1.蒸汽在喷嘴中的流动情况

实际情况中蒸汽在级的叶栅通道内的流动形式是非理想流体在弯曲流道中的三元不稳定流动。为了降低计算难度和研究方便，做如下假设：

（1）流动处于稳态，即流经叶栅三个特征截面的各项蒸汽参数及流量等参数独立于时间。

（2）流动是绝热的，即蒸汽在叶栅中与外界没有热交换。在叶片长度较短时，可以近似认为叶栅中汽流参数在与流动方向相垂直的截面上不变，而只随流动方向变化，即一元流动。

可以得到，在不考虑势能变化时，一元稳定流动的能量方程为

式中：h0、h1代表蒸汽流入、流出喷嘴时的焓值；c0、c1代表蒸汽流入、流出喷嘴时的速度。

假设某渐缩喷嘴的出口面积为An，则通过喷嘴叶栅的理想流量Gnt可表示为

式中：c1t是蒸汽流经喷嘴出口处的理想速度；υ1t为喷嘴出口处的理想蒸汽比容。

蒸汽在喷嘴内流动时由于受摩擦等因素的影响，通过喷嘴的实际流量Gn较理想流量小，可采用下述公式表示：

式中：c1为蒸汽流经喷嘴出口处的实际速度；υ1为喷嘴出口处的实际蒸汽比容。

蒸汽在喷嘴中流动时产生损失，使得通过喷嘴的理想流量与实际流量有一定的差别，可用流量系数μn来表示两者的关系，即

G=μnGt

两式联立可得μn为

式中：φ为喷嘴速度系数，代表蒸汽在喷嘴出口处的实际速度c1与喷嘴出口理想速度的比值，即

由于诸多因素都可以对流量产生影响，为了计算方便，给出彭台门系数的定义，该系数代表通过喷嘴的实际流量与相同初始状态下的临界流量之比，计算式如下：(www.daowen.com)

式中：k为工质的绝热指数；εn为喷嘴能量损失的系数。

当喷嘴前滞止参数和喷嘴截面一定，流过喷嘴的流量达到最大值时的流量称为临界流量。由过热蒸汽和饱和蒸汽求得的实际临界流量近似相等，实际使用时，统一为

则实际喷嘴流量Gn可表示为

2.蒸汽在动叶中的流动情况

汽轮机在工作时，对于每个级，从喷管出来的高速汽流有一个绝对速度c1，高速汽流进入动叶栅并推动其转动，动叶出口沿圆周方向有一个圆周速度u1，从旋转的动叶栅的角度来看，进入动叶通道的汽流有一个相对速度w1。同样，汽流以相对速度w2从动叶栅中流出，动叶出口处有一个圆周速度u2，从绝对坐标来看，动叶栅流出的汽流对应有一个绝对速度c2。为了避免坐标转换的问题，给出以下速度关系式：

1）进口处速度三角形计算

进口处速度三角形中的物理量的计算公式及说明如下：

式中：dm为动叶栅的平均直径；n代表汽轮机转速；u代表圆周速度；β1代表动叶进口汽流相对方向角；w1代表动叶栅进口汽流的相对速度。

2）出口处速度三角形计算

出口处速度三角形中的物理量的计算公式及说明如下：

式中：c2代表动叶出口绝对速度；α2代表动叶栅出口绝对速度方向角；w2是动叶栅出口处的汽流相对速度；n汽轮机转速；α1为喷嘴出口汽流绝对速度方向角；β2为动叶栅出口处的汽流相对速度方向角。

动叶栅进出口速度三角形如附图1-1所示。

附图1-1　动叶栅进出口速度三角形