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1 涡轮机级的工作原理1

1．1 气流在基元级内的流动2

1．1．1 基本假设和基本方程式2

1．1．2 基元级中气流参数的变化3

1．1．3 气流在基元级喷嘴中的膨胀过程4

1．1．4 气流在基元级动叶中的流动8

1．1．5 气流在基元级内流动的基本公式10

1．2 基元级的轮周效率和最佳速度比11

1．2．1 速度三角形和轮周功率11

1．2．2 轮周效率及其与速度比的关系14

1．2．3 蒸汽轮机的速度级及其轮周功率、轮周效率18

1．2．4 做功量系数21

1．3 涡轮机叶片的冷却21

1．3．1 对流冷却22

1．3．2 冲击冷却23

1．3．3 气膜冷却24

1．3．4 发散冷却24

1．3．5 综合冷却叶片25

1．3．6 对冷却空气的要求25

1．3．7 涡轮机叶片的闭环蒸汽冷却26

1．3．8 有冷却的涡轮机级h—s图27

1．4 涡轮机叶栅的几何参数与叶片扭转规律28

1．4．1 叶型参数29

1．4．2 叶栅参数和叶栅气动参数30

1．4．3 叶栅的气动性能31

1．4．4 叶片的扭转规律33

1．5 叶栅尺寸的确定40

1．5．1 喷嘴栅尺寸的确定40

1．5．2 动叶栅尺寸的确定41

1．6 级内各项损失和级效率43

1．6．1 级内损失43

1．6．2 级效率和热力过程线58

1．7 向心涡轮机59

1．7．1 向心涡轮机的工作过程60

1．7．2 向心涡轮机的反动度63

1．7．3 向心涡轮机的功与功率64

1．7．4 向心涡轮机的比转速65

1．7．5 向心涡轮机的效率65

本章小结65

思考题65

习题67

2 多级涡轮机70

2．1 多级涡轮机的优越性及其特点70

2．1．1 多级涡轮机的优点71

2．1．2 子午剖面通流部分的形式71

2．1．3 比熔降分配与级数选择72

2．1．4 重热现象和重热系数73

2．1．5 多级涡轮机各级段的工作特点75

2．1．6 蒸汽轮机装置的评价指标76

2．2 蒸汽轮机进汽、排汽损失和热力过程线78

2．2．1 进汽阀门节流损失78

2．2．2 排汽管阻力损失79

2．3 多级涡轮机的轴向推力及其平衡80

2．3．1 冲动式涡轮机的轴向推力80

2．3．2 反动式涡轮机的轴向推力84

2．3．3 轴向推力的平衡方法84

2．4 轴封及其系统85

2．4．1 曲径轴封85

2．4．2 蒸汽轮机轴封系统的特点89

本章小结90

思考题90

习题91

3 涡轮机在变工况下的工作92

3．1 渐缩喷嘴的变工况92

3．1．1 渐缩喷嘴的流量关系式92

3．1．2 彭台门系数β定义及近似关系93

3．1．3 喷嘴前后参数变化的流量变化93

3．1．4 流量网图94

3．1．5 相似原理在燃气轮机中的应用95

3．2 级与级组的工况变化101

3．2．1 级前后压力与流量的关系101

3．2．2 级组压力与流量的关系104

3．2．3 弗留格尔公式在蒸汽轮机中的应用106

3．2．4 工况变动时，涡轮机级扭矩的变化107

3．3 蒸汽轮机的配汽方式和调节级的变工况110

3．3．1 喷嘴调节和调节级的变工况110

3．3．2 节流配汽115

3．3．3 汽轮发电机组滑压运行的经济性与安全性117

3．4 工况变动时各级比焓降、反动度的变化118

3．4．1 工况变动时各级比焓降的变化118

3．4．2 工况变动时级的反动度变化规律121

3．5 轴向推力的变化123

3．5．1 冲动式蒸汽轮机轴向推力的变化123

3．5．2 反动式蒸汽轮机轴向推力的变化125

3．6 凝汽式蒸汽轮机的工况图125

3．6．1 节流配汽凝汽式蒸汽轮机工况图125

3．6．2 喷嘴配汽凝汽式蒸汽轮机工况图126

3．6．3 蒸汽量调节方式的比较与选择126

本章小结127

思考题128

习题129

4 蒸汽轮机的凝汽设备131

4．1 凝汽设备的组成及作用131

4．1．1 凝汽设备的组成131

4．1．2 凝汽设备的作用132

4．2 凝汽器内压力的确定及其影响因素133

4．2．1 凝汽器内压力的确定133

4．2．2 影响凝汽器压力的因素133

4．2．3 总体传热系数的确定135

4．3 凝汽器的变工况136

4．3．1 基本概念136

4．3．2 工况变化对冷却水温升和传热端差的影响136

4．3．3 凝汽器特性曲线的计算与绘制137

4．3．4 凝汽器的运行138

本章小结141

思考题141

习题142

5 蒸汽轮机调节及保护系统143

5．1 蒸汽轮机调节保护系统的任务和系统组成143

5．1．1 蒸汽轮机调节保护系统的任务143

5．1．2 中间再热蒸汽轮机调节保护系统的特点144

5．1．3 蒸汽轮机调节系统的基本组成和种类146

5．2 典型的蒸汽轮机的调节系统简介148

5．2．1 高速弹性调速器调节系统148

5．2．2 径向泵液动调节系统149

5．2．3 旋转阻尼液动调节系统150

5．3 蒸汽轮机调节系统的静态特性151

5．3．1 四方图151

5．3．2 速度变动率152

5．3．3 迟缓率153

5．3．4 同步器与静态特性曲线平移155

5．4 蒸汽轮机调节系统的动态特性156

5．4．1 动态特性基本概念156

5．4．2 影响甩负荷动态特性的主要因素157

5．5 蒸汽轮机液压调节系统159

5．5．1 转速感受机构159

5．5．2 传动放大机构162

5．5．3 油动机165

5．5．4 配汽机构171

5．5．5 蒸汽轮机液压调节系统分析174

本章小结175

思考题176

习题176

6 燃气轮机178

6．1 燃气轮机的工作原理178

6．2 燃气轮机的类型和优点179

6．2．1 燃气轮机的类型179

6．2．2 燃气轮机的优点181

6．3 燃气轮机的现状及趋势182

6．3．1 燃气轮机的现状和水平182

6．3．2 燃气轮机的发展趋势183

6．4 燃气轮机在我国的应用与发展185

6．4．1 燃气轮机在我国的应用185

6．4．2 我国燃气轮机工业的发展185

本章小结188

思考题189

7 燃气轮机热力循环190

7．1 理想简单循环190

7．2 实际简单循环192

7．2．1 压气机和涡轮机效率194

7．2．2 燃烧室效率195

7．2．3 压力损失196

7．2．4 工质流量的差别197

7．2．5 机械损失198

7．2．6 工质热力性质的差别198

7．3 回热循环199

7．4 复杂循环201

7．4．1 间冷循环201

7．4．2 再热循环202

7．4．3 间冷再热循环204

7．4．4 回热的复杂循环204

7．5 航空燃气轮机循环205

7．5．1 航空燃气轮机的应用及种类205

7．5．2 涡喷发动机205

7．5．3 涡扇与涡桨发动机208

7．6 闭式循环209

7．7 燃气轮机热力循环计算方法210

7．7．1 概述210

7．7．2 简单循环的计算213

本章小结220

思考题220

习题221

8 压气机222

8．1 概述222

8．2 压气机级的工作原理225

8．2．1 基元级概念的引出225

8．2．2 基元级的气流速度三角形225

8．2．3 外界通过工作叶轮对气体施加的理论功228

8．2．4 基元级的压缩功229

8．2．5 基元级的效率233

8．2．6 基元级的反动度234

8．3 压气机叶栅的几何参数与叶片扭转规律236

8．3．1 叶型几何参数236

8．3．2 叶栅几何参数239

8．3．3 气流特征角239

8．3．4 叶片扭转规律239

8．3．5 准三元流理论——S1和S2面理论249

8．3．6 全三元解249

8．4 跨声速压气机级250

8．4．1 概述250

8．4．2 超声速基元级的增压原理及设计特点251

8．4．3 超声速基元级的叶型252

8．5 压气机级中的能量损失253

8．5．1 叶型损失254

8．5．2 环端面损失256

8．5．3 二次流损失256

8．6 压气机工作过程的特点259

8．7 多级轴流压气机263

8．7．1 概述263

8．7．2 多级轴流压气机中各级的特点264

8．7．3 单级效率与多级效率的关系265

8．7．4 多级轴流式压气机通流部分形式268

8．8 压气机变工况及特性曲线269

8．8．1 压气机性能的主要参数269

8．8．2 压气机的变工况270

8．8．3 压气机的特性线271

8．8．4 压气机的通用特性曲线275

8．9 压气机的喘振及防喘措施278

8．9．1 在压气机中发生喘振的原因278

8．9．2 压气机中防止喘振的措施283

8．10 轴流压气机通流部分的设计方法286

8．10．1 平面叶栅法286

8．10．2 模型级法286

8．10．3 整机模化设计287

8．10．4 加级设计287

8．11 离心压气机287

8．11．1 概述287

8．11．2 径向叶片工作轮的进口前缘及气流的进、出口速度三角形288

8．11．3 工作叶轮289

8．11．4 无叶扩压器296

8．11．5 叶片扩压器298

8．11．6 离心压气机特性曲线298

本章小结299

思考题300

习题302

9 燃烧室303

9．1 概述303

9．2 燃烧室的工作特点、要求和指标304

9．2．1 燃烧室的工作特点304

9．2．2 燃烧室的工作要求和性能指标306

9．3 燃烧室的热力过程312

9．3．1 过量空气系数312

9．3．2 燃料完全燃烧产物的组成成分和热力性质314

9．3．3 燃料的发热量317

9．3．4 燃烧室过程的热平衡和热力计算319

9．4 燃烧过程的物理化学原理概要323

9．4．1 概述323

9．4．2 化学反应速度324

9．4．3 气体燃料的均相预混燃烧现象及其某些规律325

9．4．4 气体燃料扩散燃烧现象的基本规律329

9．4．5 液体燃料燃烧现象的基本规律330

9．5 典型燃烧室中燃烧过程的组织332

9．5．1 概述332

9．5．2 燃烧室中空气流的组织333

9．5．3 燃烧室中燃料流的组织336

9．5．4 燃烧室中的火焰概貌337

9．6 燃烧室部件与结构338

9．6．1 一次配气机构338

9．6．2 燃气的混合机构341

9．6．3 火焰筒壁的冷却机构342

9．6．4 过渡段345

9．6．5 点火机构345

9．6．6 燃气轮机燃烧室结构分析要点348

9．6．7 典型环型燃烧室结构介绍351

9．7 液体燃料喷嘴353

9．7．1 液体燃料的雾化353

9．7．2 液体燃料雾化的质量指标354

9．7．3 常用离心式喷嘴的原理和工作特性355

9．7．4 空气雾化喷油嘴361

9．7．5 机械-空气雾化喷油嘴362

9．8 气体燃料的燃烧362

9．8．1 天然气的燃烧问题363

9．8．2 双燃料喷嘴365

9．8．3 低热值煤气的燃烧问题366

9．9 重质燃油的燃烧367

9．9．1 燃气轮机燃用渣油产生的问题367

9．9．2 燃用渣油在燃烧技术上应采取的措施369

9．9．3 防止结垢与腐蚀的措施370

9．10 低污染排放燃烧室371

9．10．1 燃烧室中污染物的产生371

9．10．2 干式低排放（DLE）燃烧室372

9．10．3 催化燃烧374

本章小结375

思考题376

习题377

10 联合循环与系统379

10．1 燃气蒸汽联合循环的基本方案379

10．1．1 余热锅炉型联合循环379

10．1．2 排气补燃型联合循环380

10．1．3 增压燃烧锅炉型联合循环381

10．1．4 加热锅炉给水型联合循环381

10．1．5 锅炉并联型联合循环381

10．2 联合循环的热力性能382

10．2．1 联合循环的参数382

10．2．2 燃气轮机循环性能对联合循环的影响382

10．2．3 蒸汽循环性能对联合循环的影响384

10．2．4 余热锅炉性能对联合循环的影响385

10．3 提高联合循环效率的措施386

10．3．1 改善余热锅炉和蒸汽轮机的性能386

10．3．2 充分利用燃气轮机排气热量387

10．3．3 提高蒸汽侧循环效率387

10．4 余热锅炉与蒸汽轮机388

10．4．1 联合循环中的蒸汽轮机388

10．4．2 联合循环中的余热锅炉390

10．5 联合循环的运行396

10．5．1 联合循环启动的类型396

10．5．2 多轴联合循环机组的启动396

10．5．3 单轴联合循环机组的启动399

10．5．4 其他特点401

10．6 燃煤联合循环401

10．6．1 整体煤气化联合循环（IGCC）401

10．6．2 增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）402

10．6．3 常压流化床燃煤联合循环403

10．7 新的热力循环404

10．7．1 卡林那（Kalina）循环404

10．7．2 湿空气燃气轮机（HAT）循环405

10．7．3 化学回热燃气轮机（CRGT）循环405

10．7．4 燃料电池联合循环406

10．8 燃气轮机热电联供407

10．8．1 联供系统的方案407

10．8．2 联供系统的性能409

10．8．3 联供系统的设计410

10．8．4 应用举例412

10．8．5 多联供系统412

本章小结413

思考题414

习题415

参考文献416