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双列复速级蒸汽透平的热力计算
四排叶栅采用的叶型：
喷 管 叶 栅：C-9012A叶栅，b1 44mm B1 30mm
第一列动叶栅： b2 B2 25mm
转 向 导 叶：P-3021A叶栅,
b1 B1 25mm 第二列动叶栅： b2 B2 25mm
叶轮摩擦损失原因
A-A 截面
径 向
汽缸壁面 静止
叶轮壁面 旋转
周向
② 叶轮两侧的旋涡区，产生涡流，也消耗一部 分轮周功。
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
叶轮摩擦损失概述
摩擦损失：克 的轮服周叶功轮。摩擦阻力和涡流所消耗
摩擦损失位置：叶轮的两个端面/叶轮前后 的两个空间。
摩擦损失功率的计算方法（通常用实验方法 来确定）：
30mm
e f
v
在一起，就可得相对内效
率与速比的变化曲线。
0 0.1 0.2 0.3 0.4 xa
双列复速级 oi 曲线
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级的相对内效率
2） f 、 v 、en 对相对内效o率i
的
影响
① 级相对内效率 < 轮周效
率；
0i u
较大A1 较小A1
u
(xa )opt 1
三排叶栅中。得到：
hs 261.30.9 235kJ / kg p1 1.57MPa
1 1.57 / 3.5 0.449 0.45 v1 v1s 0.171m3 / kg
根据：Gv1s 6.6 0.171 1.026m3 / s 必须采用较小的部分进汽度： e 0.25 则： xa 0.25
对应进汽弧段的动叶 栅，就有高速汽流进 入，汽流膨胀、作功。 该进汽部分的动叶栅 正常工作。
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
鼓风损失产生机理
对应非进汽弧段的动叶栅，没有汽流进入， 但该部分叶栅通道内存在着“基本静止的 汽体”。这部分的动叶栅就像“风扇叶片” 一样起鼓风作用，使“基本静止的汽体” 通过动叶通道。

Nv
Gh
* s
摩擦鼓风损失：摩擦损失和鼓风损失合称
N f v

k3[ Adm2

B(1

e

0.5e*
)d
ml
1.5 2
]

(u) 100
3

k3 : 工质性质系数（过热蒸汽：k3 =1.0 ； 饱 和蒸汽：k3 =1.2~1.3）
其中： A、B ：经验系数（A = 1.0，B = 0.4） 单列级： 1 2
动损失系数也是与相对叶高有关，可以改
写成：




a
b l



a
be le
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级的相对内效率
双列复速级的各项损失：
其中：




a
b l



a
be le
代表无限高度叶栅的双列复速级的总流 动损失，它与叶高无关；
a
b l
代表有限高度叶栅相对无限高叶栅所带
来的附件损失；
喷管组两端的不稳定汽流
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
弧端损失概述
弧段损失产生的位置： 1）从非进汽弧段向进汽弧段的过渡区域；
2）从进汽段向非进汽段的过渡区域。
弧段损失的功率（半经验公式）: N en Ghs*en
弧段能量损失系数：
单列级： en

k3
B2l2
d ml1e sin 1
喷管组两端的不稳定汽流
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
弧端损失产生机理
当动叶栅从进汽弧段转向非进汽弧段时， 由喷管组最后一个喷管通道出来的蒸汽， 受到动叶栅旋转的影响以及汽流的不稳定 性，也引起一部分能量损失。
这两种能量损 失合称为透平 级的弧端损失 (斥汽损失)。
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余速损失 Ghc2 结构损失：(1 0.975)Nu 0.025 Nu
0.025G(hs* hn hb hn hb hc2 )
摩擦损失/鼓风损失/弧端损失：N f / Nv / Nen

透平级的理想焓降（作功能力）：Gh
* s
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级的相对内效率
风区域减小）：
Nv

2.1k(1 e

0.5e*
)d
ml
1.5 2
(u) 100
3

103
对双列复速级（有护罩）：
Nv

2.1k
(1

e

0.5e*
)d
m
(l
1.5 2

l21.5
)( u ) 100
3


103
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
鼓风损失概述
鼓风损失系数： v
a 是一个与叶栅损失有关比例常数，取值 范围0.025~0.03。当叶栅高度较大时， 取下限；叶栅高度较小时，取上限。
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级的相对内效率
双列复速级的各项损失：
（2）余速损失系数： c2

c22 / 2 hs*
（3）结构损失系数：0.025(1 c2 )
（4）摩擦损失系数： f
oi
0.8
① 两条曲线是比较接近的； 0.7
计算曲线 试验曲线
② 和 (oi )max (xa )opt 的最佳值
0.6
基本相符；
0.5
0.4
③ 试验本身也存在一定的 0.3
误差。
0.2
e 0.423 0.43
结论：
0.1
双 列 复 速 级 相 对 内 效 率 oi 0 0.1 0.2 0.3 0.4 xa
2
双列级： 1 2 1 2
4
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
弧端损失产生机理
弧端损失也是部分进汽透平级所特有的一 种损失。
当透平级是部分进汽（e 1）时，动叶栅不
是连续工作。当动叶栅转到进汽弧段时，
汽流在动叶内膨
胀、作功；当动
叶栅转到非进汽
v

x
3 a
0.8
0.975u 0.7
u
0.6
oi
en en(xa )
en xa
0.5
0.4
dm 1.0m;e 0.5;
将轮周效率、摩擦损失系 0.3 l1 15mm;sin a1 0.2;
数、鼓风损失系数、弧端 0.2 损失系数与速比的曲线画 0.1
b2
b2'
热力叶轮机械原理
第二章 单级蒸汽透平
2.3摩擦损失、鼓风损失 和弧端损失
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
叶轮摩擦损失原因
A-A 截面
A-A
汽缸壁面
静止
叶轮壁面
旋转
周向
① 蒸汽粘性、汽流速度沿轴
向梯度使叶轮表面的摩擦
阻力消耗部分轮周功。
叶轮摩擦损失示意图
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2
摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
② 相对内效率最佳速比
2
(xa )opt 相对较小 ③ 三项损失与喷管出口总
3
0i
4
面积A1成反比
④ 对全周进气透平级，三 项损失对级相对内效率 和最佳速比影响降低
f v e
6
5
xa
三项损失对相对内效 率的影响
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级的相对内效率
3）对相对内效率 oi 的试验曲线

K1dm
X
3 a
el1 sin11
el1 const
（5）鼓风损失系数：v

K2
2xa3
sin 1
1 e e
（6）弧端损失系数：
en

K3
b2 0.6b2'
dme sin 1
u
n
xa 1
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级的相对内效率
双列复速级的各项损失：
总流动损失 可表示为部分进汽度 e 的函
u
n

k3
B2l2 0.6B2l2
dml1e sin 1
u

n
xa 1
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热力叶轮机械原理
第二章 单级蒸汽透平
2.4级效率（相对内效率）
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级的相对内效率
1）透平级相对内效率:
喷管损失 Ghn、动叶Ⅰ损失 Ghb、 轮周损失： 导叶损失 Ghn 、动叶Ⅱ损失 Ghb 、
弧段时，没有汽
流进入动叶栅作
功。
图2.11 喷管组两端的不稳定汽流
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摩擦损失、鼓风损失和弧端损失
弧端损失产生机理
对应非进汽弧段：动叶通道内充满了“呆 滞”的汽体。当动叶栅从非进汽弧段转向 进汽弧段时，从喷管出来的高速汽流为了 能够进入动叶通道，就必须推动和加速 “呆滞”在动叶通道中的汽体，消耗一部 分能量。
的计算结果是可靠的。
双列复速级 oi 曲线
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级的相对内效率
4）最佳部分进汽度 (e)opt