《汽輪機原理》習(xí)題及答案-

第一章緒論之阿布豐王創(chuàng)作一、單項選擇題1．新蒸汽參數(shù)為13.5MPa的汽輪機為（b）A．高壓汽輪機 B．超高壓汽輪機C．亞臨界汽輪機 D．超臨界汽輪機2．型號為N300-16.7/538/538的汽輪機是(B)。C.背壓式汽輪機D.工業(yè)用汽輪機第一章汽輪機級的工作原理一、單項選擇題3．在反動級中，下列哪種說法正確?(C)4．下列哪個措施可以減小葉高損失?(A)5．下列哪種措施可以減小級的扇形損失?(C)6．純沖動級動葉入口壓力為P1，出口壓力為P2，則P1和P2的關(guān)系為（C）A．P1<P2 B．P1>P2C．P1＝P2 D．P1≥P27．當(dāng)選定噴嘴和動葉葉型后，影響汽輪機級輪周效率的主要因素(A)8．下列哪項損失不屬于汽輪機級內(nèi)損失(A)9．反動級的結(jié)構(gòu)特點是動葉葉型(B)。A.與靜葉葉型相同B.完全對稱彎曲C.近似對稱彎曲D.橫截面沿汽流方向不發(fā)生變更10．當(dāng)汽輪機的級在(B)情況下工作時，能使余速損失為最小。A.最大流量B.最佳速度比C.部發(fā)進(jìn)汽D.全周進(jìn)汽1.汽輪機的級是由______組成的?！綜】A.隔板+噴嘴B.汽缸+轉(zhuǎn)子C.噴嘴+動葉 D.主軸+葉輪εn大于臨界壓力比εcr時，則噴嘴的出口蒸汽流速C1【A】A.C1<Ccr B.C1=CcrC.C1>Ccr D.C1≤Ccrp1小于臨界壓力pcr時，蒸汽在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹，下列哪個說法是正確的？【B】A.只要降低p1，即可獲得更大的超音速汽流B.可以獲得超音速汽流，但蒸汽在噴嘴中的膨脹是有限的C.蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速等于臨界速度CcrD.蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速小于臨界速度Ccr4.汽輪機的軸向位置是依靠______確定的？【D】A.靠背輪 B.軸封C.支持軸承 D.推力軸承5.蒸汽流動過程中，能夠推動葉輪旋轉(zhuǎn)對外做功的有效力是______。【C】A.軸向力 B.徑向力C.周向力 D.蒸汽壓差6.在其他條件不變的情況下，余速利用系數(shù)增加，級的輪周效率ηu【A】A.增大B.降低C.不變D.無法確定7.工作在濕蒸汽區(qū)的汽輪機的級，受水珠沖刷腐蝕最嚴(yán)重的部位是：【A】A.動葉頂部背弧處 B.動葉頂部內(nèi)弧處C.動葉根部背弧處 D.噴嘴背弧處8.降低部分進(jìn)汽損失，可以采納下列哪個措施？【D】A.加隔板汽封 B.減小軸向間隙C.選擇合適的反動度 D.在非工作段的動葉兩側(cè)加裝護(hù)罩裝置9.火力發(fā)電廠汽輪機的主要任務(wù)是： 【B】A.將熱能轉(zhuǎn)化成電能 B.將熱能轉(zhuǎn)化成機械能C.將電能轉(zhuǎn)化成機械能 D.將機械能轉(zhuǎn)化成電能10.在純沖動式汽輪機級中，如果不考慮損失，蒸汽在動葉通道中【C】A.相對速度增加B.相對速度降低；C.相對速度只改變方向，而大小不變 D.相對速度大小和方向都不變11.已知蒸汽在汽輪機某級的滯止理想焓降為40kJ/kg，該級的反動度為0.187，則噴嘴出口的理想汽流速度為 【D】A.8m/s B.122m/sC.161m/s D.255m/s12.下列哪個說法是正確的【C】A.噴嘴流量總是隨噴嘴出口速度的增大而增大；B.噴嘴流量不隨噴嘴出口速度的增大而增大；C.噴嘴流量可能隨噴嘴出口速度的增大而增大，也可能堅持不變；D.以上說法都分歧錯誤1，出口壓力為P2，則P1和P2有______關(guān)系?！綛】A.P1＜P2 B.P1＞P2C.P1＝P2D.P1=0.5P2弧長為1037mm，平均直徑1100mm，該級的部分進(jìn)汽度:【A】36A.0.3 B.C.0.66 D.115.汽機中反動度為0.5的級被稱為：【D】A.純沖動級 B.帶反動度的沖動級C.復(fù)速級 D.反動級16.蒸汽在某反動級噴嘴中的滯止理想焓降為30kJ/kg，則蒸汽在動葉通道中的理想焓降為：【C】A.0kJ/kg B.15kJ/kgC.30kJ/kg D.45kJ/kg17.在反動式汽輪機級中，如果不考慮損失，則：【B】A．蒸汽在動葉通道中的絕對速度增大B．蒸汽在動葉通道中絕對速度降低C．蒸汽在動葉通道中相對速度只改變方向，而大小不變D．以上說法都分歧錯誤kJ/kg，噴嘴出口蒸汽理想比焓值為3304.4kJ/kg，則噴嘴實際出口速度為【A】16A. B.81.3m/sC.81.9m/s D.320m/s19.關(guān)于噴嘴臨界流量，在噴嘴出口面積一定的情況下，請判斷下列說法哪個正確：【C】A．噴嘴臨界流量只與噴嘴初參數(shù)有關(guān)B．噴嘴臨界流量只與噴嘴終參數(shù)有關(guān)C．噴嘴臨界流量與噴嘴壓力比有關(guān)D.噴嘴臨界流量既與噴嘴初參數(shù)有關(guān)，也與噴嘴終參數(shù)有關(guān)20.反動級中，若噴嘴出口汽流角=15°，當(dāng)速比取下列哪個值時，該級的輪周效率最高?！綝】A.0.24 B.0.48C.0.6 D.0.966和圓周速度相等時，純沖動級和反動級在最佳速比下所能承擔(dān)的焓降之比為【B】A.1：2B.2：1C.1：1D.1：422.汽輪機級采取部分進(jìn)汽的原因是【B】A.葉片太長B.葉片太短C.存在鼓風(fēng)損失D.存在斥汽損失23.下列哪幾項損失不屬于葉柵損失。【C】A.噴嘴損失B.動葉損失C.余速損失D.葉高損失24.在圓周速度相同的情況下，作功能力最大的級為【C】A.純沖動級B.帶反動度的沖動級C.復(fù)速級D.反動級25.在各自最佳速比下，輪周效率最高的級是【D】A.純沖動級B.帶反動度的沖動級C.復(fù)速級D.反動級26.蒸汽在噴嘴斜切部分膨脹的條件是【A】A.噴嘴后壓力小于臨界壓力B.噴嘴后壓力等于臨界壓力C.噴嘴后壓力大于臨界壓力D.噴嘴后壓力大于噴嘴前壓力27.在反動級中，下列哪種說法正確【C】A.蒸汽在噴嘴中理想焓降為零B.蒸汽在動葉中理想焓降為零C.蒸汽在噴嘴與動葉中的理想焓降相等D.蒸汽在噴嘴的理想焓降小于動葉的理想焓降28.下列哪個措施可以減小葉高損失【A】A.加長葉片B.縮短葉片C.加厚葉片D.減薄葉片29.下列哪種措施可以減小級的扇形損失 【C】A.采取部分進(jìn)汽B.采取去濕槽C.采取扭葉片D.采取復(fù)速級30.在汽輪機工作過程中，下列哪些部件是靜止不動的？【C】A葉輪B葉片C隔板D軸31.哪些措施可以減小斥汽損失？【B】49A.采取扭葉片 B.減少噴嘴組數(shù)C.在葉輪上開孔 D.在動葉非工作弧段加裝護(hù)罩32.純沖動級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點是【B】A.蒸汽只在動葉柵中進(jìn)行膨脹B.蒸汽僅對噴嘴施加沖動力C.噴嘴進(jìn)出口蒸汽壓力相等D.噴嘴理想焓降等于動葉理想焓降33.汽在葉片斜切部分膨脹的特點包含【B】A.蒸汽汽流方向不變B.其葉片前后的壓力比ε＜εcrC.其葉片前后的壓力比ε＞εcrD.葉片出口只能得到音速汽流34.大型氣輪機低壓末級的反動度一般為【D】噴嘴出口實際氣流速度與理想速度的關(guān)系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。2、動葉出口實際氣流速度與理想速度的關(guān)系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。3、氣流在噴嘴中流動的動能損失轉(zhuǎn)變成蒸汽熱能，所以其出口焓值是：（）升高；B.下降；C.不變。4、漸縮噴嘴超臨界流動時，壓比與臨界壓比的關(guān)系是：（）相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。5、在噴嘴出口面積和蒸汽性質(zhì)確定后，通過噴嘴的最大蒸汽量只與（）有關(guān)。蒸汽的初參數(shù)；B.蒸汽的終參數(shù)；C.A和B。6、在超臨界流動條件下，蒸汽在斜切部分流動的情形是：A.超音速，汽流方向不偏轉(zhuǎn)；B.亞音速流動，汽流方向不偏轉(zhuǎn);C.超音速，汽流方向偏轉(zhuǎn)。7、為了標(biāo)明在一個級中蒸汽在動葉內(nèi)膨脹的大小引入反動度概念。對純沖動級，下面選項哪項正確：（）A.動葉焓降為零，反動度亦為零；B.動葉焓降為零，反動度為0.5；C.動葉焓降不為零，反動度亦為零；8、為了標(biāo)明在一個級中蒸汽在動葉內(nèi)膨脹的大小引入反動度概念。對反動級，下面選項哪項正確：（）A.動葉焓降為零，反動度亦為零；B.動葉焓降為零，反動度為0.5；C.動葉焓降不為零，反動度為(0.4-0.6)；9、滯止?fàn)顟B(tài)點的蒸汽壓力與實際狀態(tài)點的關(guān)系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。10、滯止?fàn)顟B(tài)點的蒸汽焓值與實際狀態(tài)點的關(guān)系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。11、純沖動級和復(fù)速級做功能力的大小排序是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。12、純沖動級和反動級做功能力的大小排序是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。13、反動級和復(fù)速級的做功能力的大小排序是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。14、輪周效率是針對下面哪項損失提出的。（）A.余速損失；B.部分進(jìn)汽損失；C.級內(nèi)損失。15、級的相對內(nèi)效率是針對下面哪項損失提出的。（）A.余速損失；B.噴嘴和動葉內(nèi)部流動損失；C.級內(nèi)損失。16、長葉片級的速度三角形中，葉根、平均直徑和葉頂三處的動葉進(jìn)口角的大小排序是：（）A.β1根<β1均<β1頂；B.β1頂<β1均<β1根；C.β1均<β1根<β1頂。17、長葉片級的速度三角形中，葉根、平均直徑和葉頂三處的噴葉出口相對速度的大小排序是：（）1根<w1均<w1頂1頂<w1均<w1根1均<w1根<w1頂。二、判斷題復(fù)數(shù)級具有兩列或兩列以上的靜葉和動葉，所以也可以視為兩個或以上級的串聯(lián)。（）在純沖動級內(nèi)，動葉的焓降為零，做功也為零。（）帶部分進(jìn)汽的級中，動葉轉(zhuǎn)動將停滯的蒸汽從葉輪一側(cè)鼓到另一側(cè)消耗的有用功稱為斥汽損失。（）在部分進(jìn)汽的級中，當(dāng)動葉轉(zhuǎn)動進(jìn)入工作段時，蒸汽排斥流道中停滯汽流所消耗的能量稱為鼓風(fēng)損失。（）反動級就是反動度等于的級。（）葉輪轉(zhuǎn)動時與其兩側(cè)和外緣蒸汽發(fā)生的摩擦稱為摩擦損失。（）沖動級就是反動度為零的級。（）對于純沖動級，由于其動葉內(nèi)沒有焓降，所以輪周功等于零。（）對于靜葉，由于其靜止不動，因此即使有焓降也沒有能量的轉(zhuǎn)換。（）減縮噴嘴出口處的當(dāng)?shù)匾羲倬褪瞧渑R界速度。()當(dāng)噴嘴出口壓力小于臨界壓力時，汽流流動從喉部開始方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)（）。當(dāng)噴嘴出口壓力大于臨界壓力時，汽流流動從出口截面開始方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)（）。在平面葉柵中，噴嘴出口速度三角形是指噴嘴出口處汽流的絕對速度、相對速度和輪周速度三者的矢量關(guān)系（）。在平面葉柵中，動葉入口速度三角形是指噴嘴葉出口處汽流的絕對速度、相對速度和輪周速度三者的矢量關(guān)系（）。反動級的焓降在噴嘴和動葉中各占一半，所以噴嘴和動葉的葉型互為鏡內(nèi)映射形狀。（）由于反動級的焓降在噴嘴和動葉中各占一半，所以為了加工簡化，兩者可采取同一葉型。（）三、填空題隔板和動葉頂部。2.葉輪上開平衡孔可以起到減小軸向推力的作用。鼓風(fēng)損失和斥汽損失。機械損失和軸封損失。末級和次末級。6.在反動級、沖動級和速度級三種方式中，要使單級汽輪機的焓降大，損失較少，應(yīng)采取反動級。7.輪周損失包含：噴嘴損失、動葉損失、余速損失。四、名詞解釋反動度復(fù)數(shù)級沖動式汽輪機（級）反動式汽輪機（級）級的理想焓降級的滯止理想焓降嘴斜切部分的膨脹極限。噴嘴斜切部分的極限壓力。余速損失。部分進(jìn)汽。部分進(jìn)汽度。輪周功率。輪周效率。級的有效焓降。級的相對內(nèi)效率。1．速度比和最佳速比答：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，輪周效率最大時的速度比稱為最佳速度比。2．假想速比答：圓周速度u與假想全級滯止理想比焓降都在噴嘴中等比熵膨脹的假想出口速度的比值。3．汽輪機的級答：汽輪機的級是汽輪機中由一列靜葉柵和一列動葉柵組成的將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機械能的基本工作單元。4．級的輪周效率答：1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個級所消耗的蒸汽理想能量之比。5．滯止參數(shù)答：具有一定流動速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滯止到速度為零時的狀態(tài)，該狀態(tài)為滯止?fàn)顟B(tài)，其對應(yīng)的參數(shù)稱為滯止參數(shù)。6．臨界壓比答：汽流達(dá)到音速時的壓力與滯止壓力之比。7．級的相對內(nèi)效率答：級的相對內(nèi)效率是指級的有效焓降和級的理想能量之比。8．噴嘴的極限膨脹壓力答：隨著背壓降低，介入膨脹的斜切部分?jǐn)U大，斜切部分達(dá)到極限膨脹時噴嘴出口所對應(yīng)的壓力。9．級的反動度答：動葉的理想比焓降與級的理想比焓降的比值。暗示蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標(biāo)。10．余速損失答：汽流離開動葉通道時具有一定的速度，且這個速度對應(yīng)的動能在該級內(nèi)不克不及轉(zhuǎn)換為機械功，這種損失為余速損失。11．臨界流量答：噴嘴通過的最大流量。12．漏氣損失答：汽輪機在工作中由于漏氣而發(fā)生的損失。13．部分進(jìn)汽損失答：由于部分進(jìn)汽而帶來的能量損失。14．濕氣損失答：飽和蒸汽汽輪機的各級和普通凝汽式汽輪機的最后幾級都工作與濕蒸汽區(qū)，從而對干蒸汽的工作造成一種能量損失稱為濕氣損失。15．蓋度答：指動葉進(jìn)口高度超出噴嘴出口高度的那部分葉高。16．級的部分進(jìn)汽度答：裝有噴嘴的弧段長度與整個圓周長度的比值。五、簡答題17．沖動級和反動級的做功原理有何分歧？在相等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下，比較二者的做功能力的大小并說明原因。答：沖動級做功原理的特點是：蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉汽道中不膨脹加速，只改變流動方向，動葉中只有動能向機械能的轉(zhuǎn)化。反動級做功原理的特點是：蒸汽在動葉汽道中不但改變流動方向，而且還進(jìn)行膨脹加速。動葉中既有動能向機械能的轉(zhuǎn)化同時有部分熱能轉(zhuǎn)化成動能。在同等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下，純沖動級和反動級的最佳速比比值：/=（）im/（）re=（）/=/／=1/2上式說明反動級的理想焓降比沖動級的小一倍18．分別說明高壓級內(nèi)和低壓級內(nèi)主要包含哪幾項損失？答：高壓級內(nèi)：葉高損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失、扇形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失等；噴嘴損失低壓級內(nèi)：濕氣損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失，扇形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失很小。19．簡述蒸汽在汽輪機的工作過程。答：具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不竭降低，速度不竭升高，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動能，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的通道中，汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉(zhuǎn)化為了機械功。20．汽輪機級內(nèi)有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？答：汽輪機級內(nèi)的損失有：噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、葉輪摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失、扇形損失、濕氣損失9種。造成這些損失的原因：（1）噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)流動時，汽流與流道壁面之間、汽流各部分之間存在碰撞和摩擦，發(fā)生的損失。（2）動葉損失：因蒸汽在動葉流道內(nèi)流動時，因摩擦而發(fā)生損失。（3）余速損失：當(dāng)蒸汽離開動葉柵時，仍具有一定的絕對速度，動葉柵的排汽帶走一部分動能，稱為余速損失。（4）葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當(dāng)蒸汽流動時，在端面附面層內(nèi)發(fā)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內(nèi)，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，發(fā)生由凹弧向背弧的二次流動，其流動方向與主流垂直，進(jìn)一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。（5）扇形損失：汽輪機的葉柵裝置在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當(dāng)葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高變更，葉片越高，變更越大。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。而按一元流動理論進(jìn)行設(shè)計時，所有參數(shù)的選取，只能包管平均直徑截面處為最佳值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最佳值將引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。（6）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，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動，并受離心力的作用發(fā)生向外的徑向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補發(fā)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運動。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。（7）部分進(jìn)汽損失：它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有安插噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不發(fā)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩正面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽發(fā)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。當(dāng)不進(jìn)汽的動葉流道進(jìn)入安插噴嘴葉柵的弧段時，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，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發(fā)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙中的低速蒸汽進(jìn)入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。（8）漏汽損失：汽輪機的級由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成，動靜部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時，會發(fā)生漏汽，使介入作功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱為漏汽損失。（9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將發(fā)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動水滴運動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動能；在濕蒸汽進(jìn)入動葉柵時，由于水滴的運動速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進(jìn)入動葉的方向角與動葉柵進(jìn)口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動葉片的背弧上，對動葉柵發(fā)生制動作用，阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當(dāng)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(jìn)一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這些損失稱為濕汽損失。21．指出汽輪機中噴嘴和動葉的作用。答：蒸汽通過噴嘴實現(xiàn)了由熱能向動能的轉(zhuǎn)換，通過動葉將動能轉(zhuǎn)化為機械功。22．據(jù)噴嘴斜切部分截面積變更圖，請說明：（1）當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比p1/p0大于或等于臨界壓比時，蒸汽的膨脹特點；（2）當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比p1/p0小于臨界壓比時，蒸汽的膨脹特點。答：（1）p1/p0大于或等于臨界壓比時，噴嘴出口截面AC上的氣流速度和方向與喉部界面AB相同，斜切部分不發(fā)生膨脹，只起導(dǎo)向作用。（2）當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比p1/p0小于臨界壓比時，氣流膨脹至AB時，壓力等于臨界壓力，速度為臨界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分繼續(xù)膨脹，壓力降低，速度增加，超出臨界速度，且氣流的方向偏轉(zhuǎn)一個角度。23．什么是速度比？什么是級的輪周效率？試分析純沖動級余速晦氣用時，速度比對輪周效率的影響。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。1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個級所消耗的蒸汽理想能量之比稱為輪周效率。在純沖動級中，反動度Ωm=0，則其輪周效率可暗示為：ηu=2葉型選定后，φ、ψ、α1、β1數(shù)值基本確定，由公式來看，隨速比變更，輪周效率存在一個最大值。同時，速比增大時，噴嘴損失不變，動葉損失減小，余速損失變更最大，當(dāng)余速損失取最小時，輪周效率最大。24．什么是汽輪機的最佳速比？并應(yīng)用最佳速度比公式分析，為什么在圓周速度相同的情況下，反動級能承擔(dān)的焓降或做功能力比純沖動級??？答：輪周效率最大時的速度比稱為最佳速度比。對于純沖動級，；反動級；在圓周速度相同的情況下，純沖動級△ht==反動級△ht==由上式可比較得到，反動級能承擔(dān)的焓降或做功能力比純沖動級小。25．簡述蒸汽在軸流式汽輪機的沖動級、反動級和復(fù)速級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換特點，并比較它們的效率及作工能力。答：沖動級介于純沖動級和反動級之間，蒸汽的膨脹大部分發(fā)生在噴嘴中，只有少部分發(fā)生在動葉中；反動級蒸汽在噴嘴和動葉中理想比焓降相等；復(fù)速級噴嘴出口流速很高，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(jìn)導(dǎo)向葉柵，其方向與第二列動葉進(jìn)汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。作功能力：復(fù)速級最大，沖動級次之，反動級最??；效率：反動級最大，沖動級次之，復(fù)速級最小。26．分別繪出純沖動級和反動級的壓力p、速度c變更的示意圖。答：純沖動級：CC2P2P0C0C11P1反動級：C1C1P0C0P1C2P227．減小汽輪機中漏氣損失的措施。答：為了減小漏氣損失，應(yīng)盡量減小徑向間隙，但在汽輪機啟動等情況下采取徑向和軸向軸封；對于較長的扭葉片將動葉頂部削薄，縮短動葉頂部和氣缸的間隙；還有減小葉頂反動度，可使動葉頂部前后壓差不致過大。28．什么是動葉的速度三角形？答：由于動葉以圓周速度旋轉(zhuǎn)，蒸汽進(jìn)入動葉的速度相對于分歧的坐標(biāo)系有絕對速度和相對速度之分，暗示動葉進(jìn)出口圓周速度、絕對速度和相對速度的相互關(guān)系的三角形叫做動葉的速度三角形。29．簡述軸向推力的平衡方法。答：平衡活塞法；對置安插法，葉輪上開平衡孔；采取推力軸承。30．簡述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有若干高低相間的汽封片（齒），這些汽封片是環(huán)形的。蒸汽從高壓端泄入汽封，當(dāng)經(jīng)過第一個汽封片的狹縫時，由于汽封片的節(jié)流作用，蒸汽膨脹降壓加速，進(jìn)入汽封片后的腔室后形成渦流釀成熱量，使蒸汽的焓值上升，然后蒸汽又進(jìn)入下一腔室，這樣蒸汽壓力便逐齒降低，因此在給定的壓差下，如果汽封片片數(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。31．汽輪機的調(diào)節(jié)級為什么要采取部分進(jìn)汽？如何選擇合適的部分進(jìn)汽度？答：在汽輪機的調(diào)節(jié)級中，蒸汽比容很小，如果噴嘴整圈安插，則噴嘴高度過小，而噴嘴高度太小會造成很大的流動損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不克不及過小，一般大于15mm。而噴嘴平均直徑也不宜過小，否則級的焓降將減少，所以采取部分進(jìn)汽可以提高噴嘴高度，減少損失。由于部分進(jìn)汽也會帶來部分進(jìn)汽損失，所以，合理選擇部分進(jìn)汽度的原則，應(yīng)該是使部分進(jìn)汽損失和葉高損失之和最小。32．汽輪機的級可分為哪幾類？各有何特點？答：根據(jù)蒸汽在汽輪機內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點，可將汽輪機的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復(fù)速級等幾種。各類級的特點：（1）純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，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：p1=p2；hb=0；Ωm=0。（2）反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)行，一半在動葉中進(jìn)行。它的動葉柵中不但存在沖擊力，蒸汽在動葉中進(jìn)行膨脹還發(fā)生較大的反擊力作功。反動級的流動效率高于純沖動級，但作功能力較小。在這種級中：p1>p2；hn≈hb≈ht；Ωm=0.5。（3）帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進(jìn)行，只有一小部分在動葉柵中進(jìn)行。這種級兼有沖動級和反動級的特征，它的流動效率高于純沖動級，作功能力高于反動級。在這種級中：p1>p2；hn>hb>0；Ωm=0.05～0.35。（4）復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎?。由于?fù)速級采取了兩列動葉柵，其作功能力要比單列沖動級大。33．什么是沖擊原理和反擊原理？在什么情況下，動葉柵受反擊力作用？答：沖擊原理：指當(dāng)運動的流體受到物體阻礙時，對物體發(fā)生的沖擊力，推動物體運動的作功原理。流體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變更越大，則沖擊力越大，所作的機械功愈大。反擊原理：指當(dāng)原來靜止的或運動速度較小的氣體，在膨脹加速時所發(fā)生的一個與流動方向相反的作用力，稱為反擊力，推動物體運動的作功原理。流道前后壓差越大，膨脹加速越明顯，則反擊力越大，它所作的機械功愈大。當(dāng)動葉流道為漸縮形，且動葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受反擊力作用。34．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。答：蒸汽在汽輪機級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換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功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變成蒸汽的動能。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對動葉柵發(fā)生作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)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。由上述可知，汽輪機中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變成蒸汽所具有的動能，第二階段是在動葉柵中將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變成推動葉輪旋轉(zhuǎn)機械功，通過汽輪機軸對外輸出。35．汽輪機的能量損失有哪幾類？各有何特點？答：汽輪機內(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機的內(nèi)部損失，一類是汽輪機的外部損失。汽輪機的內(nèi)部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時，發(fā)生的能量損失，可以在焓熵圖中暗示出來。汽輪機的外部損失是由于機械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在焓熵圖中暗示。36．什么是汽輪機的相對內(nèi)效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽輪機內(nèi)的有效焓降與其在汽輪機內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機的相對內(nèi)效率。一公斤蒸汽在級內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其介入能量轉(zhuǎn)換的理想能量之比稱為輪周效率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和，以及余速損失系數(shù)，其中余速損失系數(shù)的變更范圍最大。余速損失的大小取決于動葉出口絕對速度。余速損失和余速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。分別畫出反動級、純沖動級、復(fù)數(shù)級最佳速度比時的速度三角形，并解釋作圖依據(jù)。畫出最佳速度比(X1)op分別為cosа1、（cosа1）/2和（cosа1）/4的速度三角形，并解釋作圖依據(jù)。在h—s圖上畫出反動級的熱力過程曲線，并標(biāo)注動葉進(jìn)口滯止?fàn)顟B(tài)點、動葉出口狀態(tài)點、級有效焓降。在h—s圖上畫出純沖動級的熱力過程曲線，并標(biāo)注靜葉進(jìn)口滯止?fàn)顟B(tài)點、動葉出口狀態(tài)點、級的余速損失。六、計算題1．已知汽輪機某純沖動級噴嘴進(jìn)口蒸汽的焓值為3369.3kJ/kg，初速度c0=50m/s，噴嘴出口蒸汽的實際速度為c1=470.21m/s，速度系數(shù)=0.97，本級的余速未被下一級利用，該級內(nèi)功率為Pi=1227.2kW，流量D1=47T/h，求：（1）噴嘴損失為多少?（2）噴嘴出口蒸汽的實際焓？（3）該級的相對內(nèi)效率？解：(1)噴嘴損失：(2)噴嘴出口蒸汽的實際焓：(3)級的相對內(nèi)效率：2．某沖動級級前壓力p0=0.35MPa，級前溫度t0=169°C,噴嘴后壓力p1=0.25MPa,級后壓力p2=0.56MPa,噴嘴理想焓降Δhn=47.4kJ/kg,噴嘴損失Δhnt=3.21kJ/kg,動葉理想焓降Δhb=13.4kJ/kg,動葉損失Δhbt=1.34kJ/kg,級的理想焓降Δht=60.8kJ/kg，初始動能Δhc0=0，余速動能Δhc2=2.09kJ/kg,其他各種損失ΣΔh=2.05kJ/kg。計算：（1）計算級的反動度Ωm（2）若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)1=0.97，計算級的相對內(nèi)效率ηri。解：級的反動度Ωm=Δhb/Δht級的相對內(nèi)效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)=0.923．某反動級理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始動能Δhc0=1.8kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s，若噴嘴損失Δhnζ=5.6kJ/kg,動葉損失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速損失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系數(shù)μ1=0.5，計算該級的輪周功率和輪周效率。解：級的輪周有效焓降Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2輪周功率Pu=G×Δhu×輪周效率ηu=Δhu/E0=Δhu/(Δht*－μ1×δhc2×0.35）=82.7%4．某級蒸汽的理想焓降為Δht=76kJ/kg，蒸汽進(jìn)入噴嘴的初速度為c0=70m/s，噴嘴出口方向角α1=18°，反動度為Ωm=0.2，動葉出汽角β2=β1－6°，動葉的平均直徑為dm=1080mm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，噴嘴的速度系數(shù)=0.95，動葉的速度系數(shù)=0.94，求：動葉出口汽流的絕對速度c2動葉出口汽流的方向角α2繪出動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形。解：×702/1000=76+2.45=78.45kJ/kg336.57m/s169.56m/s182.97m/so×78.45=15.69kJ/kg=239.39m/s121.69m/sw1ww1w2c2c1uu2121動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形5．已知汽輪機某級的理想焓降為84.3kJ/kg，初始動能1.8kJ/kg，反動度0.04，噴嘴速度系數(shù)=0.96，動葉速度系數(shù)=0.96，圓周速度為171.8m/s，噴嘴出口角1=15°，動葉出口角2=1－3°，蒸汽流量G=4.8kg/s。求：（1）噴嘴出口相對速度？（2）動葉出口相對速度？（3）輪周功率？解：(1)kJ/kg，kJ/kg，，u=171.8m/skJ/kgm/s噴嘴出口相對速度:m/s(2)動葉出口相對速度:m/s(3)輪周功率:6．已知噴嘴進(jìn)口蒸汽焓值h0=3336kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s；噴嘴后理想焓值h1t=3256kJ/kg，，噴嘴速度系數(shù)=0.97。試計算噴嘴前蒸汽滯止焓噴嘴出口實際速度解：（1）噴嘴進(jìn)口動能：⊿hc0=c02/2=702/2=2450（J/kg）=2.45kJ/kg噴嘴前蒸汽滯止焓：h0*=h0+⊿hc0=3336+2.45=3338.5(kJ/kg)(2)噴嘴出口實際速度：7．某沖動級級前壓力p0=0.35MPa，級前溫度t0=169°C,噴嘴后壓力p1=0.25MPa,級后壓力p2=0.56MPa,噴嘴理想焓降Δhn=47.4kJ/kg,噴嘴損失Δhnt=3.21kJ/kg,動葉理想焓降Δhb=13.4kJ/kg,動葉損失Δhbt=1.34kJ/kg,級的理想焓降Δht=，初始動能Δhc0=0，余速動能Δhc2=2.09kJ/kg,其他各種損失ΣΔh=2.05kJ/kg。計算：計算級的反動度Ωm若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)μ，計算級的相對內(nèi)效率ηri。解：級的反動度Ωm=Δhb/Δht=級的相對內(nèi)效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δ8．凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)：P0=8.83MPa，溫度t0=530℃，汽輪機排汽壓力Pc=0.0034MPa，全機理想焓降ΔHt=1450kJ/kg，其中調(diào)節(jié)級理想焓降ΔhtI=209.3kJ/kg，調(diào)節(jié)級相對內(nèi)效率ηIri=0.5，其余各級平均相對內(nèi)效率ηIIri=0.85。假定發(fā)電機效率ηg=0.98，機械效率ηm=0.99。試求：(1)該級組的相對內(nèi)效率。(2)該機組的汽耗率。(3)在h~s(焓~熵)圖上繪出該機組的熱力過程線。解：（1）因為調(diào)節(jié)級效率ηIri=0.5=ΔhiI／ΔhtI所以調(diào)節(jié)級有效焓降：ΔhiI×ΔhtI=104.65kJ/kg其余各級的有效焓降：ΔHiII=ηIIri×ΔHtII其中：ΔHtII=ΔHt－ΔhtI=1450－209.3=1240.7kJ/kg∴ΔHiII=ηIIri×ΔHtII×1240.7=1054.6kJ/kghshsΔhtIΔHtIIt0=530℃P0=8.83MPaPc=0.0034MPaηri=（ΔhiI+ΔHiII）／ΔHt=1159.25／1450=79.9% （2）機組的汽耗率：d=3600／(ΔHt·ηri·ηg·ηm)=3600／（1124.7）=3.2kg／kW. （3）熱力過程線見右圖。9．已知某級級前蒸汽入口速度C0=0.0m/s，級的理想焓降△ht=7，級的反動度Ω=0.3，1=12°，2=18°，圓周速度u=178m/s,噴嘴速度系數(shù)=0.97，動葉速度系數(shù)=0.9，余速利用系數(shù)0=1.0。計算動葉進(jìn)出口汽流絕對速度及相對速度。畫出動葉進(jìn)出口速度三角形。畫出該級熱力過程線并標(biāo)注各符號。解:(1)=（1-0.3）×kJ/kgm/sm/sm/s=194.7m/sm/s(2)動葉進(jìn)出口速度三角形：W2C1uuCW2C1uuC2W1P0P0shPshP1P210．已知某級G=30Kg/s，c0，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2，軸向排汽(α2=900),噴嘴和動葉速度系數(shù)分別為=0.95，=0.88，汽輪機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。 （1）計算該級的平均反動度。（2）計算輪周損失、輪周力、輪周功率和輪周效率（μ0=0，μ1=）。（3）作出該級的