汽輪機原理習題

1、作者:日期:1.3.汽輪機原理習題已知:漸縮噴嘴進口蒸汽壓力P0 8.4MPa ,溫度t0 490 C,初速q 50m/s；噴嘴后0.97。求(1)噴嘴前蒸汽滯止焓、滯止壓力；(2)噴嘴出口的實際速度；(3)當噴嘴后蒸汽壓力由P15.8MPa下降到臨界壓力時的臨界速度。已知:某汽輪機級的進汽壓力P01.96MPa，溫度t。350 C；級后蒸汽壓力P21.47MPa。速度比 x1u/c10.53，級的平均反動度m 0.15,又知噴嘴和動葉柵的速度系數(shù)分別為0.97,0.90,噴嘴和動葉的出口汽流角為1 18蒸汽壓力p15.8MPa，噴嘴速度系數(shù)2.2求解并作出該級的速度三角形;若余速利用系數(shù)0

2、0, 4周功率Pu ；定性繪制級的熱力過程曲線。某機組沖動級級前蒸汽壓力Po1，流量D 960 t/h，求級的輪周效率u和輪1.96M Pa，溫度to 350 C ；級后蒸汽壓力的速度三角形，求級的輪周效率u，定性繪制級的熱力過程曲線。p21.47MPa。該級速度比Xi0.45，噴嘴出口汽流角為113，動葉的進口汽流角與出口汽流角相等(12)，噴嘴和動葉柵的速度系數(shù)分別為0.95，0.87 ;該級的平均反動度m 0。試求解：同題 2(1)、( 2)、(3)。4.國產(chǎn)某機組第三級設計工況下級前蒸汽壓力P05.13M Pa,溫度 t。467.5 C；級后蒸汽壓力P2 4.37MPa，進口汽流的初速

3、動能h©1.214 kJkg全部被利用。設計中選定該級的平均直徑dm 998.5mm，級的平均反動度m 7.94% ,噴嘴出口汽流角為1 10 47，動葉的出口汽流角相等2 17 54。又知噴嘴和動葉柵的速度系數(shù)分別為 0.97,0.935,汽輪機的轉(zhuǎn)速n 3000r/min , 1 1。試作出該級5.已知:單級沖動式汽輪機的動葉為對稱葉片，即動葉進出口汽流角相等。噴嘴出口汽流角120，噴嘴出口汽流速度c1650 m/s ,噴嘴速度系數(shù)0.96。動葉圓周速U 300 m/s,動葉速度系數(shù)0.70 ,另取m0, 10。試計算:(1)動葉的進出口汽流角(2)單位流量蒸汽作用于動葉片上的作

4、用力Fui 和 Fzi；(3)單位流量蒸汽所作的輪周功FU1，以及輪周效率u。6.已知機組某純沖動級噴嘴出口汽流速度G 766.8m/s,噴嘴出口汽流角1 20 ,動葉圓周速U365.76 ms。若動葉進出口汽流角相同，噴嘴速度系數(shù)0.96，動葉速度系數(shù)0.80，通過該級的蒸汽流量 G 1.2kg/S, 1 0,試求:蒸汽進入動葉的角度1和相對速度w1 ；蒸汽作用在動葉上的切向力Fu ；級的輪周功率Pu和輪周效率 u。7.試估算某機組低壓缸的級數(shù)z。已知該級組的理想焓降為Ht 260kJ/kg,級組的第一級和最末級的平均直徑分別為d1 0.956m , dz 0.997m。速度比xa 0.50

5、，且對于各級均為定數(shù)。轉(zhuǎn)速 n 3000r/min，重熱系數(shù)0.05。8.某中壓汽輪機的前軸封是由若干段迷宮式軸封組成。其第一段軸封的有關數(shù)據(jù)如下封片數(shù)z 17 ,軸封段直徑 dl 400mm ,軸封徑向間隙0.5mm,軸封進汽壓力9.p01.18MPa ,溫度 to 300 C。試求:(1)軸封段后汽壓Pz10.294MPa時，該軸封段的漏汽量Gn ;(2)當軸封段后汽壓Pz20.196MPa時的漏汽量Gl2。已知當噴嘴初壓 P0 1.96MPa ,背壓P1 1.61MPa時，通過噴嘴的流量 G 4kg/s。試求當初壓維持不變，而噴嘴流量增至G1 5kg/s時的噴嘴背壓。10.已知漸縮噴嘴前

6、蒸汽壓力Po 12.8MPa，噴嘴后壓力P1 9.81MPa ,且保持不變。當忽略蒸汽初溫的變化，問噴嘴前蒸汽必須節(jié)流到什么壓力p01，才能使通過噴嘴的蒸汽流量減少至三分之一?11.已知某高壓凝汽式汽輪機的設計流量G 165.75kg/s，設計工況下調(diào)節(jié)級后蒸汽壓力P1 9.71MPa ,溫度t1 502.5 C，第一段回熱抽汽點蒸汽壓力P2 3.73MPa。若工況變動后，調(diào)節(jié)級后蒸汽壓力變化為P11 10.69MPa，溫度t11 513 C ,第一段回熱抽汽點蒸汽壓力P214.12MPa。試計算此工況下，通過調(diào)節(jié)級后至第一段回熱抽汽點級組的流量是多少?12.已知在設計工況下通過某汽輪機的流量

7、Go 132.6t/h，調(diào)節(jié)級汽室壓力P1 1.67MPa。當機組流量變?yōu)?G190t/h,試問在正常情況下調(diào)節(jié)級汽室壓力應為多大？若由于壓力級組結垢，使通道面積較原來減少 5%，則調(diào)節(jié)級汽室壓力又應是多13.少？下圖為具有一次調(diào)整抽汽式汽輪機的實際工況圖。(1)已知電功率Nel5600kW ,抽汽量Ge30Mh,求新汽流量G。為多少？(2)已知新汽量G050t/h,抽汽量Ge 36h ,求電功率 山為多少？(3)已知電功率Nel4000kW，低壓缸流量Gc8t/h，求抽汽量Ge為多少？(4)已知抽汽量Ge20t/h，低壓缸流量G.:15t/h,求電功率Nel及新汽量G。為多少？(5)已知新汽

8、量G030t/h,低壓缸流量Gc12t/h,求電功率Nel為多少？14.某單壓凝汽器的冷卻水進口溫度tw1 20 C ,冷卻水溫升t8 C，凝汽器傳熱端差t 5 C,試確定該凝汽器內(nèi)壓力。(不考慮過冷因素)15.根據(jù)下列條件，計算等截面葉片的根部截面上，由于離心力拉應力c和汽流彎應力 U。已知：級的平均直徑dm 1.10m ,動葉高度lb0.05m ,輪周功率Pu 600kW，該級為全周進汽，葉片數(shù)Zb 152，葉型根部抗彎斷面系數(shù)W 0.09cm3，轉(zhuǎn)速 n 3000 min ,密度7.85 103 kg/m3。忽略動葉前后壓差軸向分力的變化。16.試求等截面葉片的最大彎應力和最大拉應力。已

9、知：通過該級的蒸汽流量 G 16.6kg/s，級的平均直徑 dm 1.252m，葉片高度lb 0.191m,動葉前壓力 P10.03903MPa ,級后壓力 P2 0.03766MPa，噴嘴出口汽流速度c1 386m/s,汽流角1 15 , 2 100，余速c2 97m/s。級的輪周速度u196.5m/s ,動葉片數(shù) Zb 144,葉片最小截面系數(shù)3Wmin0.508cm，部分進汽度e 1,葉片材料密度7.85 103kg/m3。17.試求根部夾緊而頂端自由的等截面單個葉片的切向A型振動的一、二階頻率。18.已知：葉高lb 0.191m ,葉片截面積Ab3.410 4 m2 ,最小慣性矩QA-

10、IOJQI min 0.742 10 m ,葉片材料的彈性模量E 20.59 10 N/m ,材料密度7.85 103 kg/m3。某級動葉片為調(diào)頻的自由葉片，已知：A。型靜頻率fmin 160 Hz, f max 170Hz ,動頻系數(shù)B 3,振動強度安全倍率 Ab 4.06,電網(wǎng)周波允許波動范圍 48.550.5Hz，各頻位下的安全倍率限額見下表。試問:(1)(2)(3)葉片的頻率分散度是否合格 葉片振動安全倍率是否合格？ 正常運行時能否避開危險共振?K2 3344 556Ab4.53 . 73. 53.519.某廠在低周波運行期間，曾將同步器的工作范圍調(diào)至4% 6%，該調(diào)速系統(tǒng)的速度變動

11、率(1)(2)(3)5%,試問：當電網(wǎng)周波恢復至 5 0 H Z時，機組最多能帶多少負荷 ？ 當電網(wǎng)周波在何值時才能帶上滿負荷？0.5% ,機組甩負荷后轉(zhuǎn)速升高的最大靜態(tài)穩(wěn)定值是如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率 多少？當電網(wǎng)周波為50Hz時，甲、乙兩機的負荷為100%20.甲、乙兩機的靜態(tài)特性如下圖所示， 額定值，試求：(1)甲、乙兩機的轉(zhuǎn)速變動率各為多少 (2 )若電網(wǎng)周波對應于轉(zhuǎn)速升高到3050rpm，則兩機的負荷各為多少 ？(3) 若電網(wǎng)周波對應于轉(zhuǎn)速升高到30 5 0rpm,甲機仍需擔負10 0%額定負荷，則其靜態(tài)特性線應移到什么位置 ？(4) 在甲機靜態(tài)特性移動后，若該機組甩負荷，試問超調(diào)量為9

12、0 r pm時是否引起亍 X100%超速保安器動作？(假定超速保安器的動作轉(zhuǎn)速為112% n0)?汽輪機原理補充習題補充習題1.完成某沖動級的熱力計算。某多級汽輪機轉(zhuǎn)速 n 3000rpm，其某級的動葉平均直徑 dm 1300mm，該級的平均反動度m 0.20,級的理想焓降ht 90 kJ /kg，進口初速C0 80 m/s，全部被利用，汽流角115 ,216 ,離開本級的余速全部被下一級利用；已知蒸汽流量D 1700t/h，噴管速度系數(shù)0.97，動葉速度系數(shù)0.95，除噴管損失、動葉損失和余速損失外的其它級內(nèi)損失為2.10 kJ /kg 。(1)按比例繪制級的速度三角形。(2)計算級的輪周效

13、率、輪周功率。(3) 計算級的相對內(nèi)效率、內(nèi)功率。(4)定性繪制級的熱力過程線。補充習題2.完成某反動級的熱力計算。某多級汽輪機轉(zhuǎn)速 n 3000rpm，其某級的動葉平均直徑dm 1250mm，該級為反動級,級的理想焓降ht 48kJ/kg,進口初速C0 50m/s ,全部被利用，汽流角1 15 ,21，離開本級的余速全部被下一級利用；已知蒸汽流量 D 2500 t/h,噴管速度系數(shù)0.97,動葉速度系數(shù)0.96，除噴管損失、動葉損失和余速損失外的其它級內(nèi)損失為2.10 kJ/kg。(1)按比例繪制級的速度三角形。計算級的輪周效率、輪周功率。計算級的相對內(nèi)效率、內(nèi)功率。(4)定性繪制級的熱力過

14、程線。補充習題3某小型凝汽式汽輪機，額定1：況匕i裁汽流量2, = 100("/?),調(diào)“級帝蒸汽樂力p, = 2.80(汽樂力趴=5( KPa)且保持不變，機紐僅有一個不調(diào)整給水冋熱抽汽，抽汽壓力為幾-L00(M%n給水冋熱用抽汽ag為i蒸汽流星的12% C保持同宦 比例不變?nèi)嗽囎饕韵伦児r分析計算：當 D, =80(/A)Bt,求 Pit、耳C2)在原額定丁.況流戢2若抽汽停運.求円"p,；在原額定丁況流* Z若從抽汽點引®外蒸汽對外界供熱，D刖二40(/?)，求Ri、宀：在原額定I.況流靖廠若從抽汽點引額外蒸汽對外界供熱*為保址對外供汽品質(zhì)* 要求抽汽壓力> 0,588(AYPi/).求®人可用丁供熱的蒸汽fen ：<5)fl當對鍋爐進行改造”主蒸汽流軾為0。車l20