4.3蒸汽轮机 燃气轮机 教案 (3)
文档属性
| 名称 | 4.3蒸汽轮机 燃气轮机 教案 (3) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 154.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-04 21:28:08 | ||
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文档简介
本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
4.3蒸汽轮机
燃气轮机
教案
【教学课题】
蒸汽轮机
燃气轮机
【教学目标】
知识目标
了解轮机与复式活塞内燃机的差别，轮机的特点和优越性。
知道蒸汽轮机知道的构造、工作原理、特点和主要用途。
知道蒸汽轮机和燃气轮机的构造，特点和主要用途。
能力目标
会自己动手制作简易微型汽轮发电机
区分蒸汽轮机和燃气轮机的工作原理
情感态度与价值观
能够辨别在日常生活和一些新领域当中是运用的是哪种的轮机。
【教学安排】
2课时
【教学重难点】
重点：轮机的工作过程和各自的优缺点
难点：轮机的工作原理
【教学方法】
讲练结合、总结归纳
【教学用具】
投影仪、投影片
【教学内容】
一、从活塞机到燃机
工质在工作部分所做的功不能全部转到
发动机的曲轴上，成为有用功输出。其中有相当大的一部分要消耗在转动装置上，这部分损失叫做机械损失。21cnjy.com
为了提高热机的机械效率就必须尽可能减少在转动过程中损失的无用功，从而提高有用功的比例。蒸汽机和活塞内燃机的工作部分都是汽缸和活塞，要把动力转到曲轴上，就必须吧活塞上的往复直线运动转换成曲轴的转动。www.21-cn-jy.com
蒸汽轮机
1、概述
汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。正因为这些优点，蒸汽轮机在炼油厂得到了广泛的应用。2-1-c-n-j-y
汽轮机的种类
蒸汽轮机的种类繁多，根据其工作原理、性能、结构特点等，可按如下几方面进行分类。
分类
名称
说明
按工作原理分
冲动式汽轮机
蒸汽主要在喷嘴叶栅内膨胀
反动式汽轮机
蒸汽在静叶栅与动叶栅内膨胀
按所具的级数分
单级汽轮机
通流部分只有一个级
多级汽轮机
通流部分有两个以上的级
按蒸汽在汽轮机
轴流式汽轮机
蒸汽流动方向与轴平行
辐流式汽轮机
蒸汽流动方向与轴垂直
内流动的方向分
周流式汽轮机
蒸汽流动方向沿圆周流动
按汽轮机热力系
凝汽式汽轮机
排汽压力低于大气压力
抽汽背压式汽轮机
排汽压力高于大气压力，中间有抽汽
统特征分类
背压式汽轮机
排汽压力高于大气压力
电站汽轮机
用于发电
按用途分
工业汽轮机
用于带动泵、压缩机泵
船用汽轮机
作为船舶的动力装置
按汽轮机进汽压
低压汽轮机
1.2~1.5MPa
汽轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。21世纪教育网版权所有
蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机。21教育网
只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多级汽轮机。由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。这就是采用多级汽轮机的原因。21·cn·jy·com
如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。
燃汽轮机
1、燃气轮机的组成及工作原理
C——compresser
T——Turbine
B——Combustion
chamber
2、燃气轮机的发展
公元前150年
埃及哲学家Hero发明了一个玩具－－汽转球
(Aeolipile）
1629
-
Giovanni
Branca利用蒸汽驱动涡轮旋转磨粉机
1687
Isaac
Newton
－－蒸汽货车
1791
John
Barber第一个利用现代燃气轮机的热力学原理申请的设计专利
1872
-
Dr.
F.
Stolze
(1836-1910)设计了真正的第一台燃气轮机，具有多级涡轮和单级的压气机，但并没有靠自身动力转动起来2·1·c·n·j·y
1914
-
Charles
Curtis，档案记载的应用燃气轮机第一人
1930年
Frank
Whittle申请了第一个用于喷气推进的燃气轮机专利
1941年第一台安装在飞机上的燃气轮机诞生（速度＝370MPH，1000磅推力）
1939－Hans
von
Ohain
and
Max
Hahn第一架喷气式飞机（HE-178）1100磅推力，400MPH速度；采用离心压气机，后改用轴流压气机【来源：21·世纪·教育·网】
燃气轮机的分类
简单循环：单轴、分轴、双轴、多轴燃气轮机
单轴：负荷固定、转速固定；发电用；压气机固有的转动惯量，有利于防止在甩负荷时产生飞车；加入热交换器可以使整机热效率提高，但这要损失10%功率。
分轴：起动机仅满足燃气发生器即可；甩负荷时会带来涡轮的飞车，所以控制系统要有保证。
多轴：如果不采用热交换器而获得高的热效率，就要有高压缩比。虽然多级离心式压气机具有高的压比，但其效率要比轴流式的低，所以通常都是采用轴流式压气机。而当压气机在低转速时，由于压气机后几级由于出口面积减小，空气密度降低，气体轴向速度加大，叶片会出现阻塞。这种不稳定区的出现，会发生在燃气轮机起动或低负荷情况。
4、现代燃气轮机的结构特点
轻型结构<10KG/PS，重型结构
>15KG/PS
轻型结构：航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型）
重型结构：工业燃气轮机
金属耐热极限——1100
℃；涡轮进气温度：1460
℃
采用空气冷却叶片；——冷却技术
耐高温材料（单晶铸造，定向凝固等技术）
寿命：工业轻型
2-10
万小时；
5、燃气轮机装置的优势：
装置轻小；投资仅为蒸汽动力厂的20-80%以下；重量和所占空间只有蒸汽轮机或内燃机的几分之一或几百分之一；技术周期短；21·世纪
教育网
燃料适应性强，公害少-----最理想的清洁能源转换装置
节省厂用水、电、润滑油；
启动快、自动化程度高；
维修快，运行可靠。
【课程小结】
轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。
2、燃气轮机的分类：单轴、分轴、双轴、多轴燃气轮机。
3、燃气轮机装置的优势：
装置轻小；投资仅为蒸汽动力厂的20-80%以下；重量和所占空间只有蒸汽轮机或内燃机的几分之一或几百分之一；技术周期短；www-2-1-cnjy-com
燃料适应性强，公害少-----最理想的清洁能源转换装置
节省厂用水、电、润滑油；
启动快、自动化程度高；
维修快，运行可靠。
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4.3蒸汽轮机
燃气轮机
教案
【教学课题】
蒸汽轮机
燃气轮机
【教学目标】
知识目标
了解轮机与复式活塞内燃机的差别，轮机的特点和优越性。
知道蒸汽轮机知道的构造、工作原理、特点和主要用途。
知道蒸汽轮机和燃气轮机的构造，特点和主要用途。
能力目标
会自己动手制作简易微型汽轮发电机
区分蒸汽轮机和燃气轮机的工作原理
情感态度与价值观
能够辨别在日常生活和一些新领域当中是运用的是哪种的轮机。
【教学安排】
2课时
【教学重难点】
重点：轮机的工作过程和各自的优缺点
难点：轮机的工作原理
【教学方法】
讲练结合、总结归纳
【教学用具】
投影仪、投影片
【教学内容】
一、从活塞机到燃机
工质在工作部分所做的功不能全部转到
发动机的曲轴上，成为有用功输出。其中有相当大的一部分要消耗在转动装置上，这部分损失叫做机械损失。21cnjy.com
为了提高热机的机械效率就必须尽可能减少在转动过程中损失的无用功，从而提高有用功的比例。蒸汽机和活塞内燃机的工作部分都是汽缸和活塞，要把动力转到曲轴上，就必须吧活塞上的往复直线运动转换成曲轴的转动。www.21-cn-jy.com
蒸汽轮机
1、概述
汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，它的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小、防爆等，在炼油厂还可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能。正因为这些优点，蒸汽轮机在炼油厂得到了广泛的应用。2-1-c-n-j-y
汽轮机的种类
蒸汽轮机的种类繁多，根据其工作原理、性能、结构特点等，可按如下几方面进行分类。
分类
名称
说明
按工作原理分
冲动式汽轮机
蒸汽主要在喷嘴叶栅内膨胀
反动式汽轮机
蒸汽在静叶栅与动叶栅内膨胀
按所具的级数分
单级汽轮机
通流部分只有一个级
多级汽轮机
通流部分有两个以上的级
按蒸汽在汽轮机
轴流式汽轮机
蒸汽流动方向与轴平行
辐流式汽轮机
蒸汽流动方向与轴垂直
内流动的方向分
周流式汽轮机
蒸汽流动方向沿圆周流动
按汽轮机热力系
凝汽式汽轮机
排汽压力低于大气压力
抽汽背压式汽轮机
排汽压力高于大气压力，中间有抽汽
统特征分类
背压式汽轮机
排汽压力高于大气压力
电站汽轮机
用于发电
按用途分
工业汽轮机
用于带动泵、压缩机泵
船用汽轮机
作为船舶的动力装置
按汽轮机进汽压
低压汽轮机
1.2~1.5MPa
汽轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。21世纪教育网版权所有
蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速（即相对速度）不变化，只是依靠汽流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲动式，也称压力级，在工业中应用广泛。如果蒸汽在叶片中继续膨胀（简称相对速度）比进口时要大，这种汽轮机的作功不仅由于蒸汽对叶片的冲击力，而且还有由于蒸汽相对速度的变化而产生的巨大的反作用力，因此这类汽轮机称为反动式汽轮机。21教育网
只有一列喷嘴和一列动叶片组成的汽轮机叫单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多级汽轮机。由于高压蒸汽一次降压后汽流速度极高，因而叶轮转速极高，将超过目前材料允许的强度。因此采用压力分级法，每次在喷嘴中压力降都不大，因而汽流速度也不高，高压蒸汽经多级叶轮后能量既充分得到利用而叶轮转速也不超过材料强度许可范围。这就是采用多级汽轮机的原因。21·cn·jy·com
如果由于蒸汽离开每一级叶片的流速仍高，为了充分利用汽流的动能，可用导向叶片将汽流引入第二排叶片中（每一个叶轮可安装二排叶片）进一步推动转轴做功，这称为速度分级，简称速度级（又称复速级）。速度级常用于小型汽轮机，或汽轮机的第一级。
燃汽轮机
1、燃气轮机的组成及工作原理
C——compresser
T——Turbine
B——Combustion
chamber
2、燃气轮机的发展
公元前150年
埃及哲学家Hero发明了一个玩具－－汽转球
(Aeolipile）
1629
-
Giovanni
Branca利用蒸汽驱动涡轮旋转磨粉机
1687
Isaac
Newton
－－蒸汽货车
1791
John
Barber第一个利用现代燃气轮机的热力学原理申请的设计专利
1872
-
Dr.
F.
Stolze
(1836-1910)设计了真正的第一台燃气轮机，具有多级涡轮和单级的压气机，但并没有靠自身动力转动起来2·1·c·n·j·y
1914
-
Charles
Curtis，档案记载的应用燃气轮机第一人
1930年
Frank
Whittle申请了第一个用于喷气推进的燃气轮机专利
1941年第一台安装在飞机上的燃气轮机诞生（速度＝370MPH，1000磅推力）
1939－Hans
von
Ohain
and
Max
Hahn第一架喷气式飞机（HE-178）1100磅推力，400MPH速度；采用离心压气机，后改用轴流压气机【来源：21·世纪·教育·网】
燃气轮机的分类
简单循环：单轴、分轴、双轴、多轴燃气轮机
单轴：负荷固定、转速固定；发电用；压气机固有的转动惯量，有利于防止在甩负荷时产生飞车；加入热交换器可以使整机热效率提高，但这要损失10%功率。
分轴：起动机仅满足燃气发生器即可；甩负荷时会带来涡轮的飞车，所以控制系统要有保证。
多轴：如果不采用热交换器而获得高的热效率，就要有高压缩比。虽然多级离心式压气机具有高的压比，但其效率要比轴流式的低，所以通常都是采用轴流式压气机。而当压气机在低转速时，由于压气机后几级由于出口面积减小，空气密度降低，气体轴向速度加大，叶片会出现阻塞。这种不稳定区的出现，会发生在燃气轮机起动或低负荷情况。
4、现代燃气轮机的结构特点
轻型结构<10KG/PS，重型结构
>15KG/PS
轻型结构：航空机和航空改型舰用燃气轮机，工业轻型（重载轻型）
重型结构：工业燃气轮机
金属耐热极限——1100
℃；涡轮进气温度：1460
℃
采用空气冷却叶片；——冷却技术
耐高温材料（单晶铸造，定向凝固等技术）
寿命：工业轻型
2-10
万小时；
5、燃气轮机装置的优势：
装置轻小；投资仅为蒸汽动力厂的20-80%以下；重量和所占空间只有蒸汽轮机或内燃机的几分之一或几百分之一；技术周期短；21·世纪
教育网
燃料适应性强，公害少-----最理想的清洁能源转换装置
节省厂用水、电、润滑油；
启动快、自动化程度高；
维修快，运行可靠。
【课程小结】
轮机的主要元件是由喷嘴（也称静叶）与动叶（也称叶片）两个部件组成。
2、燃气轮机的分类：单轴、分轴、双轴、多轴燃气轮机。
3、燃气轮机装置的优势：
装置轻小；投资仅为蒸汽动力厂的20-80%以下；重量和所占空间只有蒸汽轮机或内燃机的几分之一或几百分之一；技术周期短；www-2-1-cnjy-com
燃料适应性强，公害少-----最理想的清洁能源转换装置
节省厂用水、电、润滑油；
启动快、自动化程度高；
维修快，运行可靠。
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