第一章汽輪機基本原理及結構
第一節工程熱力學常識
工程熱力學是熱力學中的乙個分支，它主要是研究熱和功之間相互轉換的規律，其主要目的是建立熱機理論。
熱能與其它能量之間的轉換，總是通過物質的狀態變化來實現的，如燃氣輪機中的燃氣。蒸汽輪機中的水蒸氣等，工程熱力學把這種物質稱為工質，最常用的工質是一些可壓縮的流體。
1. 狀態引數基本概念
工質的狀態變化，我們可以通過幾個狀態引數加以描述。
（1） 壓力
氣體與其它物質一樣都是由分子組成。容器中的大量氣體分子總是充滿了整個容器，且一直處於不停的運動之中。氣體的壓力即氣體分子運動時撞擊容器表面而在單位面積上所呈現的平均作用力，用p表示。
在工程熱力學中測量氣體壓力的單位是公斤力/㎡或公斤力/厘公尺，或常用「工程氣壓」作單位。
即：1工程氣壓=1公斤力/厘公尺=10000公斤力/公尺。
通常物理學中所用的物理大氣壓是指由於空氣的重力所產生的壓力，它是以緯度45°出的海平面上的常年平均氣壓定作「標準大氣壓」，即物理大氣壓，它與工程氣壓的換算關係為：1物理大氣壓=1.033工程氣壓。
在工程測量中也常用水柱或汞柱來表示壓力：
1工程氣壓=10公尺水柱=736公釐汞柱
1物理大氣壓=10.33公尺水柱=760公釐汞柱
在工程上常用彈簧管式壓力計或u型管式壓力計測量工質的壓力。這些表計本身常處於大氣壓的作用下，從它們的工作原理可以看出，表計上所顯示的數值是工質的壓力與當地大氣壓的差值而不是工質的真實壓力。我們把工質的真實壓力稱為「絕對壓力」，把表計所指示的壓力稱為「表壓力」。
它們的關係是：
當工質的絕對壓力高於當地大氣壓時：工質絕對壓力=當地大氣壓+表壓力
當工質絕對壓力低於當地大氣壓時，即出現真空時：工質絕對壓力=當地大氣壓力-表壓力。此時測量真空的儀器就叫真空計，而此時的「表壓力」就稱為真空度。
（2） 溫度
溫度表示了物體的冷熱程度。從分子運動學角度講，溫度是物體分子運動平均動能的度量，物體的溫度越高表示其分子運動的速度越大，則動能也越大、即物體所具有的能量也越大。
在工程測量中，溫度測量最常用有兩種溫度標尺——攝氏溫標（℃）和華氏溫標（°f）。
攝氏溫標是以1標準大氣壓下水的冰點作為0℃，汽點（或稱沸點）作為100℃來標定的。
華氏溫標是用於英製系統。它是以1標準大氣壓下水的冰點作為32°f，汽點作為212°f來標定的。華氏溫度與攝氏溫度之間的關係是：
t°f=9/5t°c+32 或 t℃=5/9(t°f-32)
在熱力學中，採用了絕對溫標（°k），它的分度值與攝氏溫標分度值相等，但其絕對零度在零下273℃。絕對溫度與攝氏溫度之間的關係是：
t°k=t℃+273
從分子運動學角度看，絕對零度（0°k）即意味著物體內分子的運動趨於停止。
（3） 比容和比重
單位質量的物質所占有的容積稱為比容。其單位為m/kg。從普通物理學可以知道，如果我們忽略了重力加速度的變化因素，我們就可以把比容直接看著是重量的物理所占有的比容。
比容常用v表示。
單位容積內所含物質的重量稱作比重。其單位為公斤重/公尺。
對於同一氣體來說，比重或比容都是描繪氣體分子疏密程度的物理量。
任何一種氣體，它們的狀態引數p，u，t之間是有著一定的內在聯絡。對於理想氣體（如果我們假設某氣體內的分子本身的體積和分子間的相互吸引力略去不計，這種氣體就稱為理想氣體，在工程上，空氣或燃氣可近似視作理想氣體），它們的關係是：
p*v=r*t
r為氣體常數，不同的氣體有不同的氣體常數。上述關係就稱為理想氣體的狀態方程序。
當氣體溫度不變時，壓力與溫度成正比。
2. 熱力學第一定律
運動是物質存在的形式，是物質的固有屬性。所謂能量即是物質運動的度量。能量的轉換與守恆定律告訴我們：
「自然界一切物質都具有能量。能量不可能被創造，也不可能被消滅，而只能在一定條件下從一種形態轉變為另一種形態。在轉換中，能量的總量恆定不變。
」熱力學第一定律則是能量轉換與守恆定律在熱力學中的應用。它說：「在任何發生能量轉換的熱力過程中，轉換前後能量的總量維持恆定。
」例如，我們可以通俗地這麼說，在熱能轉換成機械能的過程中，當一定量的熱能消失，則必然有相當量的機械能產生。反之，消耗一定量的機械能就必然有相當量的熱能產生，我們可以把這一關係表示為：
q=a*wq——轉換的熱量
w——轉換的機械能
a——熱功當量
由於多次實驗得出：1大卡熱量可以轉換成427公斤.公尺的機械能。因此a=1/427大卡/公斤.公尺。
單位時間內所作的功稱「功率」，其單位是公斤.公尺/秒。功率還有一些常用單位：
1馬力=75公斤.公尺/秒
1千瓦=102公斤.公尺/秒=1.35馬力
3. 火力發電廠熱力迴圈
能量既然是可以相互轉換的，那麼在火力發電廠裡，能量轉換是如何實現的呢？在火力發電廠中，水（或蒸汽）作為工質是被迴圈使用的。圖1-1所示為一汽輪發電機組的簡單迴圈示意圖。
水在鍋爐裡被加熱變成具有一定溫度、壓力的蒸汽，即燃料的化學能在鍋爐裡轉化為熱能並傳給水和水蒸汽，使水蒸汽本身所具有的能量公升高，其特徵表現為溫度、壓力的公升高，這個能量我們稱之為水蒸汽的內能，水蒸汽的內能一般以熱量的形式來度量，所以習慣上也稱水蒸汽的熱能。也就是說水蒸汽在鍋爐裡獲得了一定數量的熱能後進入汽輪機，水蒸汽在汽輪機裡膨脹的過程中，將一部分熱能轉變為機械能並帶動發電機，發電機則把機械能轉變為電能。蒸汽排出汽輪機後進入冷凝器繼續冷卻並凝結成水，重又通過給水幫浦送回鍋爐，完成乙個迴圈。
在迴圈中，鍋爐源源不斷向蒸汽提供熱量，稱其為熱源。汽輪機則把水蒸汽的熱量轉化為機械能，稱其為熱機。水蒸汽在冷凝器中不斷把熱量放給冷卻水並又凝結成水，故稱冷凝器為冷源。
下面我們將談到，水蒸汽在冷凝器中放出的是汽化潛熱，它佔了蒸汽從鍋爐裡吸取熱量的大部分，而這些放給冷卻水的熱量都無代價的排給了大自然了。
在火力發電廠中實際採用都為回熱迴圈，如圖1-2所示為帶一級回熱加熱的迴圈。
當蒸汽在汽輪機裡膨脹做功，溫度、壓力降到某一程度時，把蒸汽抽一部分出來用以加熱鍋爐給水，實際上也就是把一小部分蒸汽的汽化潛熱利用來加熱給水，這樣減少了這部分蒸汽在冷源裡的放熱量，同時也減少了水在鍋爐裡的吸熱量，因而可使整個迴圈的熱利用力得以提高。
4. 熱力學第二定律
從上述迴圈中，我們可以看到，如光有熱源（鍋爐）和熱機（汽輪機），則工質（水蒸汽）根本無法實現迴圈，汽輪機也不能把熱能轉換成機械能，大量的事實和經驗都證明：「在熱機作功的過程中，除了有乙個熱源，還必須有乙個冷源存在，由熱源得到的熱量不可能全部轉化為機械能，其中有一部分必須傳給低溫的冷源。」這就是熱力學第二定律。
熱力學第一定律說明了熱能與機械能相互轉換的數量關係，而熱力學第二定律則進一步提出了熱能轉換成機械能的必要條件。
5. 水和水蒸汽的熱力學性質
（1） 飽和蒸汽和過熱蒸汽
如對容器的水加熱，水的溫度公升高。當加熱至一定的溫度時，水開始沸騰，我們把水開始沸騰時具有的溫度稱為飽和溫度，即沸點。沸點狀態下的水稱為「飽和水」。
飽和溫度是和壓力相對應的，容器內壓力增高，飽和溫度也增高，如壓力為1絕對大氣壓，其飽和溫度為99.09℃，當壓力公升高至1.2絕對大氣壓時，飽和溫度也相應為104.
25℃。
當水達到沸點後，繼續加熱，則飽和水開始汽化，而水溫並不高，始終等於飽和溫度，這些繼續加熱的熱量使一些水分子獲得更高的能量而衝破水的表面而變成蒸汽。繼續加熱的結果，就使水不斷地汽化直至完全變為蒸汽，我們把這種狀態下的蒸汽稱為幹飽和蒸汽，既有水又有蒸汽的狀態，稱為溼蒸汽或稱飽和蒸汽。為了表示飽和蒸汽所佔的份額，我們採用了乾度x這一引數。
乾度x是指1公斤溼蒸汽中乾飽和蒸汽所佔重量的百分比。
把1公斤已經加熱到飽和溫度的水在定壓下加熱，使它轉變成幹飽和蒸汽，所需加入的熱量叫做汽化潛熱用字母「γ」表示。γ值隨壓力變化而變化，壓力公升高，γ值減。當壓力為1絕對大氣壓時，飽和水的汽化潛熱γ=539.
5大卡/公斤。
當乾飽和蒸汽繼續在等壓下加熱時，蒸汽的溫度就要上公升而超過飽和溫度，其超過的溫度值稱為過熱度，具有過熱度的蒸汽叫做過熱蒸汽。
（2） 焓
的焓是水蒸汽的乙個很重要的狀態引數，是水或水蒸汽所具有的能量的度量。某一狀態下的水或水蒸汽的焓值可以看成是把一公斤的水從焓零點加熱到該狀態下的水或蒸汽所吸收的總熱量，用字母「i」表示，單位為大卡/公斤。熱力學中規定：
取溫度為0℃並處在其本身飽和蒸汽壓力下的水（準確講應為p=0.006228絕對大氣壓。t=0.
0075℃）所具有的焓值為零，並以此作為焓值的起算點。
汽輪機培訓講義
1 噴嘴中汽流引數的變化 壓力降低，流速增加。2 不同聲速狀況氣流在噴嘴中流通截面積變化 dp 0，dc 0，由題4中公式可推導出 a 氣流為超聲速氣流時，馬赫數ma 1，可推出da 0，氣流流通截面積是逐漸擴大的 b 氣流為亞聲速氣流時，馬赫數ma 1，可推出da 0，氣流流通截面積是逐漸縮小的 ...
汽輪機執行培訓
答 汽輪機在起動 停機及執行過程中，差脹的大小與下列因素有關 1 起動機組時，汽缸與法蘭加熱裝置投用不當，加熱汽量過大或過小。2 暖機過程中，公升速率太快或暖機時間過短。3 正常停機或滑引數停機時，汽溫下降太快。4 增負荷速度太快。5 甩負荷後，空負荷或低負荷執行時間過長。6 汽輪機發生水衝擊。7 ...
汽輪機執行培訓試題
一 選擇題 共15分 1 汽輪機是反蒸汽所含的熱能轉變為 a 化學能b 機械能c 電能 2 噴嘴前進口壓力為1.0mpa，溫度為300 若噴嘴後壓力為0.6 mpa，應選用 a 漸縮噴嘴b 縮放噴嘴 3 反動式汽輪機動葉片的反動度應為 a 5b 20 30c 50 4 速度比是指 a 進入葉片的相對...