轮机导论船舶动力装置蒸汽轮机动力装置分解.ppt

第2章船舶动力装置引言船舶动力装置的类型1.工质(WorkingMedium):用来将热能转化为机械能的各种流动介质。工质应具有良好的膨胀性、流动性。
例：柴油机的工质是燃气，蒸汽轮机的工质是水蒸气。2.状态参数：用来描述系统宏观特性的物理量。(1)压力(Pressure,P)①大气压力pb(Barometric,atmosphericpressure)：纬度45度平均海平面上常年大气压力的平均值为标准大气压(atm)。p(2)温度(Temperature,T)冷却水、燃油、滑油(3)比容和密度(4)理想气体状态方程(Idealgasstateequation)3.水蒸气的性质4.热量：系统和外界由于温度差而通过边界传递的能量
外界给系统加热，Q+；
系统对外界放热，Q-。5.功和功率5.功和功率6.热效率：效果与代价之比6.热效率：效果与代价之比。7、传热的基本方式（2）对流换热（3）辐射换热（4）传热过程船舶蒸汽轮机动力装置是以锅炉产生的蒸汽为工质，以汽轮机作为主机，其功率通过减速器，传递到螺旋桨以推进船舶。(1)燃油燃烧
燃油由燃油泵从油柜中抽出并加压后送至位于锅炉中的喷油器，由喷油器喷入锅炉炉膛，在炉膛内与鼓风机送来的空气进行氧化反应（即燃烧），从而释放出大量的热能，这些热能将锅炉中的水加热成为高温高压的蒸汽。(2)蒸汽作功
蒸汽由管路引入主汽轮机，在主汽轮机中将从锅炉中带来的压能和热能转变为机械能。机械能由汽轮机的输出轴传动，通过后传动装置（减速齿轮箱）和轴系带动螺旋桨转动。(3)工质循环
做完功后的蒸汽进入主冷凝器，被流过冷凝器的海水冷凝成凝水，再经给水加热器加热后，由主给水泵，重新被加热成蒸汽，形成一个周而复始的循环。(1)加入的热量q1
在过程4-5、5-6和6-1中，热量是在一定的压力P1下加入，等压下加入的热量可以由过程的初始和终点的焓差来表示。加入的热量q1为：

在T-S图上，此热量可用加热线下的面积m-4-5-6-1-n-m表示。(2)放出的热量q2
过程2-3是循环的等压放热过程，所放出的热量q2为：

在T-S图上，此热量可用面积m-3-2-n-m来表示。(3)膨胀功lT
汽轮机中的膨胀功lT：(绝热膨胀等熵过程)(6)有效热量q0
循环的有效热量q0：

(7)热效率ηt
循环热效率t：
在较低的初始蒸汽参数的动力装置（3MPa以下）中，水泵消耗的功比小得多，可以略去不计，则循环热效率的近似式为：3）提高循环热效率的方法
二、汽轮机原理与结构单级冲动式汽轮机2）特点
a)喷管的横截面大小是逐渐变化的。
b)蒸汽仅在喷管产生不同程度的膨胀，即压力降低而速度增加。
c)工作叶片槽道横截面大小不变，蒸汽流过时并不发生膨胀，同时压力也没有什么变化，而蒸汽以较低的速度流出。
d)高速汽流通过工作叶片弯曲的槽道产生离心力作用于汽轮机叶轮而作功。
这种仅仅利用喷嘴喷出高速汽流的动能通过离心力作用推动叶轮而作功的汽轮机，就称为冲动式汽轮机。2．反动式汽轮机2)原理
当蒸汽自进汽管1进入进汽室2，经固定不动的导向叶片时压力下降，由P1降低到P`；而蒸汽速度大为提高，由C0提高到C1。
高速汽流随即流入装在转鼓6上的工作叶片4，并沿叶片间槽道转变方向，其离心力作用于工作叶片上，同时由于工作叶片槽道截面不断变化，因此蒸汽在工作叶片中流过时继续膨胀使压力进一步降低到P2，由于工作叶轮中汽流相对速度增加,由W1增至W2，产生了反作用力，两者合力的作用使转鼓得到旋转，把动能转变为机械功。3）特点
a)导向叶片槽道和工作叶片槽道的横截面大小都是变化的。
b)蒸汽在导向叶片槽道和工作叶片槽道产生不同程度的膨胀，即压力降低而速度增加。
c)高速汽流通过工作叶片弯曲的槽道时产生离心力和因进出口汽流(相对速度增加形成的)速度差而产生反作用力。
d)离心力和反作用力共同推动汽轮机叶轮而作功。
e)工作叶片前后二端有压力差，因此产生了不平衡的轴向推力。1）级的概念
一列工作叶片加上它所属的一列喷管或导向叶片构成汽轮机的“一级”。
2）分级的作用
使叶轮圆周速度u与气流速度c之比值（通常称u/c为特性比）处于最佳范围，以提高汽轮机的效率。
3）分级的方法
有两种分级的方法：一种是速度分级，另一种为压力分级。

如果蒸汽在一列喷管中获得的动能，分别由两列或多列工作叶片来接受，亦即蒸汽的速度分别在两列或多列工作叶片中依次地降落，则称为速度分级的汽轮机。速度分级的汽轮机，由于效率较低，作为独立的原动机只能做成小功率的用来带动辅机。它的特点是结构简单，重量尺寸较小，造价便宜。压力分级汽轮机是将汽轮机的全部压力降落分配在若干级内完成，这样在每一级中的焓降就不致很大，蒸汽从每一级的喷管中流出的速度亦较低，在汽轮机适当的转速下，蒸汽的动能可以