汽輪機原理習題集與答案解析

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--內頁可以根據(jù)需求調整合適字體及大小--汽輪機原理習題集與答案解析(總95頁)PAGE第一章緒論一、單項選擇題1．新蒸汽參數(shù)為的汽輪機為（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538/538的汽輪機是(B)。A.一次調整抽汽式汽輪機B.凝汽式汽輪機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)A.蒸汽在噴嘴中的理想焓降為零B.蒸汽在動葉中的理想焓降為零C.蒸汽在噴嘴與動葉中的理想焓降相等D.蒸汽在噴嘴中的理想焓降小于動葉中的理想焓降4．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5．下列哪種措施可以減小級的扇形損失(C)A.采用部分進汽B.采用去濕槽C.采用扭葉片D.采用復速級6．純沖動級動葉入口壓力為P1，出口壓力為P2，則P1和P2的關系為（C）A．P1<P2 B．P1>P2C．P1＝P2 D．P1≥P27．當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)A.余速損失B.噴嘴能量損失C.動葉能量損失D.部分進汽度損失8．下列哪項損失不屬于汽輪機級內損失(A)A.機械損失B.鼓風損失C.葉高損失D.扇形損失9．反動級的結構特點是動葉葉型(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)生變化10．當汽輪機的級在(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)進汽D.全周進汽1.汽輪機的級是由______組成的。 【C】A.隔板+噴嘴 B.汽缸+轉子C.噴嘴+動葉 D.主軸+葉輪2.當噴嘴的壓力比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≤Ccr3.當漸縮噴嘴出口壓力p1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，能夠推動葉輪旋轉對外做功的有效力是______?！綜】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重的部位是：【A】A.動葉頂部背弧處 B.動葉頂部內弧處C.動葉根部背弧處 D.噴嘴背弧處8.降低部分進汽損失，可以采取下列哪個措施 【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加裝護罩裝置9.火力發(fā)電廠汽輪機的主要任務是： 【B】A.將熱能轉化成電能 B.將熱能轉化成機械能C.將電能轉化成機械能 D.將機械能轉化成電能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，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，也可能保持不變；D.以上說法都不對13.沖動級動葉入口壓力為P1，出口壓力為P2，則P1和P2有______關系?！綛】A.P1＜P2 B.P1＞P2 C.P1＝P2 D.P1= 14.工作段弧長為1037mm，平均直徑1100mm，該級的部分進汽度:【A】36A. B.C. D.115.汽機中反動度為的級被稱為： 【D】A.純沖動級 B.帶反動度的沖動級C.復速級 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．以上說法都不對18.假設噴嘴前的蒸汽滯止焓為3350kJ/kg，噴嘴出口蒸汽理想比焓值為kJ/kg，則噴嘴實際出口速度為 【A】16A.m/s B.m/sC.m/s D.320m/s19.關于噴嘴臨界流量，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B．噴嘴臨界流量只與噴嘴終參數(shù)有關C．噴嘴臨界流量與噴嘴壓力比有關D.噴嘴臨界流量既與噴嘴初參數(shù)有關，也與噴嘴終參數(shù)有關20.反動級中，若噴嘴出口汽流角=15°，當速比取下列哪個值時，該級的輪周效率最高。 【D】 A. B.C. D.21.在噴嘴出口方向角和圓周速度相等時，純沖動級和反動級在最佳速比下所能承擔的焓降之比為 【B】A.1：2 B.2：1C.1：1 D.1：422.汽輪機級采用部分進汽的原因是 【B】A.葉片太長 B.葉片太短C.存在鼓風損失 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.采用部分進汽 B.采用去濕槽C.采用扭葉片 D.采用復速級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.采用扭葉片 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罩32.純沖動級內能量轉換的特點是 【B】A.蒸汽只在動葉柵中進行膨脹 B.蒸汽僅對噴嘴施加沖動力C.噴嘴進出口蒸汽壓力相等 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括 【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】A0BCD〉噴嘴出口實際氣流速度與理想速度的關系是（）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變?yōu)檎羝麩崮?，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確定后，通過噴嘴的最大蒸汽量只與（）有關。蒸汽的初參數(shù)；B.蒸汽的終參數(shù)；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；B.亞音速流動，汽流方向不偏轉;C.超音速，汽流方向偏轉。7、為了表明在一個級中蒸汽在動葉內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；C.動葉焓降不為零，反動度亦為零；8、為了表明在一個級中蒸汽在動葉內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；C.動葉焓降不為零，反動度為；9、滯止狀態(tài)點的蒸汽壓力與實際狀態(tài)點的關系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。10、滯止狀態(tài)點的蒸汽焓值與實際狀態(tài)點的關系是：（）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.部分進汽損失；C.級內損失。15、級的相對內效率是針對下面哪項損失提出的。（）A.余速損失；B.噴嘴和動葉內部流動損失；C.級內損失。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：（）根<w1均<w1頂；頂<w1均<w1根；均<w1根<w1頂。二、判斷題復數(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，動葉的焓降為零，做功也為零。（）帶部分進汽的級中，動葉轉動將停滯的蒸汽從葉輪一側鼓到另一側消耗的有用功稱為斥汽損失。（）在部分進汽的級中，當動葉轉動進入工作段時，蒸汽排斥流道中停滯汽流所消耗的能量稱為鼓風損失。（）反動級就是反動度等于的級。（）葉輪轉動時與其兩側和外緣蒸汽產(chǎn)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換。（）減縮噴嘴出口處的當?shù)匾羲倬褪瞧渑R界速度。()當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（）。當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（）。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，兩者可采用同一葉型。（）三、填空題1.汽輪機級內漏汽主要發(fā)生在隔板和動葉頂部。2.葉輪上開平衡孔可以起到減小軸向推力的作用。 3.部分進汽損失包括鼓風損失和斥汽損失。4.汽輪機的外部損失主要有機械損失和軸封損失。5.濕氣損失主要存在于汽輪機的末級和次末級。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，應采用反動級。7.輪周損失包括：噴嘴損失、動葉損失、余速損失。四、名詞解釋反動度復數(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。部分進汽。部分進汽度。輪周功率。輪周效率。級的有效焓降。級的相對內效率。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)為滯止狀態(tài)，其對應的參數(shù)稱為滯止參數(shù)。6．臨界壓比答：汽流達到音速時的壓力與滯止壓力之比。7．級的相對內效率答：級的相對內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，參加膨脹的斜切部分擴大，斜切部分達到極限膨脹時噴嘴出口所對應的壓力。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。表示蒸汽在動葉通道內膨脹程度大小的指標。10．余速損失答：汽流離開動葉通道時具有一定的速度，且這個速度對應的動能在該級內不能轉換為機械功，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產(chǎn)生的損失。13．部分進汽損失答：由于部分進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：指動葉進口高度超過噴嘴出口高度的那部分葉高。16．級的部分進汽度答：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不同在相等直徑和轉速的情況下，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化。 反動級做功原理的特點是：蒸汽在動葉汽道中不僅改變流動方向，而且還進行膨脹加速。動葉中既有動能向機械能的轉化同時有部分熱能轉化成動能。在同等直徑和轉速的情況下，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．分別說明高壓級內和低壓級內主要包括哪幾項損失答：高壓級內：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：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、溫度不斷降低，速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉化為動能，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進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，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉化為了機械功。20．汽輪機級內有哪些損失造成這些損失的原因是什么答：汽輪機級內的損失有：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，產(chǎn)生的損失。（2）動葉損失：因蒸汽在動葉流道內流動時，因摩擦而產(chǎn)生損失。（3）余速損失：當蒸汽離開動葉柵時，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，當蒸汽流動時，在端面附面層內產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，產(chǎn)生由凹弧向背弧的二次流動，其流動方向與主流垂直，進一步加大附面層內的摩擦損失。（5）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行設計時，所有參數(shù)的選取，只能保證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：葉輪在高速旋轉時，輪面與其兩側的蒸汽發(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動，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側形成渦流運動。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）部分進汽損失：它由鼓風損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不產(chǎn)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側面也與弧段內的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風損失。當不進汽的動葉流道進入布置噴嘴葉柵的弧段時，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會產(chǎn)生漏汽，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，會產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，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，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質量比蒸汽的質量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當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，水滴進入動葉的方向角與動葉柵進口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動葉片的背弧上，對動葉柵產(chǎn)生制動作用，阻止葉輪的旋轉，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；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換，通過動葉將動能轉化為機械功。22．據(jù)噴嘴斜切部分截面積變化圖，請說明：（1）當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，只起導向作用。（2）當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，超過臨界速度，且氣流的方向偏轉一個角度。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不利用時，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，則其輪周效率可表示為：ηu=2葉型選定后，φ、ψ、α1、β1數(shù)值基本確定，由公式來看，隨速比變化，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，余速損失變化最大，當余速損失取最小時，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，反動級能承擔的焓降或做功能力比純沖動級小答：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、反動級和復速級內的能量轉換特點，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導向葉柵，其方向與第二列動葉進汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。作功能力：復速級最大，沖動級次之，反動級最?。恍剩悍磩蛹壸畲?，沖動級次之，復速級最小。26．分別繪出純沖動級和反動級的壓力p、速度c變化的示意圖。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，應盡量減小徑向間隙，但在汽輪機啟動等情況下采用徑向和軸向軸封；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，蒸汽進入動葉的速度相對于不同的坐標系有絕對速度和相對速度之分，表示動葉進出口圓周速度、絕對速度和相對速度的相互關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；對置布置法，葉輪上開平衡孔；采用推力軸承。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，進入汽封片后的腔室后形成渦流變成熱量，使蒸汽的焓值上升，然后蒸汽又進入下一腔室，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壓差就越小，漏汽量也就越小。31．汽輪機的調節(jié)級為什么要采用部分進汽如何選擇合適的部分進汽度答：在汽輪機的調節(jié)級中，蒸汽比容很小，如果噴嘴整圈布置，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。所以噴嘴高度不能過小，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，所以采用部分進汽可以提高噴嘴高度，減少損失。由于部分進汽也會帶來部分進汽損失，所以，合理選擇部分進汽度的原則，應該是使部分進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)蒸汽在汽輪機內能量轉換的特點，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行，一半在動葉中進行。它的動葉柵中不僅存在沖擊力，蒸汽在動葉中進行膨脹還產(chǎn)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=。（3）帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進行，只有一小部分在動葉柵中進行。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=～。（4）復速級：復速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進行膨脹外，在兩列動葉和導葉中也進行適當?shù)呐蛎?。由于復速級采用了兩列動葉柵，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：指當運動的流體受到物體阻礙時，對物體產(chǎn)生的沖擊力，推動物體運動的作功原理。流體質量越大、受阻前后的速度矢量變化越大，則沖擊力越大，所作的機械功愈大。反擊原理：指當原來靜止的或運動速度較小的氣體，在膨脹加速時所產(chǎn)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能量轉換過程及特點。答：蒸汽在汽輪機級內的能量轉換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉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變?yōu)檎羝膭幽?。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進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，對動葉柵產(chǎn)生作用力，推動葉輪旋轉作功，通過汽輪機軸對外輸出機械功，完成動能到機械功的轉換。由上述可知，汽輪機中的能量轉換經(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變?yōu)檎羝哂械膭幽?，第二階段是在動葉柵中將蒸汽的動能轉變?yōu)橥苿尤~輪旋轉機械功，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：汽輪機內的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機的內部損失，一類是汽輪機的外部損失。汽輪機的內部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進行能量轉換時，產(chǎn)生的能量損失，可以在焓熵圖中表示出來。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，無法在焓熵圖中表示。36．什么是汽輪機的相對內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：蒸汽在汽輪機內的有效焓降與其在汽輪機內的理想焓降的比值稱為汽輪機的相對內效率。一公斤蒸汽在級內轉換的輪周功和其參與能量轉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)的變化范圍最大。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，并標注動葉進口滯止狀態(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，并標注靜葉進口滯止狀態(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口蒸汽的焓值為kJ/kg，初速度c0=50m/s，噴嘴出口蒸汽的實際速度為c1=m/s，速度系數(shù)=，本級的余速未被下一級利用，該級內功率為Pi=kW，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)級的相對內效率：2．某沖動級級前壓力p0=，級前溫度t0=169°C,噴嘴后壓力p1=,級后壓力p2=,噴嘴理想焓降Δhn=kg,噴嘴損失Δhnt=kg,動葉理想焓降Δhb=kg,動葉損失Δhbt=kg,級的理想焓降Δht=kg，初始動能Δhc0=0，余速動能Δhc2=kg,其他各種損失ΣΔh=kJ/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=，計算級的相對內效率ηri。解：級的反動度Ωm=Δhb/Δht==級的相對內效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)=3．某反動級理想焓降Δht=kg，初始動能Δhc0=kJ/kg,蒸汽流量G=s，若噴嘴損失Δhnζ=kg,動葉損失Δhbζ=kg，余速損失Δhc2=kg，余速利用系數(shù)μ1=，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=+－－－=kg輪周功率Pu=G×Δhu=×=輪周效率ηu=Δhu/E0=Δhu/(Δht*－μ1×δhc2)=（+－×）=%4．某級蒸汽的理想焓降為Δht=76kJ/kg，蒸汽進入噴嘴的初速度為c0=70m/s，噴嘴出口方向角α1=18°，反動度為Ωm=，動葉出汽角β2=β1－6°，動葉的平均直徑為dm=1080mm，轉速n=3000r/min，噴嘴的速度系數(shù)=，動葉的速度系數(shù)=，求：動葉出口汽流的絕對速度c2動葉出口汽流的方向角α2繪出動葉進出口蒸汽的速度三角形。解：=76+×702/1000=76+=kJ/kgm/sm/sm/s=×=kJ/kg=m/sm/sw1ww1w2c2c1uu2121動葉進出口蒸汽的速度三角形5．已知汽輪機某級的理想焓降為kJ/kg，初始動能kJ/kg，反動度，噴嘴速度系數(shù)=，動葉速度系數(shù)=，圓周速度為m/s，噴嘴出口角1=15°，動葉出口角2=1－3°，蒸汽流量G=kg/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=m/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)=。試計算噴嘴前蒸汽滯止焓噴嘴出口實際速度解：（1）噴嘴進口動能：⊿hc0=c02/2=702/2=2450（J/kg）=kJ/kg噴嘴前蒸汽滯止焓：h0*=h0+⊿hc0=3336+=(kJ/kg)(2)噴嘴出口實際速度：7．某沖動級級前壓力p0=，級前溫度t0=169°C,噴嘴后壓力p1=,級后壓力p2=,噴嘴理想焓降Δhn=kg,噴嘴損失Δhnt=kg,動葉理想焓降Δhb=kg,動葉損失Δhbt=kg,級的理想焓降Δht=kg，初始動能Δhc0=0，余速動能Δhc2=kg,其他各種損失ΣΔh=kJ/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)μ1=，計算級的相對內效率ηri。解：級的反動度Ωm=Δhb/Δht==級的相對內效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)=8．凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)：P0=MPa，溫度t0=530℃，汽輪機排汽壓力Pc=MPa，全機理想焓降ΔHt=1450kJ/kg，其中調節(jié)級理想焓降ΔhtI=kJ/kg，調節(jié)級相對內效率ηIri=，其余各級平均相對內效率ηIIri=。假定發(fā)電機效率ηg=，機械效率ηm=。試求：(1)該級組的相對內效率。(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）因為調節(jié)級效率ηIri==ΔhiI／ΔhtI所以調節(jié)級有效焓降：ΔhiI=×ΔhtI=kJ/kg其余各級的有效焓降：ΔHiII=ηIIri×ΔHtII其中：ΔHtII=ΔHt－ΔhtI=1450－=kJ/kg∴ΔHiII=ηIIri×ΔHtII=×=kJ/kghshsΔhtIΔHtIIt0=530℃P0=MPaPc=MPaηri=（ΔhiI+ΔHiII）／ΔHt=／1450=% （2）機組的汽耗率：d=3600／(ΔHt·ηri·ηg·ηm)=3600／（）=kg／kW. （3）熱力過程線見右圖。9．已知某級級前蒸汽入口速度C0=m/s，級的理想焓降△ht=kg，級的反動度Ω=，1=12°，2=18°，圓周速度u=178m/s,噴嘴速度系數(shù)=，動葉速度系數(shù)=，余速利用系數(shù)0=。計算動葉進出口汽流絕對速度及相對速度。畫出動葉進出口速度三角形。畫出該級熱力過程線并標注各符號。解:(1)=（）×78=kJ/kgm/sm/s=s=m/s=s(2)動葉進出口速度三角形：W2C1uuC2W2C1uuC2W1P0P0shPshP1P210．已知某級G=30Kg/s，c0=，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=s，軸向排汽(α2=900),噴嘴和動葉速度系數(shù)分別為=，=，汽輪機轉速為3000轉/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）作出該級的熱力過程線并標出各量。解：KJ/KgKJ/Kg（1）（2）=144m/s=160噴嘴損失為：=KJ/Kg動葉損失為：KJ/Kg余速損失為：KJ/Kg輪周損失為：++=KJ/Kg輪周力為：Fu==851N（3）熱力過程線為：ssP1P2h11．已知汽輪機某級噴嘴出口速度c1=275m/s，動也進、出口速度分別為w1=124m/s、w2=205m/s，噴嘴、動葉的速度系數(shù)分別為=,=，試計算該級的反動度。解：=KJ/Kg=KJ/Kg=KJ/Kg已知某動葉柵出口汽流溫度為400℃，滯止音速為700m/s，汽流為過熱蒸汽(R=,k=已知某反動級的滯止理想焓降為150kj/kg,噴嘴進口速度為100m/s，ф已知某汽輪機級的滯止參數(shù)為P0*=,ρ0*=m3，汽流為過熱蒸汽，噴嘴出口面積An=,彭臺門系數(shù)β=,求該汽輪機級的流量。（5分）已知某汽輪機級的初參數(shù)，P0=,T0=535℃,C0=100m/s,汽流為過熱蒸汽(R=,k=，Cp=。求其止滯參數(shù)P0*、T0*已知某汽輪機噴嘴的滯止參數(shù)，P0*=,ρ0*=39kg/m3,噴嘴出口面積An=,壓比εn已知某純沖動式汽輪機動葉平均直徑dm=,轉速n=3000轉/分，流量G=300t/h,C1=560m/s,α1=120,β*2=110,Ψ=。求該動葉柵所受的周向力。(10已知某單級沖動式汽輪機機，動葉平均直徑dm=,轉速n=3000轉/分，反動度Ω=，理想焓降△h0*=200kj/kg,輪周功率Pu=1000kw,C1=560mα1=120,β*2=110,Ψ=。求該汽輪機的流量。（10分）已知某純沖動式汽輪機動葉平均直徑dm=,轉速n=3000轉/分，C1=560m/s,α1=120,β2=110,Ψ=。求該動葉柵余速損失。(5已知某純沖動式汽輪機動葉平均直徑dm=1m,轉速n=3000轉/分，最佳速度比(X1)OP=,求該級的理想焓降。（5分）已知沖動式汽輪機某級動葉平均直徑dm=,轉速n=3000轉/分，反動度Ω=，最佳速度比(X1)OP=，求該級靜葉的理想焓降。（5分）已知某汽輪機級的理想焓降△ht=120kj/kg,余速損失為54kj/kg，余速利用系數(shù)μ0=1，μ1=,前級的余速損失為60kj/kg，計算該級的理想能量E0。已知某汽輪機級的理想滯止焓降△h*t=150jk/kg，級的反動度Ωm=，噴嘴出汽角а1=，動葉出汽角β2=。若級的速度比x1=u/c1=，噴嘴速度系數(shù)Φ=，ψ=,進入噴嘴的初速度c0=s，試計算動葉出口相對速度w2及絕對速度c2，若排汽動能全部利用，試求級的有效焓降和輪周效率。第二章多級汽輪機一、單項選擇題1.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2.為減小排汽壓力損失提高機組經(jīng)濟性，汽輪機的排汽室通常設計成：【D】A.等截面型 B.漸縮型C.縮放型 D.漸擴型3.目前，我國火力發(fā)電廠先進機組的絕對電效率可達 【B】A.30%左右 B.40%左右C.50%左右 D.80%左右4.下列說法正確的是 【A】A.增加軸封齒數(shù)可以減少軸封漏汽B.減少軸封齒數(shù)可以減少軸封漏汽C.加大軸封直徑可以減少軸封漏汽D.以上途徑都不可以5.在多級汽輪機中，全機理想比焓降為1200kJ/kg，各級的理想比焓降之和為1242kJ/kg，則重熱系數(shù)為 【D】A.% B.%C.% D.%6.汽輪機的進汽節(jié)流損失使得蒸汽入口焓 【C】A.增大 B.減小C.保持不變 D.以上變化都有可能7.現(xiàn)代汽輪機相對內效率大約為 【C】A.30%~40% B.50%~60%C.90%左右 D.98%~99%8.評價汽輪機熱功轉換效率的指標為 【C】A.循環(huán)熱效率 B.汽耗率C.汽輪機相對內效率 D.汽輪機絕對內效率9.在多級汽輪機中重熱系數(shù)越大，說明 【A】A.各級的損失越大 B.機械損失越大C.軸封漏汽損失越大 D.排汽阻力損失越大10.關于多級汽輪機的重熱現(xiàn)象，下列哪些說法是不正確的 【A】A.設法增大重熱系數(shù)，可以提高多級汽輪機的內效率B.重熱現(xiàn)象是從前面各級損失中回收的一小部分熱能C.重熱現(xiàn)象使得多級汽輪機的理想焓降有所增加D.重熱現(xiàn)象使機組的相對內效率大于各級的平均相對內效率11.哪些指標可以用來評價不同類型汽輪發(fā)電機組的經(jīng)濟性 【A】A.熱耗率 B.汽耗率C.發(fā)電機效率 D.機械效率1采用齒形曲徑軸封防止漏氣。它的工作原理是：（）。A.減少漏氣的面積；B.減小軸封兩側的壓差；和B。2、芬諾曲線是描述曲徑軸封熱力過程的曲線。它表明，（）。A.軸封中各孔口流量相等；B.軸封中各孔口流通面積相等；C.軸封中各孔口汽流速度相等。3、隨著汽流在曲徑軸封各孔口的流動，壓力逐漸降低，汽流速度亦逐漸增加，在最后一個孔口處速度最高可達()。A.超音速；B.音速；C.亞音速。4、噴嘴的流量比，即彭臺門系數(shù)，反映的是（）.A.變工況流量與設計工況流量之比；B.任意流量與最大流量之比；C.不同進出口壓比對應的流量與同一初態(tài)下的臨界流量之比。二、判斷題軸封漏汽達到臨界狀態(tài)時，其漏汽量與軸封后壓力有關。（）軸封漏汽未達到臨界狀態(tài)時，其漏汽量與軸封后壓力無關。（）5、在汽輪機的低壓端或低壓缸的兩端，因汽缸內的壓力小于大氣壓力，在主軸穿出汽缸處，會有空氣漏入汽缸，使機組真空惡化，并增大抽氣器的負荷。（）6、在汽輪機的高壓端或高中壓缸的兩端，在主軸穿出汽缸處，蒸汽會向外泄漏，使汽輪機的效率降低，并增大凝結水損失。（）三、填空題1.壓力反動度是指噴嘴后與級后蒸汽壓力之差和級前與級后壓力之差之比。2.某機組在最大工況下通過的蒸汽流量G=T/h，得到作用在動葉上的軸向推力ΣFz1=104339N，作用在葉輪上的軸向推力ΣFz2=56859N,作用在各凸肩上的軸向推力ΣFz3=-93901N，則機組總的軸向推力為67297N3.在多級汽輪機中，全機理想比焓降為1200kJ/kg，各級的理想焓降之和為1230kJ/kg，則重熱系數(shù)為%。4.減小汽輪機進汽阻力損失的主要方法是：改善蒸汽在汽門中的流動特性。5.汽輪機損失包括級內損失和進汽阻力損失，排氣損失，軸端漏氣損失，機械摩擦損失。6.汽輪發(fā)電機組中，以全機理想比焓降為基礎來衡量設備完善程度的效率為相對效率以整個循環(huán)中加給1kg蒸汽的熱量為基準來衡量的效率為絕對效率。7.汽輪機機械效率的表達式為ηm=pe/pi8.若應用汽耗率和熱耗率來評價汽輪機經(jīng)濟性，對于不同初參數(shù)的機組，一般采用熱耗率評價機組經(jīng)濟性。9.考慮整個機組的經(jīng)濟性，提高單機極限功率的主要途徑是增大末級葉片軸向排氣面積。四、名詞解釋1.汽輪發(fā)電機組的循環(huán)熱效率答：每千克蒸汽在汽輪機中的理想焓降與每千克蒸汽在鍋爐中所吸收的熱量之比稱為汽輪發(fā)電機組的循環(huán)熱效率。2.熱耗率答：每生產(chǎn)電能所消耗的熱量。3.汽輪發(fā)電機組的汽耗率答：汽輪發(fā)電機組每發(fā)1KW·h電所需要的蒸汽量。4.汽輪機的極限功率答：在一定的初終參數(shù)和轉速下，單排氣口凝汽式汽輪機所能發(fā)出的最大功率。5.汽輪機的相對內效率答：蒸汽實際比焓降與理想比焓降之比。6.汽輪機的絕對內效率答：蒸汽實際比焓降與整個熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的熱量之比。7.汽輪發(fā)電機組的相對電效率和絕對電效率答：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最終被轉化成電能的效率稱為汽輪發(fā)電機組的相對電效率。1千克蒸汽理想比焓降中轉換成電能的部分與整個熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的熱量之比稱為絕對電效率。8.軸封系統(tǒng)答：端軸封和與它相連的管道與附屬設備。9.葉輪反動度答：各版和輪盤間汽室壓力與級后蒸汽壓力之差和級前蒸汽壓力與級后壓力之差的比值。10.進汽機構的阻力損失答：由于蒸汽在汽輪機進汽機構中節(jié)流，從而造成蒸汽在汽輪機中的理想焓降減小，稱為進汽機構的阻力損失。重熱現(xiàn)象。重熱系數(shù)。汽輪機的內功率。汽輪機的相對內效率。汽輪發(fā)電機組的相對電效率。汽輪發(fā)電機組的絕對電效率。汽輪機的軸端功率。發(fā)電機出線端功率。五、簡答題11.簡答多級汽輪機每一級的軸向推力是由哪幾部分組成的平衡汽輪機的軸向推力可以采用哪些方法答：多級汽輪機每一級的軸向推力由（1）蒸汽作用在動葉上的軸向力（2）蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力（3）蒸汽作用在轉子凸肩上的軸向力（4）蒸汽作用隔板汽封和軸封套筒上的軸向推力組成。平衡汽輪機的軸向推力可以采用：平衡活塞法；對置布置法；葉輪上開平衡孔；采用推力軸承。12.大功率汽輪機為什么都設計成多級汽輪機在h-s圖上說明什么是多級汽輪機的重熱現(xiàn)象答：（1）大功率汽輪機多采用多級的原因為：多級汽輪機的循環(huán)熱效率大大高于單機汽輪機；多級汽輪機的相對內效率相對較高；多級汽輪機單位功率的投資大大減小。（2）如下圖：332154P3T2T1P2P113.何為汽輪機的進汽機構節(jié)流損失和排汽阻力損失在熱力過程線（焓~熵圖）上表示出來。答：由于蒸汽在汽輪機進汽機構中節(jié)流從而造成蒸汽在汽輪機中的理想焓降減小，稱為進汽機構的節(jié)流損失。汽輪機的乏汽從最后一級動葉排出后，由于排汽要在引至凝汽器的過程中克服摩擦、渦流等阻力造成的壓力降低，該壓力損失使汽輪機的理想焓降減少，該焓降損失稱為排汽通道的阻力損失。hhs節(jié)流損失t0P’0P’cPcP0排汽阻力損失第一級存在損失，使第二級進口溫度由升高到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。也就是在前一級有損失的情況下，本級進口溫度升高，級的理想比焓降稍有增大，這就是重熱現(xiàn)象。14.軸封系統(tǒng)的作用是什么答：(1)利用軸封漏汽加熱給水或到低壓處作功。(2)防止蒸汽自汽封處漏入大氣；(3)冷卻軸封，防止高壓端軸封處過多的熱量傳出至主軸承而造成軸承溫度過高，影響軸承安全；(4)防止空氣漏入汽輪機真空部分。15.何為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)答：所謂多級汽輪機的重熱現(xiàn)象，也就是說在多級汽輪機中，前面各級所損失的能量可以部分在以后各級中被利用的現(xiàn)象。因重熱現(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機理想焓降的百分比，稱為多級汽輪機的重熱系數(shù)。16.說明汽輪機軸封間隙過大或過小對汽輪機分別產(chǎn)生什么影響答：減小軸封漏氣間隙，可以減小漏氣，提高機組效率。但是，軸封間隙又不能太小，以免轉子和靜子受熱或振動引起徑向變形不一致時，汽封片與主軸之間發(fā)生摩擦，造成局部發(fā)熱和變形。17．什么叫余速利用余速在什么情況下可被全部利用答：蒸汽從上一級動葉柵流出所攜帶的動能，進入下一級參加能量轉換，稱為余速利用。如果相鄰兩級的直徑相近，均為全周進汽，級間無回熱抽汽，且在下一級進口又無撞擊損失，則上一級的余速就可全部被下一級利用，否則只能部分被利用。當上一級的余速被利用的份額較小時，視為余速不能被利用。為什么沖動式汽輪機的軸向推力比反動時汽輪機小。為什么反動式汽輪機多采用轉鼓結構而很少采用葉輪結構。六、在多級汽輪機的熱力過程曲線上標出以下狀態(tài)點：調節(jié)閥前進汽狀態(tài)，調節(jié)級前進汽狀態(tài)，末級排氣狀態(tài)，排汽缸排汽狀態(tài)。四、計算題1．某50MW汽輪機全機理想比焓降為kg，各級的理想焓降之和為kg，求該汽輪機的重熱系數(shù)為多少解：根據(jù)重熱系數(shù)的定義：各級的理想焓降之和/全機理想比焓降所以該多級汽輪機的重熱系數(shù)為：2．一反動式汽輪機，蒸汽流量T/h,蒸汽初壓MPa，初溫，排汽壓力MPa，排汽恰好是飽和蒸汽。全機共有14級，每級效率相同，焓降相同，重熱系數(shù)。試計算各級效率、汽輪機內功率。解：由和在h-s圖上可查得：蒸汽初始焓：kJ/kg，理想出口焓：kJ/kg由此可得汽輪機理想焓降：(kJ/kg)圖1汽輪機熱力過程線G=34T/h根據(jù)題意知排汽為干飽和蒸汽，則由MPa的等壓線與飽和線相交點得實際排汽狀態(tài)點C，該點的焓kJ/kg故汽輪機有效焓降：(kJ/kg)汽輪機相對內效率：由于各級焓降相同、效率相同，所以各級效率與整機相對內效率存在如下關系：則各級效率：汽輪機內功率：3．凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)為：蒸汽初壓MPa，初溫；排汽壓力MPa，其第一級理想焓降kJ/kg，該級效率，其余各壓力級內效率（包括末級余速損失在內）。設進汽節(jié)流損失，假定發(fā)電機效率，機械效率。試求：（1）該機組的相對內效率，并繪出在h-s上的熱力過程線。（2）該機組的汽耗率。解：由和在h-s圖上可查得蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓=2025kJ/kg因進汽節(jié)流損失為5%，節(jié)流后的壓力MPa，節(jié)流過程中焓值不變，∴kJ/kg，汽輪機第一級實際入口點為已知第一級理想焓降，所以：第一級出口壓力可確定h已知第一級效率，而s 所以第一級實際出口焓：圖3級的熱力過程線 (kJ/kg)第一級實際出口點為2（，），此點即是壓力級的入口點。又因排汽壓力MPa，查h-s圖可得壓力級理想出口焓：kJ/kg已知所有壓力級的相對內效率：所以壓力級的實際出口焓（即整機的實際出口焓）：（kJ/kg）故，整機有效焓降：(kJ/kg) 整機理想焓降：(kJ/kg)整機相對內效率：由于汽輪機輸出電功率：所以汽輪機汽耗量：汽耗率：=（kg/）=（kg/）4．試求蒸汽初參數(shù)為MPa，初溫，終參數(shù)MPa，的背壓式汽輪機的相對內效率和各壓力級的相對內效率。已知：第一級級后壓力MPa，內效率，其余四個壓力級具有相同的焓降和內效率，進汽機構和排汽管中的損失可忽略不計。（重熱系數(shù)）解：由和，可在h-s圖上查得，蒸汽初始焓kJ/kg；第一級理想出口焓kJ/kg；汽輪機的理想出口焓kJ/kg又已知汽輪機實際排汽參數(shù)，，可查得kJ/kg整機有效焓降（kJ/kg）hs整機理想焓降（kJ/kg）圖4級的熱力過程線整機相對內效率：由于已知整機的重熱系數(shù)，且各壓力級焓降相等，所以有：故：=各壓力級的理想焓降：各壓力級的有效焓降：所以，各壓力級的相對內效率為：5．凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)為：蒸汽初壓MPa，初溫，汽輪機排汽壓力MPa，進汽節(jié)流損失，試問進汽節(jié)流損失使理想焓降減少多少解：由和在h-s圖上可查得,蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓kJ/kg則汽輪機理想焓降：（kJ/kg）因節(jié)流損失，所以節(jié)流后的初壓：MPa，又由于節(jié)流過程焓值不變，圖2進汽節(jié)流過程示意圖所以節(jié)流后的焓值kJ/kg，對應的理想排汽焓：kJ/kg此時的汽輪機理想焓降：(kJ/kg)所以節(jié)流造成的理想焓降減少為：(kJ/kg6．試求凝汽式汽輪機最末級的軸向推力。已知該級蒸汽流量kg/s，平均直徑m，動葉高度mm，葉輪輪轂直徑m，軸端軸封直徑m，噴嘴后的蒸汽壓力MPa，動葉后的蒸汽壓力MPa。根據(jù)級的計算，已知其速度三角形為：m/s，，，m/s，，m/s。解：（1）蒸汽作用在動葉上的軸向推力：==4074（N）（2)作用在葉輪輪面上的作用力（近似）：==2173（N）（3)蒸汽作用在軸封上的作用力：（N）故總的軸向推力為：（N）7．某機組在最大工況下通過的蒸汽流量T/h，此時計算得到作用在動葉上的軸向推力N，作用在葉輪上的軸向推力N,作用在各凸肩上的軸向推力N，機組軸向推力軸承共裝有10個瓦塊，每塊面積，軸承工作面能承受的最大壓力為，要求的安全系數(shù)為~。解：機組總的軸向推力：（N）推力軸承瓦塊上所承受的壓力為：由已知得，軸承工作面最大能承受的壓力。所以其軸承安全系數(shù)為：>,故此推力瓦工作是安全的。8．一臺多缸凝汽式汽輪機如圖所示，推力軸承位于高、中壓缸之間，它共有10個瓦塊，每塊面積。最大工況下動葉軸向力為：高壓部分N，中低壓部分N；葉輪上的軸向力：高壓部分N，中低壓部分N；轉子凸肩與軸封凸肩上的總軸向推力：高壓缸側N，中低壓部分N。軸承工作面最大能承受的壓力N/cm2，中低壓部分N，試判斷推力瓦工作的安全性。（要求的安全系數(shù)為∽）。高壓缸高壓缸軸承中低壓缸低壓缸軸承軸承圖某汽輪機汽缸分布圖解：軸向推力以高壓側指向低壓側為正，則總的軸向推力為：=（N）推力軸承瓦塊上所承受的壓力為：由已知得，軸承工作面最大能承受的壓力。所以其軸承安全系數(shù)為：>故此推力瓦工作是安全的。已知某汽輪機為10級，級數(shù)為無窮大時的重熱系數(shù)為，求該汽輪機的重熱系數(shù)。(5分)已知某汽輪機為12級，重熱系數(shù)為,求級數(shù)為無窮大時的重熱系數(shù)。（5分）汽輪機某軸封前后的壓力比為，軸封的齒數(shù)為10，判斷該軸封是否達到臨界狀態(tài)。（5分）汽輪機某軸封前后的壓力比為，軸封漏氣已達到臨界狀態(tài)，該軸封的齒數(shù)最多不會超過多少個。（5分）汽輪機在變動功況下的工作一、單項選擇題1.背壓式汽輪機和調整抽汽式汽輪機的共同點包括下列哪幾項 【C】A.排汽壓力大于1個大氣壓 B.有冷源損失C.能供電和供熱 D.沒有凝汽器當汽輪機動葉中流動達到臨界狀態(tài)時，通過該級的流量（）。A.僅與動葉前滯止壓力成正比；B.僅與動葉前實際壓力成正比；和B。2、汽輪機級在臨界狀態(tài)下工作時，其流量（）。A.與級前壓力成正比；B.與級后壓力成正比；和B。3、汽輪機級內流動未達到臨界狀態(tài)時，通過級的流量（）。A.僅與級的初參數(shù)有關；B.僅與級的級后參數(shù)有關；和B。4、汽輪機級組在臨界狀態(tài)下工作時，級組中各級流量（）。A.與級組前壓力成正比；B.與級組后壓力成正比；C.與級組臨界壓力成正比；5、多級汽輪機變工況計算時常用到弗留格爾公式。它反映了（）。A.流量與級組前壓力的唯一關系；B.流量與級組后壓力的唯一關系；C.流量與級組前后壓力均有關。6、對于凝汽式汽輪機，若級組所取級數(shù)較多時，各級流量（）。A.僅與級組前壓力成正比；B.僅與各級前壓力成正比；、B成立的條件是工況應為臨界工況；7、噴嘴調節(jié)在工況變動時，調節(jié)汽室中溫度變化較大，從而引起較大的熱應力，常常成為限制級組迅速改變負荷的重要因素。調節(jié)級動葉最危險的工況發(fā)生在（）。A.最大負荷；B.第一調節(jié)閥剛全開時的負荷；C.設計工況時的負荷。8、變工況時，當級的焓降增加時，動葉進口角（）A.不變；B.增大；C.減小。9、變工況時，當級的焓降減小時，動葉進口角（）A.不變；B.增大；C.減小。二、判斷題節(jié)流調節(jié)的節(jié)流效率隨機組背壓的降低而提高，隨負荷的減少而降低，因此背壓式汽輪機不宜采用節(jié)流調節(jié)。（）節(jié)流調節(jié)的節(jié)流效率隨機組背壓的降低而增加，隨負荷的減小而減小，因此承擔基本負荷的凝汽式機組汽輪機較適宜采用節(jié)流調節(jié)。（）三、填空題1.滑壓運行方式是指當機組復合變化時，主汽壓力滑動，主汽溫度基本不變。2.負荷變化時，采用滑壓運行于采用定壓噴嘴調節(jié)方式相比，調節(jié)級后各級溫度變化很小，因而熱應力很小。3.凝汽式汽輪機中間級，流量變化時級的理想比焓降不變，反動度不變。背壓式汽輪機非調節(jié)級，流量增大，級的理想比焓降增大，反動度降低。4.汽輪機定壓運行時噴嘴配汽與節(jié)流配汽相比，節(jié)流損失少，效率高。5.兩種配汽方式，汽輪機帶高負荷時，宜采用噴嘴配汽，低負荷時宜采用節(jié)流配汽。6.節(jié)流配汽凝汽式汽輪機，全機軸向推力與流量成正比。四、名詞解釋1.凝汽器的極限真空答：凝汽器真空達到末級動葉膨脹極限壓力下的真空時，該真空稱為凝汽器的極限真空。2.滑壓運行答：汽輪機的進汽壓力隨外界的負荷增減而上下“滑動”。3.汽耗微增率答：每增加單位功率需多增加的汽耗量。4.汽輪機的工況圖答：汽輪機發(fā)電機組的功率與汽耗量間的關系曲線。5.級的臨界工況答：級內的噴嘴葉柵和動葉柵兩者之一的流速達到或超過臨界速度。6.級的亞臨界工況答：級內噴嘴和動葉出口氣流速度均小于臨界速度。7.級組的臨界工況答：級組內至少有一列葉柵的出口流速達到或超過臨界速度。8.汽輪機的變工況答：汽輪機在偏離設計參數(shù)的條件下運行，稱為汽輪機的變工況。9.閥點答：閥門全開的狀態(tài)點，汽流節(jié)流損失最小，流動效率最高的工況點。10.節(jié)流配汽答：進入汽輪機的所有蒸汽都通過一個調節(jié)汽門，然后進入汽輪機的配汽方式?？s放噴嘴的膨脹度?？s放噴嘴的極限壓力。沖角。正沖角。負沖角。節(jié)流調節(jié)噴嘴調節(jié)五、簡答題11.說明汽輪機噴嘴配汽方式的特點答：噴嘴配汽是依靠幾個調門控制相應的調節(jié)級噴嘴來調節(jié)汽輪機的進汽量。這種配汽方式具有如下特點：部分進汽，e﹤1,滿負荷時，仍存在部分進汽，所以效率比節(jié)流配汽低；部分負荷時，只有那個部分開啟的調節(jié)汽門中蒸汽節(jié)流較大，而其余全開汽門中的蒸汽節(jié)流已減小到最小，故定壓運行時的噴嘴配汽與節(jié)流配汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，12.繪圖說明最簡單的發(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13.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。答：弗留格爾公式為：。使用條件為：保持設計工況和變工況下通汽面積不變。若由于其他原因，使通汽面積發(fā)生改變時應進行修正；同一工況下，各級的流量相等或成相同的比例關系；流過各級的汽流為一股均質流（調節(jié)級不能包括在級組內）。14.何種工況為調節(jié)級的最危險工況，為什么答：調節(jié)級最危險工況為：第一調節(jié)汽門全開，而其他調節(jié)汽門全關的情況。當只有在上述情況下，不僅⊿htI最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴嘴前壓力等于調節(jié)汽門全開時第一級前壓力情況下的臨界流量，是第一噴嘴的最大流量，這段流量集中在第一噴嘴后的少數(shù)動葉上，使每片動葉分攤的蒸汽流量最大。動葉的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之積，因此此時調節(jié)級受力最大，是最危險工況。15.簡述汽輪機初壓不變，初溫變化對汽輪機經(jīng)濟性和安全性的影響在其他參數(shù)不變的情況下并說明汽輪機初壓升高時，為什么說末級葉片危險性最大答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調節(jié)汽門、導管等承壓部件內部應力增大。若調節(jié)汽門開度不變，則除壓升高，致使新汽比容減小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各級葉片的受力正比于流量而增大，流量增大時末級葉片的比焓降增大的更多，而葉片的受力正比于流量和比焓降之積，故此時末級運行安全性危險。同時，流量增大還將使軸向推力增大。16.分析說明汽輪機某一中間級在理想焓降減小時其反動度的變化情況。答：級的反動度變化主要是速比變化引起的，固定轉速汽輪機圓周速度不變，此時反動度隨級的比焓降變化。（如圖）當比焓降減小即速比增大時，,減為，動葉進口實際有效相對速度為,若反動度不變，則；在噴嘴出口面積和動葉出口面積不變的情況下，噴嘴葉柵中以流出的汽流，來不及以的速度流出動葉柵，在動葉汽道內形成阻塞，造成動葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動度增大，從而使減小，增大，減輕動葉柵汽道的阻塞。WW1uC1C11W11’W11當比焓降增大時，則有，故由上可知反動度降低。17.用h-s圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運行與滑壓運行哪一種運行方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行說明。曲線A1B1C1、A1B2C2是定壓運行機組100%設計工況和75%設計負荷的熱力過程線，曲線A1D1、A2D2為滑壓運行相應工況熱力過程線。由圖可見，定壓運行時排汽溫度下降近60度，表明高壓缸各級的溫度變化較大，熱應力和熱變形較大，負荷變化時，靈活性和安全性較差；滑壓運行下，排氣溫度保持在320度左右，即負荷變化時，高壓缸熱應力和熱變形很小，從而增強了機組調峰的靈活性和安全性。sshA1A2D1D2C2C1B1B2P0t=5400t=3200t=262018.某背壓式汽輪機才用噴嘴調節(jié)方式，其流量由設計工況增加，排汽壓力近似不變，變工況前后為亞臨界狀態(tài)，請定性填寫下表（只需填寫增、減、基本不變）P2/p0⊿htxaΩmηi調節(jié)級中間級末幾級19.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，各中間級焓降基本不變，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，末級不遵循此規(guī)律，調節(jié)級的軸向推力也是隨部分進汽度而改變的，且最大負荷時，軸向推力最大，但調節(jié)級和末級其軸向推力在總推力中所占比例較小，一般忽略，認為凝汽式汽輪機總軸向推力與流量成正比，且最大負荷時軸向推力最大。20．漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差別答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設計工況下背壓低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面處理想速度等于音速?？s放噴嘴的變工況與漸縮噴嘴的差別是：當出口壓力大于設計工況下背壓時，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴部分將產(chǎn)生沖波，速度系數(shù)大大降低。另外，對應臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。21．為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結果分析動葉柵變工況特性答：動葉柵為漸縮流道，壓力比都用滯止壓力比，漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特性完全可適用于動葉柵，所不