汽轮机的结构工作原理《四》

1.3反动式汽轮机  反动式汽轮机是利用反作用力与冲击力将蒸汽的速度能转换为机械能的。反动式汽轮机的工作原理同样是基于惯性定律和作用力与反作用力定律的。图9是反动式汽轮机的结构示意图。动叶片安装在转鼓上，轴、平衡活塞及转鼓组成了转子。静叶片安装在气缸上，与进、排气管等组成静子。反动式的级仍然是由一列静叶栅和一列动叶栅组成。它的工作原理是：在静叶栅中气流与经过喷嘴时相似，压力降低，容积膨胀，速度增加；而它的动叶栅也做成截面渐收缩的气道，气流在动叶栅中进一步降压，膨胀加速。根据惯性定律可知，运动的物体如果不受外力的作用的话，则一定按照它原来的速度大小及方向运动下去。气流既然在动叶栅之中获得了加速度，那必然有外力作用在其气流上，这个力是由于在动叶栅中降低了气流的压力和温度，即气流的热能转换为动能所获得的。在动叶栅中进一步使气流降压、增速并以高速离开，这时气流必然给动叶栅一个大小相等、方向相反的作用力，使动叶栅转动带动轴旋转的对外做功。这就是反动式汽轮机的工作原理。  反动原理在汽轮机中的实际应用，如图10所示。这是反动式汽轮机中的一个级的断面示意图。蒸汽在静叶栅中膨胀后达到较高的速度，蒸汽离开静叶栅后，进入动叶栅气道，沿着气道壁的内弧改变方向，因此动叶片就受到由于冲动原理产生的冲击力，记为P冲；又由于气流在动叶栅气道内从P1膨胀降压至P2，因而动叶片上又受到由于反动原理而引起的反作用力P的反作用。P冲与P反的合力为Pu。此外，动叶片前后有压差也引起一个轴向力P轴。Pu与P轴的合力为P总，这就是作用在动叶片上的力。沿动叶片运动方向的分力，使动叶片向右移动，并做机械功，因此，作用在反动式汽轮机的级的动叶片上的力，既有冲动力，也有反作用力。实际的反动式汽轮机，都采用多级型式，其工作原理与前面分析的单级反动式汽轮机的工作原理基本一样。  为了分析方便，前述冲动式级，实际上是指在动叶栅中没有膨胀发生的情况，有人把它叫做纯冲动式级。近代常用的汽轮机，实际上用的是带反动度的冲动式汽轮机。在这种汽轮机中，动叶栅中也有汽流膨胀，但比喷嘴中的膨胀程度小些。  所谓反动度，就是在动叶栅中蒸汽膨胀的程度占级中总的应该膨胀程度的比例数，或是在动叶栅中的理想焓降之比，常用ρ表示反动度。纯冲动式级的ρ=0；反动级的ρ=0.5；带反动度的冲动式级的0<ρ<0.5。带有不大反动度的冲动级使用最广泛，它可以提高冲动式汽轮机的效率。 图9 单级反动式汽轮机示意图         图10  反动式汽轮机的级