《汽轮机原理》精简

1、 第一章 1.汽轮机的级是由喷嘴+动叶组成的。 2.当喷嘴的压力比n大于临界压力比cr时，则喷嘴的出口蒸汽流速 C1 p2；DhnDhb0.5Dht；m=0.5。（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p1 p2；Dhn Dhb 0；m=0.050.35。（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。33什么是冲击原理和反

2、击原理？在什么情况下，动叶栅受反击力作用？答：冲击原理：指当运动的流体受到物体阻碍时，对物体产生的冲击力，推动物体运动的作功原理。流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大，则冲击力越大，所作的机械功愈大。反击原理：指当原来静止的或运动速度较小的气体，在膨胀加速时所产生的一个与流动方向相反的作用力，称为反击力，推动物体运动的作功原理。流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则反击力越大，它所作的机械功愈大。当动叶流道为渐缩形，且动叶流道前后存在一定的压差时，动叶栅受反击力作用。34说明冲击式汽轮机级的工作原理和级内能量转换过程及特点。答：蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转

3、换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。由上述可知，汽轮机中的能量转换经历了两个阶段：第一阶段是在喷嘴叶栅和动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，第二阶段是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外

4、输出。35汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？答：汽轮机内的能量损失可分为两类，一类是汽轮机的内部损失，一类是汽轮机的外部损失。汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流部分流动和进行能量转换时，产生的能量损失，可以在焓熵图中表示出来。汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失，无法在焓熵图中表示。36什么是汽轮机的相对内效率？什么是级的轮周效率？影响级的轮周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽轮机内的有效焓降与其在汽轮机内的理想焓降的比值称为汽轮机的相对内效率。一公斤蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量之比称为轮周效率。影响轮周效率的主要因素是速度系数和，以及余速损失系数，其中

5、余速损失系数的变化范围最大。余速损失的大小取决于动叶出口绝对速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。四、计算题1已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369.3 kJ/kg，初速度c0 = 50 m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c1 = 470.21 m/s，速度系数= 0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为Pi = 1227.2 kW，流量D1 = 47 T/h，求：（1）喷嘴损失为多少? （2）喷嘴出口蒸汽的实际焓？（3）该级的相对内效率？解：(1) 喷嘴损失：(2) 喷嘴出口蒸汽的实际焓：(3) 级的相对内效率：2某冲动级级前压力p0=0.35MPa，级前

6、温度t0=169C, 喷嘴后压力p1=0.25MPa, 级后压力p2=0.56MPa, 喷嘴理想焓降h n =47.4kJ/kg, 喷嘴损失h n t=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降h b =13.4kJ/kg, 动叶损失h b t =1.34kJ/kg, 级的理想焓降h t=60.8kJ/kg，初始动能hc0=0，余速动能h c 2=2.09kJ/kg, 其他各种损失h=2.05 kJ/kg。计算：（1）计算级的反动度m（2）若本级余速动能被下一级利用的系数1=0.97，计算级的相对内效率r i。解：级的反动度m=hb/ht=13.4/60.8=0.22 级的相对内效率ri=(ht-hn

7、-hb-hc2-h)/(ht-1hc2)=0.92 3某反动级理想焓降ht=62.1kJ/kg，初始动能hc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失hn=5.6kJ/kg, 动叶损失hb=3.4kJ/kg，余速损失hc2=3.5kJ/kg，余速利用系数1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。解：级的轮周有效焓降 hu=ht*-hn-hb-hc2 =62.1+1.85.63.43.5 =51.4kJ/kg轮周功率Pu=Ghu=4.851.4=246.7kW轮周效率u=hu/E 0=hu/(h t*1h c2)=51.4/（62.1+1.80.50.35）= 82.7%5

8、已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg，初始动能1.8 kJ/kg，反动度0.04，喷嘴速度系数= 0.96，动叶速度系数= 0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角1 = 15，动叶出口角2 =13，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：（1）喷嘴出口相对速度？ （2）动叶出口相对速度？（3）轮周功率？解：(1) kJ/kg， kJ/kg，u = 171.8 m/s kJ/kg m/s喷嘴出口相对速度: m/s(2) 动叶出口相对速度: m/s(3) 轮周功率: 第二章 2.为减小排汽压力损失提高机组经济性，汽轮机的排汽室通常设计成：渐扩型4. 增加轴封齿数可以减少轴封漏汽

9、6.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓保持不变9.在多级汽轮机中重热系数越大，说明各级的损失越大二、填空题1.压力反动度是指 喷嘴后与级后蒸汽压力之差 和 级前与级后压力之差 之比。2.某机组在最大工况下通过的蒸汽流量G=130.2 T/h，得到作用在动叶上的轴向推力Fz1= N，作用在叶轮上的轴向推力Fz2=56859 N, 作用在各凸肩上的轴向推力Fz3=-93901 N，则机组总的轴向推力为 67297N 3.在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200 kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230 kJ/kg ，则重热系数为 2.5% 。4.减小汽轮机进汽阻力损失的主要方法是： 改善蒸汽在汽门

10、中的流动特性 。5.汽轮机损失包括级内损失和 进汽阻力损失， 排气损失， 轴端漏气损失，机械摩擦损失。6.汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为 相对效率 以整个循环中加给1kg蒸汽的热量为基准来衡量的效率为 绝对效率 。7.汽轮机机械效率的表达式为 m = pe/pi 8.若应用汽耗率和热耗率来评价汽轮机经济性，对于不同初参数的机组，一般采用 热耗率 评价机组经济性。9.考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是 增大末级叶片轴向排气面积 。 三、简答题1.汽轮发电机组的循环热效率答：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮

11、发电机组的循环热效率。2.热耗率答：每生产1kW.h电能所消耗的热量。3.汽轮发电机组的汽耗率答：汽轮发电机组每发1KWh电所需要的蒸汽量。4.汽轮机的极限功率答：在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。5.汽轮机的相对内效率 答：蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。6.汽轮机的绝对内效率 答：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。7.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率 答：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。8.

12、轴封系统答：端轴封和与它相连的管道与附属设备。9.叶轮反动度 答：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。10.进汽机构的阻力损失答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流，从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的阻力损失。11.简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？ 答：多级汽轮机每一级的轴向推力由（1）蒸汽作用在动叶上的轴向力（2）蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力（3）蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力（4）蒸汽作用隔板汽封和轴封套筒上的轴向推力组成。平衡汽轮机的轴向推力可以采用：（1） 平衡活塞法；（2） 对置

13、布置法；（3） 叶轮上开平衡孔；（4） 采用推力轴承。12.大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？在h-s图上说明什么是多级汽轮机的重热现象？答：（1）大功率汽轮机多采用多级的原因为：多级汽轮机的循环热效率大大高于单机汽轮机；多级汽轮机的相对内效率相对较高；多级汽轮机单位功率的投资大大减小。（2）如下图： 32154P3T2T1P2P113.何为汽轮机的进汽机构节流损失和排汽阻力损失？在热力过程线（焓熵图）上表示出来。答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的节流损失。汽轮机的乏汽从最后一级动叶排出后，由于排汽要在引至凝汽器的过程中克服摩擦、涡流等阻

14、力造成的压力降低，该压力损失使汽轮机的理想焓降减少，该焓降损失称为排汽通道的阻力损失。hs节流损失t 0P0PcPcP0排汽阻力损失第一级存在损失，使第二级进口温度由升高到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。也就是在前一级有损失的情况下，本级进口温度升高，级的理想比焓降稍有增大，这就是重热现象。14.轴封系统的作用是什么？ 答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 (2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气； (3) 冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全；(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。15.何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？ 答：所谓多级汽轮机的

15、重热现象，也就是说在多级汽轮机中，前面各级所损失的能量可以部分在以后各级中被利用的现象。因重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。16.说明汽轮机轴封间隙过大或过小对汽轮机分别产生什么影响？答：减小轴封漏气间隙，可以减小漏气，提高机组效率。但是，轴封间隙又不能太小，以免转子和静子受热或振动引起径向变形不一致时，汽封片与主轴之间发生摩擦，造成局部发热和变形。17什么叫余速利用？余速在什么情况下可被全部利用？答：蒸汽从上一级动叶栅流出所携带的动能，进入下一级参加能量转换，称为余速利用。如果相邻两级的直径相近，均为全周进汽，级间无回热抽汽，且在下一级进口又无撞击损失，则上一级的余速就可全部被下一级利用，否则只能部