本书为中国石油大学(北京)“本科教学质量与教学改革工程”重点课程建设项目规划教材。
本书阐述了汽轮机和燃气轮机的工作原理、基本结构和计算方法等。主要内容包括: 涡轮机级的工作原理,多级涡轮机,涡轮机在变工况下的工作,蒸汽轮机的凝汽设备,蒸汽轮机调节及保护系统,以及燃气轮机热力循环,压气机基本工作原理,联合循环与系统等。本书适应现代专业教学的要求,引入了汽轮机、燃气轮机及联合循环技术发展的新内容,力求反映现代科学技术在动力透平技术领域的应用与发展,为学生运用现代理论与方法解决实际工程问题提供了基本知识。
本书可作为普通高等院校能源动力类专业动力机械课程的教材,也可供相关专业师生和工程技术人员参考。
本书是“热能与动力工程专业”新课程体系中的专业技术课教材,其目的是使学生认识和系统了解能源动力工程中汽轮机和燃气轮机的组成、结构、工作原理和性能。本书是中国石油大学(北京)“本科教学质量与教学改革工程”重点课程建设项目的研究成果,是在总结编者相关课程多年教学经验的基础上编写而成的。在编写过程中参考了国内外已有的汽轮机原理、燃气轮机原理等相关教材和国内外有关文献。
能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用,与此密切相关的热力涡轮机及发展中的新型动力机械对国民经济和工程技术发展起着基础以及重要驱动力的作用。对涡轮动力机械的了解和认识不仅是专业师生而且也是素质全面的工程技术人才必备的技术知识。为使本书适应未来热能与动力工程专业人才培养的需要,在本书的编写过程中,力求衔接基础课程相关知识、突出重点、加强知识的系统性。首先,对汽轮机和燃气轮机的内容进行精心选择,力求对基本结构、基本工作原理的阐述严谨、简明、准确; 其次,为了能更好地应用所学的知识,精心选择例题进行示范性分析,同时选编了适量的密切联系工程实际的思考题和习题,由此培养和提高学生的工程观点和理论联系实际、分析问题、解决问题的能力; 另外,还将相关技术的最新发展成果反映在教材中,开阔学生的视野,培养学生的创新性思维。
本书共分为10章,前4章主要涉及涡轮机械级的工作原理、多级涡轮机性能以及涡轮机变工况相关内容; 第5、6章涉及汽轮机的凝汽设备及调节保护系统; 第7、8、9章则对燃气轮机的基本结构、热力学循环和压气机工作过程特点进行了系统描述; 在上述基础上,第10章则对先进的各种联合循环及相关技术进行了讨论。本书全部采用国际单位制。本书稿的完成得到了中国石油大学(北京) 热能与动力工程专业江婷、杨倩、杨微同学的大力协助,在此致以衷心的感谢。
由于水平和时间所限,书中不足之处,敬请读者批评指正。
编者2014年9月
第1章绪论
1.1汽轮机的发展
1.2采用汽轮机的热力发电方式
1.3汽轮机系统
1.4燃气轮机的发展
1.5燃气轮机的工作原理
1.6本章小结
第2章涡轮机级的工作原理
2.1气流在基元级内的流动
2.2基元级的轮周效率和最佳速度比
2.3涡轮机叶片的冷却
2.4涡轮机叶栅的几何参数与叶片扭转规律
2.5叶栅尺寸的确定
2.6级内各项损失和级效率
2.7向心涡轮机
思考题与习题
第3章多级涡轮机
3.1多级涡轮机的优越性及其特点
3.2蒸汽轮机进汽、排汽损失和热力过程线
3.3多级涡轮机的轴向推力及其平衡
3.4轴封及其系统
思考题与习题
第4章涡轮机在变工况下的工作
4.1渐缩喷嘴的变工况
4.2级与级组的工况变化
4.3蒸汽轮机的配汽方式和调节级的变工况
4.4工况变动时各级比焓降、反动度的变化
4.5轴向推力的变化
4.6凝汽式蒸汽轮机的工况图
思考题与习题
第5章蒸汽轮机的辅助设备
5.1蒸汽轮机的凝汽设备
5.2蒸汽轮机调节及保护系统
思考题与习题
第6章蒸汽轮机计算实例
6.1初参数的选择
6.2计算过程
6.3结果
第7章燃气轮机热力循环
7.1理想简单循环
7.2实际简单循环
7.3回热循环
7.4复杂循环
7.5闭式循环
7.6燃气轮机热力循环计算方法
思考题与习题
第8章燃气轮机装置组成及作用
8.1燃气轮机装置组成
8.2压气机
8.3燃烧室
思考题与习题
第9章汽轮机与燃气轮机的应用
9.1汽轮机的应用
9.2燃气轮机的应用
思考题与习题
第10章联合循环与系统
10.1蒸汽燃气联合循环的基本类型
10.2联合循环的热力性能
10.3提高联合循环效率的措施
10.4余热锅炉与蒸汽轮机
10.5燃煤联合循环
10.6新的联合循环的应用
10.7燃气轮机多联供系统
思考题与习题
参考文献