1 涡轮机级的工作原理 1
1．1 气流在基元级内的流动 2
1．1．1 基本假设和基本方程式 2
1．1．2 基元级中气流参数的变化 3
1．1．3 气流在基元级喷嘴中的膨胀过程 4
1．1．4 气流在基元级动叶中的流动 8
1．1．5 气流在基元级内流动的基本公式 10
1．2 基元级的轮周效率和最佳速度比 11
1．2．1 速度三角形和轮周功率 11
1．2．2 轮周效率及其与速度比的关系 14
1．2．3 蒸汽轮机的速度级及其轮周功率、轮周效率 18
1．2．4 做功量系数 21
1．3 涡轮机叶片的冷却 21
1．3．1 对流冷却 22
1．3．2 冲击冷却 23
1．3．3 气膜冷却 24
1．3．4 发散冷却 24
1．3．5 综合冷却叶片 25
1．3．6 对冷却空气的要求 25
1．3．7 涡轮机叶片的闭环蒸汽冷却 26
1．3．8 有冷却的涡轮机级h—s图 27
1．4 涡轮机叶栅的几何参数与叶片扭转规律 28
1．4．1 叶型参数 29
1．4．2 叶栅参数和叶栅气动参数 30
1．4．3 叶栅的气动性能 31
1．4．4 叶片的扭转规律 33
1．5 叶栅尺寸的确定 40
1．5．1 喷嘴栅尺寸的确定 40
1．5．2 动叶栅尺寸的确定 41
1．6 级内各项损失和级效率 43
1．6．1 级内损失 43
1．6．2 级效率和热力过程线 58
1．7 向心涡轮机 59
1．7．1 向心涡轮机的工作过程 60
1．7．2 向心涡轮机的反动度 63
1．7．3 向心涡轮机的功与功率 64
1．7．4 向心涡轮机的比转速 65
1．7．5 向心涡轮机的效率 65
本章小结 65
思考题 65
习题 67
2 多级涡轮机 70
2．1 多级涡轮机的优越性及其特点 70
2．1．1 多级涡轮机的优点 71
2．1．2 子午剖面通流部分的形式 71
2．1．3 比熔降分配与级数选择 72
2．1．4 重热现象和重热系数 73
2．1．5 多级涡轮机各级段的工作特点 75
2．1．6 蒸汽轮机装置的评价指标 76
2．2 蒸汽轮机进汽、排汽损失和热力过程线 78
2．2．1 进汽阀门节流损失 78
2．2．2 排汽管阻力损失 79
2．3 多级涡轮机的轴向推力及其平衡 80
2．3．1 冲动式涡轮机的轴向推力 80
2．3．2 反动式涡轮机的轴向推力 84
2．3．3 轴向推力的平衡方法 84
2．4 轴封及其系统 85
2．4．1 曲径轴封 85
2．4．2 蒸汽轮机轴封系统的特点 89
本章小结 90
思考题 90
习题 91
3 涡轮机在变工况下的工作 92
3．1 渐缩喷嘴的变工况 92
3．1．1 渐缩喷嘴的流量关系式 92
3．1．2 彭台门系数β定义及近似关系 93
3．1．3 喷嘴前后参数变化的流量变化 93
3．1．4 流量网图 94
3．1．5 相似原理在燃气轮机中的应用 95
3．2 级与级组的工况变化 101
3．2．1 级前后压力与流量的关系 101
3．2．2 级组压力与流量的关系 104
3．2．3 弗留格尔公式在蒸汽轮机中的应用 106
3．2．4 工况变动时，涡轮机级扭矩的变化 107
3．3 蒸汽轮机的配汽方式和调节级的变工况 110
3．3．1 喷嘴调节和调节级的变工况 110
3．3．2 节流配汽 115
3．3．3 汽轮发电机组滑压运行的经济性与安全性 117
3．4 工况变动时各级比焓降、反动度的变化 118
3．4．1 工况变动时各级比焓降的变化 118
3．4．2 工况变动时级的反动度变化规律 121
3．5 轴向推力的变化 123
3．5．1 冲动式蒸汽轮机轴向推力的变化 123
3．5．2 反动式蒸汽轮机轴向推力的变化 125
3．6 凝汽式蒸汽轮机的工况图 125
3．6．1 节流配汽凝汽式蒸汽轮机工况图 125
3．6．2 喷嘴配汽凝汽式蒸汽轮机工况图 126
3．6．3 蒸汽量调节方式的比较与选择 126
本章小结 127
思考题 128
习题 129
4 蒸汽轮机的凝汽设备 131
4．1 凝汽设备的组成及作用 131
4．1．1 凝汽设备的组成 131
4．1．2 凝汽设备的作用 132
4．2 凝汽器内压力的确定及其影响因素 133
4．2．1 凝汽器内压力的确定 133
4．2．2 影响凝汽器压力的因素 133
4．2．3 总体传热系数的确定 135
4．3 凝汽器的变工况 136
4．3．1 基本概念 136
4．3．2 工况变化对冷却水温升和传热端差的影响 136
4．3．3 凝汽器特性曲线的计算与绘制 137
4．3．4 凝汽器的运行 138
本章小结 141
思考题 141
习题 142
5 蒸汽轮机调节及保护系统 143
5．1 蒸汽轮机调节保护系统的任务和系统组成 143
5．1．1 蒸汽轮机调节保护系统的任务 143
5．1．2 中间再热蒸汽轮机调节保护系统的特点 144
5．1．3 蒸汽轮机调节系统的基本组成和种类 146
5．2 典型的蒸汽轮机的调节系统简介 148
5．2．1 高速弹性调速器调节系统 148
5．2．2 径向泵液动调节系统 149
5．2．3 旋转阻尼液动调节系统 150
5．3 蒸汽轮机调节系统的静态特性 151
5．3．1 四方图 151
5．3．2 速度变动率 152
5．3．3 迟缓率 153
5．3．4 同步器与静态特性曲线平移 155
5．4 蒸汽轮机调节系统的动态特性 156
5．4．1 动态特性基本概念 156
5．4．2 影响甩负荷动态特性的主要因素 157
5．5 蒸汽轮机液压调节系统 159
5．5．1 转速感受机构 159
5．5．2 传动放大机构 162
5．5．3 油动机 165
5．5．4 配汽机构 171
5．5．5 蒸汽轮机液压调节系统分析 174
本章小结 175
思考题 176
习题 176
6 燃气轮机 178
6．1 燃气轮机的工作原理 178
6．2 燃气轮机的类型和优点 179
6．2．1 燃气轮机的类型 179
6．2．2 燃气轮机的优点 181
6．3 燃气轮机的现状及趋势 182
6．3．1 燃气轮机的现状和水平 182
6．3．2 燃气轮机的发展趋势 183
6．4 燃气轮机在我国的应用与发展 185
6．4．1 燃气轮机在我国的应用 185
6．4．2 我国燃气轮机工业的发展 185
本章小结 188
思考题 189
7 燃气轮机热力循环 190
7．1 理想简单循环 190
7．2 实际简单循环 192
7．2．1 压气机和涡轮机效率 194
7．2．2 燃烧室效率 195
7．2．3 压力损失 196
7．2．4 工质流量的差别 197
7．2．5 机械损失 198
7．2．6 工质热力性质的差别 198
7．3 回热循环 199
7．4 复杂循环 201
7．4．1 间冷循环 201
7．4．2 再热循环 202
7．4．3 间冷再热循环 204
7．4．4 回热的复杂循环 204
7．5 航空燃气轮机循环 205
7．5．1 航空燃气轮机的应用及种类 205
7．5．2 涡喷发动机 205
7．5．3 涡扇与涡桨发动机 208
7．6 闭式循环 209
7．7 燃气轮机热力循环计算方法 210
7．7．1 概述 210
7．7．2 简单循环的计算 213
本章小结 220
思考题 220
习题 221
8 压气机 222
8．1 概述 222
8．2 压气机级的工作原理 225
8．2．1 基元级概念的引出 225
8．2．2 基元级的气流速度三角形 225
8．2．3 外界通过工作叶轮对气体施加的理论功 228
8．2．4 基元级的压缩功 229
8．2．5 基元级的效率 233
8．2．6 基元级的反动度 234
8．3 压气机叶栅的几何参数与叶片扭转规律 236
8．3．1 叶型几何参数 236
8．3．2 叶栅几何参数 239
8．3．3 气流特征角 239
8．3．4 叶片扭转规律 239
8．3．5 准三元流理论——S1和S2面理论 249
8．3．6 全三元解 249
8．4 跨声速压气机级 250
8．4．1 概述 250
8．4．2 超声速基元级的增压原理及设计特点 251
8．4．3 超声速基元级的叶型 252
8．5 压气机级中的能量损失 253
8．5．1 叶型损失 254
8．5．2 环端面损失 256
8．5．3 二次流损失 256
8．6 压气机工作过程的特点 259
8．7 多级轴流压气机 263
8．7．1 概述 263
8．7．2 多级轴流压气机中各级的特点 264
8．7．3 单级效率与多级效率的关系 265
8．7．4 多级轴流式压气机通流部分形式 268
8．8 压气机变工况及特性曲线 269
8．8．1 压气机性能的主要参数 269
8．8．2 压气机的变工况 270
8．8．3 压气机的特性线 271
8．8．4 压气机的通用特性曲线 275
8．9 压气机的喘振及防喘措施 278
8．9．1 在压气机中发生喘振的原因 278
8．9．2 压气机中防止喘振的措施 283
8．10 轴流压气机通流部分的设计方法 286
8．10．1 平面叶栅法 286
8．10．2 模型级法 286
8．10．3 整机模化设计 287
8．10．4 加级设计 287
8．11 离心压气机 287
8．11．1 概述 287
8．11．2 径向叶片工作轮的进口前缘及气流的进、出口速度三角形 288
8．11．3 工作叶轮 289
8．11．4 无叶扩压器 296
8．11．5 叶片扩压器 298
8．11．6 离心压气机特性曲线 298
本章小结 299
思考题 300
习题 302
9 燃烧室 303
9．1 概述 303
9．2 燃烧室的工作特点、要求和指标 304
9．2．1 燃烧室的工作特点 304
9．2．2 燃烧室的工作要求和性能指标 306
9．3 燃烧室的热力过程 312
9．3．1 过量空气系数 312
9．3．2 燃料完全燃烧产物的组成成分和热力性质 314
9．3．3 燃料的发热量 317
9．3．4 燃烧室过程的热平衡和热力计算 319
9．4 燃烧过程的物理化学原理概要 323
9．4．1 概述 323
9．4．2 化学反应速度 324
9．4．3 气体燃料的均相预混燃烧现象及其某些规律 325
9．4．4 气体燃料扩散燃烧现象的基本规律 329
9．4．5 液体燃料燃烧现象的基本规律 330
9．5 典型燃烧室中燃烧过程的组织 332
9．5．1 概述 332
9．5．2 燃烧室中空气流的组织 333
9．5．3 燃烧室中燃料流的组织 336
9．5．4 燃烧室中的火焰概貌 337
9．6 燃烧室部件与结构 338
9．6．1 一次配气机构 338
9．6．2 燃气的混合机构 341
9．6．3 火焰筒壁的冷却机构 342
9．6．4 过渡段 345
9．6．5 点火机构 345
9．6．6 燃气轮机燃烧室结构分析要点 348
9．6．7 典型环型燃烧室结构介绍 351
9．7 液体燃料喷嘴 353
9．7．1 液体燃料的雾化 353
9．7．2 液体燃料雾化的质量指标 354
9．7．3 常用离心式喷嘴的原理和工作特性 355
9．7．4 空气雾化喷油嘴 361
9．7．5 机械-空气雾化喷油嘴 362
9．8 气体燃料的燃烧 362
9．8．1 天然气的燃烧问题 363
9．8．2 双燃料喷嘴 365
9．8．3 低热值煤气的燃烧问题 366
9．9 重质燃油的燃烧 367
9．9．1 燃气轮机燃用渣油产生的问题 367
9．9．2 燃用渣油在燃烧技术上应采取的措施 369
9．9．3 防止结垢与腐蚀的措施 370
9．10 低污染排放燃烧室 371
9．10．1 燃烧室中污染物的产生 371
9．10．2 干式低排放（DLE）燃烧室 372
9．10．3 催化燃烧 374
本章小结 375
思考题 376
习题 377
10 联合循环与系统 379
10．1 燃气蒸汽联合循环的基本方案 379
10．1．1 余热锅炉型联合循环 379
10．1．2 排气补燃型联合循环 380
10．1．3 增压燃烧锅炉型联合循环 381
10．1．4 加热锅炉给水型联合循环 381
10．1．5 锅炉并联型联合循环 381
10．2 联合循环的热力性能 382
10．2．1 联合循环的参数 382
10．2．2 燃气轮机循环性能对联合循环的影响 382
10．2．3 蒸汽循环性能对联合循环的影响 384
10．2．4 余热锅炉性能对联合循环的影响 385
10．3 提高联合循环效率的措施 386
10．3．1 改善余热锅炉和蒸汽轮机的性能 386
10．3．2 充分利用燃气轮机排气热量 387
10．3．3 提高蒸汽侧循环效率 387
10．4 余热锅炉与蒸汽轮机 388
10．4．1 联合循环中的蒸汽轮机 388
10．4．2 联合循环中的余热锅炉 390
10．5 联合循环的运行 396
10．5．1 联合循环启动的类型 396
10．5．2 多轴联合循环机组的启动 396
10．5．3 单轴联合循环机组的启动 399
10．5．4 其他特点 401
10．6 燃煤联合循环 401
10．6．1 整体煤气化联合循环（IGCC） 401
10．6．2 增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC） 402
10．6．3 常压流化床燃煤联合循环 403
10．7 新的热力循环 404
10．7．1 卡林那（Kalina）循环 404
10．7．2 湿空气燃气轮机（HAT）循环 405
10．7．3 化学回热燃气轮机（CRGT）循环 405
10．7．4 燃料电池联合循环 406
10．8 燃气轮机热电联供 407
10．8．1 联供系统的方案 407
10．8．2 联供系统的性能 409
10．8．3 联供系统的设计 410
10．8．4 应用举例 412
10．8．5 多联供系统 412
本章小结 413
思考题 414
习题 415
参考文献 416