汽轮机原理是能源工程中的核心知识之一，主要应用于发电厂和工业动力系统。本教程主要探讨了多级汽轮机的设计与工作原理，包括冲动式和反动式汽轮机的区别以及它们在多级配置下的特点。
多级汽轮机相比单级汽轮机，具有更大的单机功率和更高的内部效率。例如，国产的100MW到600MW汽轮机分别采用了冲动式和反动式设计。冲动式汽轮机的特点在于蒸汽主要在喷嘴中加速，而在动叶中完成大部分能量转换，适合高压工况。而反动式汽轮机则让蒸汽在喷嘴和动叶间反复膨胀做功，适合更大功率和更高效能的需求。
多级汽轮机通常配备调节级来控制进汽量，调节级可以是双列级或单列级，取决于汽轮机的功率大小。例如，中小型汽轮机倾向于采用双列级调节，而大功率汽轮机则采用单列级。多级汽轮机的通流部分结构复杂，涉及到多个压力级，包括高压级段、中压级段和低压级段，这些级段分别对应不同的蒸汽参数变化，如压力、温度和比容。
工作过程中，冲动级和反动级的特征明显不同。冲动级的喷嘴出汽角较小，反动级的反动度较高，意味着蒸汽在动叶通道中的回转效应更显著。同时，各级间的平均焓降和反动度会影响汽轮机的效率和尺寸设计，需要保持通流部分变化的平滑性以减少损失。
多级汽轮机的各个级段有各自的特点：高压级段蒸汽参数高，通流面积小，叶高尺寸也小；低压级段则相反，蒸汽比容大，容积流量大，需要更大的通流面积和长叶片，并且通常采用扭叶片以适应蒸汽流动的变化。中压级段则介于两者之间。
在汽轮机的工作过程中，存在一种重要的现象叫做重热现象。当蒸汽经过前一级的损失后，熵增加导致其在后一级的理想焓降增加，这相当于前一级的热量被重新加热了蒸汽，提高了后一级的进汽温度，从而提高整个系统的效率。重热系数α是衡量这一过程效果的关键指标，它表示各级理想焓降之和与整机理想焓降的比值。
汽轮机的效率分析包括整机效率和级效率。通过比较各级理想焓降的总和与整机理想焓降，可以看出重热过程如何提高整体效率。如果各级内效率相等，可以使用平均内效率来计算各级的有效焓降，进而提升整个汽轮机的性能表现。
多级汽轮机的工作原理涉及了流体动力学、热力学和机械设计等多个领域的知识，它的高效运行依赖于对蒸汽参数、级间关系、损失控制以及重热现象的精确理解和优化。在实际应用中，工程师们需要不断研究和改进这些参数，以实现更高效、更可靠的能源转换。
VIP享7折，此内容立减5.97元 
