21熱能工程與動力類專業(yè)知識點汽輪機原理知識點講

1021汽輪機原理學問點汽輪機級的工作原理做功力量的大小并說明緣由。只轉(zhuǎn)變流淌方向，動葉中只有動能向機械能的轉(zhuǎn)化。膨脹加速。動葉中既有動能向機械能的轉(zhuǎn)化同時有局部熱能轉(zhuǎn)化成動能。11hre2t(x)

/(x)

=〔u

u 1〕im/〔〕re=〔cos

〕/cos =

/him1op

1op c c 2 1 1 t1 1hre／him=1/2t t上式說明反動級的抱負焓降比沖動級的小一倍分別說明高壓級內(nèi)和低壓級內(nèi)主要包括哪幾項損失？形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失等；失、漏氣損失、葉輪摩擦損失很小。簡述蒸汽在汽輪機的工作過程。汽在汽輪機中將熱能轉(zhuǎn)化為了機械功。答：汽輪機級內(nèi)的損失有：9造成這些損失的緣由：局部之間存在碰撞和摩擦，產(chǎn)生的損失。〔2〕動葉損失：因蒸汽在動葉流道內(nèi)流淌時，因摩擦而產(chǎn)生損失。排汽帶走一局部動能，稱為余速損失。葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當蒸汽流淌時，在端面附面主流垂直，進一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。扇形損失：汽輪機的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變化越大。另外，由于噴嘴出口汽統(tǒng)稱為扇形損失。葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。局部進汽損失：它由鼓風損失和斥汽損失兩局部組成。在沒有布置噴由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會產(chǎn)生漏汽，亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。漏汽損失：汽輪機的級由靜止局部和轉(zhuǎn)動局部組成，動靜局部之間必需蒸汽量削減，造成損失，這局部能量損失稱為漏汽損失。濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將產(chǎn)生濕汽損失。其緣由是：濕蒸汽中周功；當水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進一步加指出汽輪機中噴嘴和動葉的作用。據(jù)噴嘴斜切局部截面積變化圖，請說明：p/p；1 0〔2〕p/p1 01p/pAC1 0喉部界面AB一樣，斜切局部不發(fā)生膨脹，只起導向作用。p/pAB1 0ABC脹，壓力降低，速度增加，超過臨界速度，且氣流的方向偏轉(zhuǎn)一個角度。輪周效率的影響。答：將〔級動葉的〕圓周速度u與噴嘴出口〔蒸汽的〕速度c1

的比值定義為速度比。效率。在純沖動級中，反動度Ω=0，則其輪周效率可表示為：m

2u 1 1 12

cos1葉型選定后，φ、ψ、α、β數(shù)值根本確定，由公式來看，隨速比變化，輪周1 1損失變化最大，當余速損失取最小時，輪周效率最大。的狀況下，反動級能擔當?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動級??？答：輪周效率最大時的速度比稱為最正確速度比。對于純沖動級，1

cos；反動級12 11

cos1

；在圓周速度一樣的狀況下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

2122

cos1c2 1u2

1u2

1 u 2反動級△h=at

=2

2

2 1a12 2c 21a1由上式可比較得到，反動級能擔當?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動級小。它們的效率及作工力量。出口流速很高，高速氣流流經(jīng)第一列動葉作功后其具有余速的汽流流進導向葉柵，其方向與其次列動葉進汽方向全都后，再流經(jīng)其次列動葉作功。作功力量：復速級最大，沖動級次之，反動級最小；效率：反動級最大，沖動級次之，復速級最小。C1P0C2PC1P0C2PC20P1反動級：CC1P0C2PC0P減小汽輪機中漏氣損失的措施。還有減小葉頂反動度，可使動葉頂部前后壓差不致過大。什么是動葉的速度三角形？系的三角形叫做動葉的速度三角形。簡述軸向推力的平衡方法。簡述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假設干凹凸相間的汽封片〔齒，這些汽封片是環(huán)形的。蒸假設汽封片片數(shù)越多，則每一個汽封片兩側(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。汽輪機的調(diào)整級為什么要承受局部進汽？如何選擇適宜的局部進汽度？而噴嘴高度太小會造成很大的流淌損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不能過小，15mm。而噴嘴平均直徑也不宜過小，否則級的焓降將削減，所以承受局部進汽可以提高噴嘴高度，削減損失。是使局部進汽損失和葉高損失之和最小。汽輪機的級可分為哪幾類？各有何特點？級、帶反動度的沖動級和復速級等幾種。各類級的特點：純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進展膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進展，一半在動葉中進展。它的動葉柵流淌效率高于純沖動級，但作功力量較小。在這種級中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大局部在噴嘴葉柵中進展，只有一小局部1 2

h>hn

m復速級：復速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復速級都帶有肯定的反動度，即蒸汽承受了兩列動葉柵，其作功力量要比單列沖動級大。什么是沖擊原理和還擊原理？在什么狀況下，動葉柵受還擊力作用？大，所作的機械功愈大。差越大，膨脹加速越明顯，則還擊力越大，它所作的機械功愈大。說明沖擊式汽輪機級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點。為蒸汽所具有的動能，然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機械作功，通過汽輪機軸對外輸出機械功，完成動能到機械功的轉(zhuǎn)換。蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿尤~輪旋轉(zhuǎn)機械功，通過汽輪機軸對外輸出。汽輪機的能量損失有哪幾類？各有何特點？的外部損失。損失，可以在焓熵圖中表示出來。中表示。有哪些？相對內(nèi)效率。率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。多級汽輪機以承受哪些方法？答：多級汽輪機每一級的軸向推力由蒸汽作用在動葉上的軸向力蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力蒸汽作用在轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力平衡汽輪機的軸向推力可以承受：平衡活塞法；對置布置法；葉輪上開平衡孔；承受推力軸承。h-s的重熱現(xiàn)象？1大減小?！?〕如以下圖：P1P1152P2T1T2P334〔焓~熵圖〕上表示出來。小，稱為進汽機構(gòu)的節(jié)流損失。損失稱為排汽通道的阻力損失。h P P’00 t0P’cPc第一級存在損失，使其次級進口溫度由上升到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。流阻失這就是重熱現(xiàn)象。 s軸封系統(tǒng)的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封處漏入大氣；過高，影響軸承安全；防止空氣漏入汽輪機真空局部。何為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)？機抱負焓降的百分比，稱為多級汽輪機的重熱系數(shù)。說明汽輪機軸封間隙過大或過小對汽輪機分別產(chǎn)生什么影響？生摩擦，造成局部發(fā)熱和變形。什么叫余速利用？余速在什么狀況下可被全部利用？利用。汽輪機在變動功況下的工作說明汽輪機噴嘴配汽方式的特點種配汽方式具有如下特點：局部進汽，e﹤1,滿負荷時，仍存在局部進汽，所以汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，繪圖說明最簡潔的發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖并說明各主要設備的作用？答：1—鍋爐；2—汽輪機；3—發(fā)電機；4—凝汽器；5—給水泵寫出分析汽輪機變工況運行的弗里格爾公式，并說明其使用的條件。PP2P201g1p2p20g答：弗留格爾公式為：1 。G流過各級的汽流為一股均質(zhì)流〔調(diào)整級不能包括在級組內(nèi)。何種工況為調(diào)整級的最危急工況，為什么？答：調(diào)整級最危急工況為：第一調(diào)整汽門全開，而其他調(diào)整汽門全關的狀況。t是最危急工況。的狀況下并說明汽輪機初壓上升時，為什么說末級葉片危急性最大？積，故此時末級運行安全性危急。同時，流量增大還將使軸向推力增大。分析說明汽輪機某一中間級在抱負焓降減小時其反動度的變化狀況。時反動度隨級的比焓降變化?！踩鐖D〕c11

c,w1

減為w11

，動葉進口實際有效相w

w”,假設反動度不變，則21

c11

；在噴嘴出口面積和動葉出口面積不變11 w c2 1c w11

增大，減輕動葉柵汽道的堵塞。CC11 W’C11W111uW1

w c21

，故由上可知反動度降低。w c2 1式對變負荷的適應性好。答：如圖：以高壓缸在設計工況和75%設計負荷的熱力過程線為例進展說明。曲111 122ADAD11 2260320t=540t=5400PA10A2B1B2t=3200D1CD21t=2620hC2s分別指出凝汽式汽輪機和背壓式汽輪機的軸向推力隨負荷的變化規(guī)律。答：對于凝汽式汽輪機，負荷即流量變化時，各中間級焓降根本不變，因而反動度不變，各級前后壓差與流量程正比，即汽輪機軸向推力與流量成正比；同時，漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差異？另外，對應臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。為什么可以利用爭論噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動葉柵變工況特性？w。度比、級效率如何變化？答：當汽輪機的工況變化時，按各級在工況變化時的特點通常級分為調(diào)整級、中間級和末級組三類?！?〕中間級：在工況變化時，壓力比不變是中間級的特點。汽輪機級的抱負并漸漸向前推移。當流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的抱負焓降減小，其速度比和反動度相應增大。由于設計工況級的速度比為最正確值，級內(nèi)效率最高，愈低。末級組：其特點是級前蒸汽壓力與其流量的關系不能簡化為正比關系，且最正確值，級效率相應降低。調(diào)整級：調(diào)整級前后壓力比隨流量的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，其抱負焓降亦隨之變化值，級效率相應降低。主蒸汽壓力變化，對機組安全經(jīng)濟運行有何影響？率的影響越大。功率的相對變化，故熱耗率相應減小，經(jīng)濟性提高，反之亦然。高，但經(jīng)濟性不如調(diào)整閥開度不變的工況。濟效益，幾乎全部被進汽節(jié)流損失相抵消。壓差增大。因此對機組初壓和調(diào)整級汽室壓力的允許上限值有嚴格的限制。限。汽輪機的凝汽設備？答：汽輪機在運行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的緣由有：冷卻水量緩慢削減冷卻水管結(jié)垢或臟污冷卻水溫緩慢上升凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣抽氣器效率下降局部冷卻水管被堵答：汽輪機凝汽設備的組成圖如下所示：1冷卻水1冷卻水物432分散水1——凝汽器；2——抽氣器；3——循環(huán)水泵；4——分散水泵任務：(1)試述凝汽器的最正確真空是如何確定的。量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差來確定的。么？答：凝汽器內(nèi)壓力P，近似認為等于蒸汽分壓力P，可由蒸汽分散溫度t確定。c s sΔt=αD，α是常數(shù)，ΔtDw降低；另外，由t

eAKec4187Dw

cD得，當Dc 1

肯定，α是常數(shù)時，tDc

c的降低而tt+Δt+t減小，則蒸汽分壓力降低，由s w1Pc

Ps凝汽器中空氣的主要來源有哪些？空氣的存在對凝汽器的工作有什么影響？應的回熱系統(tǒng)、排汽缸、凝汽設備等不嚴密處漏入的。tPPa c

上升，使真空降低；空氣使分散水過冷度增大；分散水中溶入氧量增大，使管道腐蝕加劇。征端點的符號，并注釋符號的意義。答：溫度分布曲線為：tt蒸汽δt⊿t水t tsw2tw1AAc

；t

表示冷卻水進口處溫度，s s w1 w1t表示冷卻水出口溫度，⊿t=ttδt；Aw2表示凝汽器總傳熱面積。

w2 w1 c行中如何減小過冷度？〔1汽器的過冷度。當過冷度很大時，真空降低，分散效果較差；同時，過冷度增大還會使分散水中含氧量增大，增加了對低壓管道的腐蝕。為減小凝汽器的過冷度，設計凝汽器時力求冷卻水管束排列合理，加好的工作狀態(tài)。機組運行對凝汽器的要求有哪些？1〕阻小。管應具有足夠的抗腐蝕性；削減分散水中的含氧量。小。1〕凝汽器的密封性要好；冷卻水管應有足夠的抗腐蝕力量；要減小分散水中的含氧量。答：凝汽器內(nèi)是否保持在最正確真空；分散水的品質(zhì)是否合格。凝汽器的熱力特性指什么？答：凝汽器壓力隨進入凝汽器的蒸汽量Dc、進入凝汽器的冷卻水量Dw進入凝汽器時的進口溫度的變化而變化的規(guī)律，稱為凝汽器的熱力特性。答：凝汽設備中抽氣器的任務是：在機組啟動時使凝汽器內(nèi)建立真空；作。汽輪機的級可分為哪幾類？各有何特點？級、帶反動度的沖動級和復速級等幾種。各類級的特點：純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進展膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進展，一半在動葉中進展。它的動葉柵流淌效率高于純沖動級，但作功力量較小。在這種級中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大局部在噴嘴葉柵中進展，只有一小局部1 2

h>hn

m復速級：復速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復速級都帶有肯定的反動度，即蒸汽承受了兩列動葉柵，其作功力量要比單列沖動級大。軸封系統(tǒng)的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封處漏入大氣；過高，影響軸承安全；防止空氣漏入汽輪機真空局部。何種工況為調(diào)整級的最危急工況，為什么？答：調(diào)整級最危急工況為：第一調(diào)整汽門全開，而其他調(diào)整汽門全關的狀況。當只有在上述狀況下，不僅⊿hI最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴t是最危急工況。的狀況下，反動級能擔當?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動級??？答：輪周效率最大時的速度比稱為最正確速度比。對于純沖動級，1

cos；反動級12 11

cos1

；在圓周速度一樣的狀況下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

22

cos1c2 1u2

1u2

1 u 211t

a =22a2

2c1

2cos