§1-3 汽轮机级的轮周效率和最佳速度比 一，轮周效率与速度比 二，级的轮周效率与最佳速度比 （一）纯冲动级的轮周效率与最佳速度比

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1 §1-3 汽轮机级的轮周效率和最佳速度比 一，轮周效率与速度比 二，级的轮周效率与最佳速度比 （一）纯冲动级的轮周效率与最佳速度比
1 不考虑余速利用： 2 考虑余速利用： （二）反动级的轮周效率与最佳速度比： （三）带有一定反动度的轮周效率与最佳速度比： （四）复速级的轮周效率及最佳速度比：

2 §1-3 汽轮机级的轮周效率和最佳速度比 一，轮周效率与速度比
蒸汽在级内所具有的理想能量不能百分之百地转变为轮周功，存在着损失。为了描述蒸汽在汽轮机级内能量转换的完善程度，通常用各种不同的效率来加以说明。 一，轮周效率与速度比 1，轮周效率：蒸汽在汽轮机级内所作出轮周功 与它在级内所具有的理想能量 之比称为级的轮周效率,即 2，级的理想能量：一般来说，级的理想能量是级的理想焓降、进入本级的动能和本级余速动能被下一级所利用部分的代数和，即

3 3，级的理想速度： 4，级的轮周效率： 式中， 分别为喷嘴损失、动叶损失和余速损失与级的理想能量之比，称其为喷嘴、动叶和余速能量损失系数。 轮周效率与喷嘴能量损失、动叶能量损失和余速损失有关。 能量损失与速度系数有关。 叶栅确定以后，速度系数也就确定。 余速损失最小，轮周效率最大，如下图。

4 动叶出口速度 c2 刚好为轴向排汽，其余速损失最少。只要u/ c1 选用合理，就能达到轴向排汽的目的。

5 5，速度比：将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度c1的比值定义为速度比。
最佳速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比， 用 表示。它是汽轮机级的一个很重要的特性。速度比的取 值直接影响汽轮机的效率和作功能力。

6 二 ，级的轮周效率与最佳速度比 （一）纯冲动级的轮周效率与最佳速度比 1不考虑余速利用：
纯冲动级： μ0=μ1=0 ，Ωm=0，Δhb＝0，E0=Δht*=Δhn* w1=w2t，ca=c1t，

7 (1)当x1＝0， (2) 当x1＝cosα1， (3) 当x1＝0～cosα1， 一般α1＝12 ～20 ，

8 注：也就是u/ c1 （x1）选用合理，就能达到轴向排汽的目的。

9 理想速度比： 对于纯冲动级：

10 2 考虑余速利用： （1） 中间级的最大轮周效率大于孤立级的； （2） 最佳速度比大大提高；
2 考虑余速利用： （1） 中间级的最大轮周效率大于孤立级的； （2） 最佳速度比大大提高； （3） 在较大的工况变动范围内，较高的轮周效率。

11 （二）反动级的轮周效率与最佳速度比： 对于反动级

12 （二）反动级的轮周效率与最佳速度比： 最佳速度比

13 （二）反动级的轮周效率与最佳速度比： （1）在较大的工况变动范围内，较高的轮周效率；
（2） 反动级最佳速度比比冲动级大，u相同时，作功能力小。

14 （三）带有一定反动度的轮周效率与最佳速度比：
（1） 最佳速度比随反动度增大而增大； （2） 余速不利用的级比余速利用的级增大幅度快。

15 （四）复速级的轮周效率及最佳速度比： 采用复速级的意义 1 受强度限制：u 不能太大，一般为180~300m/s ，
最佳速度比x Δht*=80～170 kJ/kg 2 减少级数，简化结构 Δht*增大 x1减小 c2大，效率低 复速级 c2小 保证效率

16 复速级的速度三角形 及轮周功率 对于纯冲动级：Ωm=0，则

17 由图可得： 复速级的轮周功率：

18 2 复速级的轮周效率及最佳速度比 （1）轮周效率 （2）最佳速度比 或

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20 A 在x1=０～0.28之间，复速级的才高于单列级，因此在x1＜ 0.28时复速级才有被采用的价值。
B 只有调节级承担很大比焓降时，才采用复速级

21 3 复速级的热力过程 喷嘴焓降： 第一列动叶焓降： 导叶焓降： 第二列动叶焓降： 喷嘴出口汽流速度： 第一列动叶出口汽流速度： 导叶出口汽流速度： 第二列动叶出口汽流速度：

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23 （1）复速级的轮周有效比焓降 （2）轮周效率 导叶损失系数 第二列动叶损失系数

24 作业与思考题： 1、已知汽轮机某级前压力 =5.2MPa ，温度 = ；级后蒸汽压力为 =4.4MPa 。进口初速动能 = 1.2 kJ/kg，级的平均直径 =0.999 m， 级的速度比 =0.517，喷嘴出汽角 = ，动叶出汽角 = 。喷嘴和动叶速度系数都取为 0.97，机组转速n = 3000r/m。若排汽动能全部利用，试求级的有效焓降和轮周效率。 2、在相同的轮周速度u、喷管速度系数和喷管出汽角的条件下，且每种级都工作在各自的最佳速度比下时，试比较纯冲动式复速级、单列纯冲动级及反动级的作功能力。

25 作业与思考题： 3. 某级蒸汽的理想焓降为Δht = 76 kJ/kg，蒸汽进入喷嘴的初速度为 c0 = 70 m/s，喷嘴出口方向角α1 =18°，反动度为Ωm = 0.2，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为dm = 1080 mm，转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数φ = 0.95，动叶的速度系数ψ = 0.94，求： （1）动叶出口汽流的绝对速度c2 （2）动叶出口汽流的方向角α2 （3）绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。