速度度下降,这个过程中,燃气就把部分能量转交给了工作叶轮,使叶轮在高速旋转之中对外界作出机械功。
气流在基元级中的流动与速度三角形静叶的作用在喷嘴中气体的部分内能转化为动能,同时由于气流在喷嘴中拐了一个弯,这样就得到了在工作叶轮进口处所希望的气流方向。
动叶的作用动叶之间也是截面收缩的,在这样的基元级中,气流在工作叶片中,除了拐弯产生冲击力之外,还由于相对速度加大,这时气体对工作叶片还会产生一反应力。
气体在叶轮轮缘上作的功h=u(c1u+c2u)h=(c12-c22)/2+(w22-w12)/2透平级中的能量损失1.叶型损失2.端部损失3.二次流损失4.径向间隙的漏气损失5.摩擦损失透平等熵效率由于在透平中存在着损失,实际焓降要小于可用焓降。
在透平中实际焓降与可用焓降之比就称为透的等熵效率。
透平工作过程的特点由于在透平中是膨胀加速过程,不象在压气机气流是沿着压力增加方向流动,自然就不会出现附面层增厚与气流脱离等现象。
所以透平级的压降可较大,气流的折转角可以比较大,因此在同一台机组中,透平的级数比压气机的级数少得多。
透平叶片的冷却提高燃气初温就能提高机组效率,机组的效率随着燃气初温逐年在提高而提高。
在60年代之前,燃气初温提高仅由研制新的叶片用的高温材料来实现,而在60代后,燃气初温的逐年提高则是由研制新的高温材料和改进冷却技术两者共同来实现。
实践证明,改进冷却技术对燃气初温的材料的改进对燃气初温的提高的速度。
因而透平采用叶片冷却后燃气初温的逐年提高的速度明显加快。
在现代透平中。
叶片冷却措施是使高温叶片能达到足够长的工作寿命的重要手段。
冷却叶片、内部流道型式对流冷却的精铸叶片
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