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喷嘴

/nozzle/
条目作者付忠广

付忠广

最后更新 2022-12-23
浏览 173
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一套用于控制流体流动方向和流速(特别是用于对流体加速)的装置。

英文名称
nozzle
所属学科
工程热物理及动力工程

通过这套装置,流体流出或流入一个封闭的腔室或管道,流体流动的方向和流速的大小发生改变。喷嘴的目的是把流体的压力能和内能转换为流体的动能。在喷嘴中,流体的压力降低,速度增大。

汽轮机内的喷嘴是由相邻静叶片构成的不动蒸汽流通通道,是一个把蒸汽的热能转变为蒸汽动能的部件,是汽轮机级中能量转换必不可少的装置。

如果喷嘴出口压力与入口压力之比足够小,流体速度会在喷嘴截面最小的地方(喷嘴喉部)达到声速。

喷嘴分为渐缩喷嘴(沿流体流动方向截面积逐渐收缩)、渐扩喷嘴(沿流体流动方向截面积逐渐扩张)和拉法尔喷嘴(沿流动方向先是截面积逐渐收缩然后逐渐扩张)。拉法尔喷嘴(图1)又称缩放喷嘴。

图1 拉法尔喷嘴图1 拉法尔喷嘴

汽轮机级中的喷嘴是通过静叶栅构成的。调节汽阀后喷嘴组前的腔室叫喷嘴室。喷嘴室分成几组,设有一定的部分进汽度,喷嘴室内装有对应的静叶栅。喷嘴室的进汽部分分别受不同的调节阀控制,调节阀按顺序开启,为喷嘴调节提供了可能。喷嘴室沿汽缸周向对称布置,高温高压蒸汽只作用于喷嘴室,汽缸只承受调节级后降低的蒸汽压力和温度。

汽轮机上,与转轴平行或包含汽轮机主轴轴线的平面称为汽轮机的子午面。

为了减小喷嘴叶栅的端部损失,汽轮机常采用子午面型线喷嘴(图2)。汽轮机子午面型线喷嘴(图2中型线2、3、4)与普通喷嘴叶栅(图2中型线1)的区别是汽流通道上端壁面子午线的形状有所不同。子午面型线喷嘴有利于减小端壁附面层的横向流动,减薄叶栅背弧的边界层,减轻出口附面层的增厚和分离。因此,子午面型线喷嘴端部损失较小。

图2 子午面型线喷嘴的结构和损失曲线图2 子午面型线喷嘴的结构和损失曲线

  • 黄树红.汽轮机原理.北京:中国电力出版社,2008.

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