而大多数情况下复速级都是部分 进汽的，故其反动度不宜过大， 否则，由于反动度的增大会使动 叶通道内的漏汽损失增大，导致 级效率降低。
目前常见的复速级内总的反动度 值约在5%～15%之间。
图1-23 带反动度的复速级的热力过程线
复速级的轮周功：复速级的轮周功等于两列动叶 上产生的机械功之和。
Wu Wu Wu u c1 cos1 c2 cos2 c1cos1 c2cos2
➢ β 的大小与喷嘴的进口状态（ 、 p0* v0* ）、压力比εn和蒸汽的 绝热指数κ有关。
Gn Gnc
k
2
1
2
k n
k 1
nk
k 1
2 k 1 k 1
1
0.546 n 1
n 0.546
三、蒸汽在喷嘴斜切部分中的膨胀
汽轮机弯曲型渐缩叶栅通道，在喉部后形成斜切出口通道，将此称为 斜切部分。它的存在极大地改变了叶栅通道的流动特性。
极限膨胀压力比 1d
k
1d
p1d p0
2 k1
k 1
sin 1
2k k1
汽流偏转角
sin 1 1
sin
1
ccr c1t
cr 1t
图1-13 蒸汽在喷嘴斜切部分的膨胀
第三节 蒸汽在动叶中的流动
圆周速度： u dmn
60
相对速度：W1、W2
绝对速度：C1、C2
➢ 进口速度三角形 ➢ 出口速度三角形
➢ 叶栅流道：喷嘴叶栅和动叶栅的安
装角s和s、喷嘴叶栅和动叶栅的 叶型进口几何角0g和0g、喷嘴叶 栅和动叶栅的叶型出口几何角1g和 1g、喷嘴出口汽流角1和动叶出口 汽流角2等
喷嘴叶栅和动叶栅的几何参数
喷嘴叶栅结构尺寸：
An
Gn 1
c1
ednln sin1
ln
An
ednSin1
动叶栅结构尺寸：
Gc1
c2
轮周力
Fu Gc1 cos1 c2 cos 2
轴向力
Fz Fa Fp Gc1 sin 1 c2 sin 2 Az P1 P2
四、轮周功率和轮周效率
轮周功率：单位时间内周向力Fu在动叶上所做的功
Pu uFu uGc1 cos1 c2 cos 2
1kg蒸汽作的轮周功 Wu uc1 cos1 c2 cos2
➢ 圆周速度不同引起的损失 ➢ 相对栅距不同引起的损失 ➢ 汽流径向流动引起的损失
长叶片级的设计方法
➢ 简单径向平衡法 ➢ 完全径向平衡法两种
图1-34 长叶片级的速度三角形
第六节 级内损失和级效率
一、级内损失
➢ （1）喷嘴损失 ➢ （2）动叶损失 ➢ （3）余速损失 ➢ （4）叶栅损失 ➢ （5）扇型损失 ➢ （6）叶轮摩擦损失 ➢ （7）部分进汽损失 ➢ （8）漏气损失 ➢ （9）湿汽损失 ➢ （10）撞击损失
轮周有效比焓降：
hu
0
c
2 0
2
ht
hn
hb
hc2
轮周效率：1Kg/s蒸汽在级内转换的轮周功和其参与
能量转换的理想 能量E0之比
u
Wu E0
余速损失：
hc 2
c
2 2
2
第四节 速度比和轮周效率的关系
速度比：
x1 u / c1
最佳速度比：
➢ 纯冲动级
( x1 ) op
cos1 2
p0*
* 0
1
pcr p0*
k
➢ 临界压力比：临界压力与滞止压力之比称为临界压力
比。
k
cr
pcr p0*
2 k1 k 1
➢ 过热蒸汽： k 1.3 ➢ 饱和蒸汽： k 1.135
cr 0.546
cr 0.577
喷嘴的理想流量
Gnt Anc1t 1t An
2 1
2
Ab
Gb
b2t w2t
edblb sin 2
lb
Ab edblb sin 2
喷嘴叶栅和动叶栅主要参数的选择
➢ 叶栅出口汽流角1和2的选择：通常冲动级1=11°～ 14°，反动级1=14°～20°。动叶栅出汽角通常选择 为2=1－(3°～5°) 。
➢ 部分进汽度的选择 ：压力级e=1，调节级e＜1,为了减少 损失，应该使e≥0.15 。
➢ 反动级 ➢ 冲动级
(x1)op cos 1
( x1 ) op
cos1
21 m
影响轮周效率的因素
➢ 速度比
➢ 喷嘴速度系数、动叶速度系数
➢ 喷嘴出汽角、动叶出口角
➢ 动叶进口角
复速级的热力过程
为了改善叶片通道内的流动状况 ，提高复速级的效率，一般复速 级都在其动叶和导叶内采用适当 的反动度。
相对内效率最高时的最佳速
度比小于轮周效率最高时的
最佳速度比
图1-52 级效率 i与速度比xa的关系曲线
本章小结
基本概念
➢ 喷嘴、动叶、汽轮机的级、反动度、冲击原理、反击 原理、部分进汽度
级的工作过程
➢ 喷嘴流道：热能转换为动能 ➢ 动叶流道：动能转换为机械功
级内损失和效率
➢ 级内损失：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶栅损 失、扇型损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏气 损失、湿汽损失、撞击损失
➢ 直叶片压力级：m=0.05～0.20，f=1.85～1.65（径高比θ 越大，m越大，f取偏小值）。
➢ 扭叶片级：m=0.20～0.40，f=1.7～1.4。 ➢ 复速级：m=0.03～0.08，fn︰fb︰fgb︰fb′=1︰(1.6～1.45)
︰(2.6～2.35)︰(4～3.2)
长叶片
特点：
s in 1
2
arcsin
w2 c2
sin 2
二、蒸汽在动叶中的流动
动叶蒸汽的滞止参数 动叶出口的理想汽流速度
h1
w12 2
h1*
h1
w12 2
h2t
w22t 2
w2t 2 h1 h2t w12 2hb w12 2hb*
动叶的理想比焓降 hb 动叶的滞止理想比焓降 hb*
n
1
n
p0* v0*
喷嘴的实际流量
Gn Anc11 nGnt n An
2
1
2
n
1
n
p0* v0*
流量系数
n
Gn Gnt
1 1t
喷嘴的理想临界流量
1
Gnct An
2
1
1
p0* v0*
过热蒸汽：
Gnct 0.667 An
p0*
* 0
饱和蒸汽：
Gnct 0.635An
喷嘴
喷嘴叶栅
动叶
动叶栅
汽轮机的级：由一列 喷嘴叶栅和其后的一 列动叶栅组成的汽轮 机的最基本的作功单 元
喷嘴叶栅
动叶栅
热能—— 动能—— 机械能
蒸汽的冲动原理和反动原理
冲击原理和反击原理
❖ 冲击力：运动物体质量越大，受阻前后的速度矢量变化 越大，则冲击力越大。（弯曲流道）
❖ 反击力：动叶流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则 反击力越大。（渐缩形流道）
喷嘴速度系数 c1 / c1t
喷嘴损失
hn
c12t c12 2
12
hn*
喷嘴能量损失系数
n
hn
hn*
12
影响因素：
喷嘴高度、叶型、 表面粗糙度和前 后压差等
二、蒸汽流过喷嘴的流量
喷嘴中汽流的临界状态
➢ 临界速度：与当地声速相等的汽流速度称为临界速度
。
k 1
ccr
2k k 1
➢ 盖度的选择 ：使蒸汽顺利地进入动叶栅
➢ 动、静叶栅之间的轴向间隙和径向间隙
➢ 平衡孔 ：可见只有在叶根反动度适当以及隔板漏汽量 较大时，采用平衡孔才可以提高级效率 。
冲动级内反动度的选择
➢ 一般的压力级，级效率最高时根部反动度r=0.03～0.05 。
➢ 平均发动度：
➢
叶顶反动度：m
1
1
r
db
动叶出口的实际速度 w2
动叶速度系数 w2 / w2t
动叶损失
hb
w
2 2t
w22
2
12
hb*
动叶能量损失系数
b
hb
hb*
12
影响因素
动叶高度、反动度、 叶型、表面粗糙度等
三、蒸汽作用在动叶上的力
蒸汽受力 叶片受力
Fp Fb
Fb Fp
mmaamFpc2mc1c2GFra bibliotek1c2Fcp1
二、级的相对内效率和内功率
级的有效焓降
hi ht* (hn hb hc2 h)
级的相对内效率
i
hi E0
级的内功率
Pi
Dhi 3600
三、相对内效率和速度比的关系
i u l f e x
叶高损失、叶轮摩擦损失和 部分进汽损失随速度比的增
加而增大
级内损失不仅使级的轮周效 率降低，也会使最佳速度比 值减小
冲动级
Ω＝0.5 Ω＝0.05～0.2
复速级
三、汽轮机内能量转换的特点
基本假设
❖ 稳定流动 ❖ 一元流动 ❖ 绝热流动
➢基本方程
pv RT
❖状态及过程方程 pvn £
❖连续性方程
❖能量守恒方程 ❖动量方程
dA dc dv 0
A cv
h0
c02 2
q
h1
c12 2
W
dp cdc
第二节 蒸汽在喷嘴中的流动
cc12
u
u
ww21