汽轮机的结构工作原理《二》

如果我们用一个直立的平板，让高速气流冲击到它的表面上，平板由于受到气流的冲击作用而发生运动。但因在平板的表面附近产生了很大的扰动和涡流损失，如图5-a所示，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪费。所以经过大量的实践改进，现在汽轮机的动叶片做成弯曲形。如果要产生最大的作用力，就要使蒸气的喷射方向与动叶片的运动方向一致，然后再转一个180°而离开动叶片，如图5-b所示，这时动叶片受到的冲击力如图6所示。 蒸汽汽流叶轮—3轴—2喷嘴—1图4  单级冲动式汽轮机示意图动叶片—4 

图6 蒸汽微团作用在叶片上的离心力        图5冲动式汽轮机动叶片的分析图        汽流以C1的速度流向曲面，它相当于汽轮机的动叶片，并能沿平行于汽流的方向移动。汽流进入弯曲流道内弧所构成的气道后,便沿着内弧逐步改变其流动方向，最后流出汽道时的速度为C2方向恰与C1方向相反。当汽流流过曲面时，实际上作圆周运动，因此组成汽流的每一个蒸汽微团都受到叶片所作用给它的一个向心力，同时叶片受到气流给它一个大小相等、方向相反的反作用力。假如汽流微团的离心力用向量表示。在1点处的离心力P1可分解成轴向分力P1Z及运动方向上的分力P1U、在2点处的离心力P2也可以分解成P2Z和P2U。轴向分力P1Z和P2Z恰好相互抵消，因为此二力大小相等、方向相反，且共同作用在一个叶片的同一条支线上。同样，其它点的轴向分离也相互抵消，因此汽流的离心力在轴向上的分力之和为零，即P1Z+P2Z+……=0  在弯曲面运动方向上的分力之和等于P，即 P1U+P2U+……=P  在这个P力的作用下，弯曲面（叶片）向右运动，通过叶轮及轴产生旋转运动。若带动压缩机和泵、风机等机械，就可以输出机械功。这就是冲动式汽轮机的工作原理。实际上，由于机械结构等方面的限制，从喷嘴流出来的气流不能与动叶片的运动方向完全相同，而成一个夹角。动叶片也不是一个半圆弧，而是由好几段曲线组成，一般是圆弧和抛物线弧。如图所示7所示。