反动式涡轮机
与冲量式相比,在总功率相同的情况下,反动式水轮机的级数比冲量式多,但效率更高。由于蒸汽在反应级中不断膨胀,动态级联两侧存在压力差,因此反应级不能部分进水,所以反应级汽轮机第一级(即调节级)通常为脉冲级或速度级:结构上,由于反应级动叶栅两侧压力差,为避免轴向推力过大,一般采用鼓形转子,也可减小机组轴向尺寸:另外,反动式水轮机的转子一般都装有平衡盘,以平衡部分轴向推力。
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在反动式汽轮机中,蒸汽不仅在喷嘴内膨胀加速,而且在流经动叶片通道时继续膨胀加速,即动叶栅中的蒸汽不仅改变了动叶的方向。蒸汽的流动,同时也增加了其相对速度。因此,动叶片不仅受到喷嘴出口处高速蒸汽流的冲击力的影响,而且还受到蒸汽离开动叶栅时的反作用力的影响,即反动式汽轮机既利用了冲量原理做功和做功反应原理
反应式汽轮机通常是多级的。按蒸汽在汽轮机内流动方向分类,反动式汽轮机可分为轴流式和径流式两种。
轴流式
轴流式多级反动式水轮机的动叶片直接安装在滚筒上,静叶片安装在每排叶片的前面。动叶片和静叶片的截面形状基本相同。压力为p0的新蒸汽经环形室进入汽轮机后,在第一级定子叶栅内膨胀,压力降低,转速升高。然后进入第一级动叶栅,改变流向,产生冲击力。在移动的叶栅中,蒸汽继续膨胀,压力下降,流量增加。动叶栅中蒸汽流速的增加对动叶栅产生反作用力。转子在冲击力和反作用力的共同作用下旋转工作。来自第一级的蒸汽进入随后的级并重复上述过程,直至通过最后一级转子叶栅离开汽轮机。由于蒸汽的比容随着压力的降低而增大,叶片的高度也相应增大,从而使过流面积逐步增大,保证蒸汽的顺畅流动。由于反动式涡轮机各级前后的压差,使整个转子产生很大的轴向推力。为了减小轴向推力,反应式汽轮机不能像脉冲式汽轮机那样采用叶轮结构,而是在转子前部安装平衡活塞来抵消轴向推力。活塞前面的空间通过连接管和排气管连通,对活塞产生左轴向推力,达到平衡转子轴向推力的目的。
径向流
径向多级反动式水轮机有两个轴,叶轮分别安装在两个旋转轴上,叶片垂直安装在两个叶轮的端面上,形成动叶栅。新蒸汽从新蒸汽管道进入蒸汽室,然后通过各级动态叶栅逐渐膨胀。利用蒸汽流推动叶轮旋转做功,从而将蒸汽的热能转化为机械能。径流式水轮机的两个转子反向旋转,可分别驱动两台发电机。