21热能工程与动力类专业知识点汽轮机原理知识点讲

1021汽轮机原理学问点汽轮机级的工作原理做功力量的大小并说明缘由。只转变流淌方向，动叶中只有动能向机械能的转化。膨胀加速。动叶中既有动能向机械能的转化同时有局部热能转化成动能。11hre2t(x)

/(x)

=〔u

u 1〕im/〔〕re=〔cos

〕/cos =

/him1op

1op c c 2 1 1 t1 1hre／him=1/2t t上式说明反动级的抱负焓降比冲动级的小一倍分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。简述蒸汽在汽轮机的工作过程。汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。答：汽轮机级内的损失有：9造成这些损失的缘由：局部之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。〔2〕动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流淌时，因摩擦而产生损失。排汽带走一局部动能，称为余速损失。叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流淌时，在端面附面主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出口汽统称为扇形损失。叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。局部进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两局部组成。在没有布置喷由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽，乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。漏汽损失：汽轮机的级由静止局部和转动局部组成，动静局部之间必需蒸汽量削减，造成损失，这局部能量损失称为漏汽损失。湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其缘由是：湿蒸汽中周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。据喷嘴斜切局部截面积变化图，请说明：p/p；1 0〔2〕p/p1 01p/pAC1 0喉部界面AB一样，斜切局部不发生膨胀，只起导向作用。p/pAB1 0ABC胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的方向偏转一个角度。轮周效率的影响。答：将〔级动叶的〕圆周速度u与喷嘴出口〔蒸汽的〕速度c1

的比值定义为速度比。效率。在纯冲动级中，反动度Ω=0，则其轮周效率可表示为：m

2u 1 1 12

cos1叶型选定后，φ、ψ、α、β数值根本确定，由公式来看，随速比变化，轮周1 1损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。的状况下，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最正确速度比。对于纯冲动级，1

cos；反动级12 11

cos1

；在圆周速度一样的状况下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

2122

cos1c2 1u2

1u2

1 u 2反动级△h=at

=2

2

2 1a12 2c 21a1由上式可比较得到，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小。它们的效率及作工力量。出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速的汽流流进导向叶柵，其方向与其次列动叶进汽方向全都后，再流经其次列动叶作功。作功力量：复速级最大，冲动级次之，反动级最小；效率：反动级最大，冲动级次之，复速级最小。C1P0C2PC1P0C2PC20P1反动级：CC1P0C2PC0P减小汽轮机中漏气损失的措施。还有减小叶顶反动度，可使动叶顶部前后压差不致过大。什么是动叶的速度三角形？系的三角形叫做动叶的速度三角形。简述轴向推力的平衡方法。简述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假设干凹凸相间的汽封片〔齿，这些汽封片是环形的。蒸假设汽封片片数越多，则每一个汽封片两侧压差就越小，漏汽量也就越小。汽轮机的调整级为什么要承受局部进汽？如何选择适宜的局部进汽度？而喷嘴高度太小会造成很大的流淌损失，即叶高损失。所以喷嘴高度不能过小，15mm。而喷嘴平均直径也不宜过小，否则级的焓降将削减，所以承受局部进汽可以提高喷嘴高度，削减损失。是使局部进汽损失和叶高损失之和最小。汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？级、带反动度的冲动级和复速级等几种。各类级的特点：纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进展膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进展，一半在动叶中进展。它的动叶栅流淌效率高于纯冲动级，但作功力量较小。在这种级中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大局部在喷嘴叶栅中进展，只有一小局部1 2

h>hn

m复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有肯定的反动度，即蒸汽承受了两列动叶栅，其作功力量要比单列冲动级大。什么是冲击原理和还击原理？在什么状况下，动叶栅受还击力作用？大，所作的机械功愈大。差越大，膨胀加速越明显，则还击力越大，它所作的机械功愈大。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。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。蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？的外部损失。损失，可以在焓熵图中表示出来。中表示。有哪些？相对内效率。率。影响轮周效率的主要因素是速度系数和速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。多级汽轮机以承受哪些方法？答：多级汽轮机每一级的轴向推力由蒸汽作用在动叶上的轴向力蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力平衡汽轮机的轴向推力可以承受：平衡活塞法；对置布置法；叶轮上开平衡孔；承受推力轴承。h-s的重热现象？1大减小。〔2〕如以下图：P1P1152P2T1T2P334〔焓~熵图〕上表示出来。小，称为进汽机构的节流损失。损失称为排汽通道的阻力损失。h P P’00 t0P’cPc第一级存在损失，使其次级进口温度由上升到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。流阻失这就是重热现象。 s轴封系统的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封处漏入大气；过高，影响轴承安全；防止空气漏入汽轮机真空局部。何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？机抱负焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。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？生摩擦，造成局部发热和变形。什么叫余速利用？余速在什么状况下可被全部利用？利用。汽轮机在变动功况下的工作说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点种配汽方式具有如下特点：局部进汽，e﹤1,满负荷时，仍存在局部进汽，所以汽相比，节流损失较少，效率较高，绘图说明最简洁的发电厂生产过程示意图并说明各主要设备的作用？答：1—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—给水泵写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。PP2P201g1p2p20g答：弗留格尔公式为：1 。G流过各级的汽流为一股均质流〔调整级不能包括在级组内。何种工况为调整级的最危急工况，为什么？答：调整级最危急工况为：第一调整汽门全开，而其他调整汽门全关的状况。t是最危急工况。的状况下并说明汽轮机初压上升时，为什么说末级叶片危急性最大？积，故此时末级运行安全性危急。同时，流量增大还将使轴向推力增大。分析说明汽轮机某一中间级在抱负焓降减小时其反动度的变化状况。时反动度随级的比焓降变化。〔如图〕c11

c,w1

减为w11

，动叶进口实际有效相w

w”,假设反动度不变，则21

c11

；在喷嘴出口面积和动叶出口面积不变11 w c2 1c w11

增大，减轻动叶栅汽道的堵塞。CC11 W’C11W111uW1

w c21

，故由上可知反动度降低。w c2 1式对变负荷的适应性好。答：如图：以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进展说明。曲111 122ADAD11 2260320t=540t=5400PA10A2B1B2t=3200D1CD21t=2620hC2s分别指出凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的轴向推力随负荷的变化规律。答：对于凝汽式汽轮机，负荷即流量变化时，各中间级焓降根本不变，因而反动度不变，各级前后压差与流量程正比，即汽轮机轴向推力与流量成正比；同时，渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差异？另外，对应临界流量的压力比小于临界压力比。为什么可以利用争论喷嘴变工况特性的结果分析动叶栅变工况特性？w。度比、级效率如何变化？答：当汽轮机的工况变化时，按各级在工况变化时的特点通常级分为调整级、中间级和末级组三类。〔1〕中间级：在工况变化时，压力比不变是中间级的特点。汽轮机级的抱负并渐渐向前推移。当流量减小，级前蒸汽温度降低，中间级的抱负焓降减小，其速度比和反动度相应增大。由于设计工况级的速度比为最正确值，级内效率最高，愈低。末级组：其特点是级前蒸汽压力与其流量的关系不能简化为正比关系，且最正确值，级效率相应降低。调整级：调整级前后压力比随流量的转变而转变，其抱负焓降亦随之变化值，级效率相应降低。主蒸汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？率的影响越大。功率的相对变化，故热耗率相应减小，经济性提高，反之亦然。高，但经济性不如调整阀开度不变的工况。济效益，几乎全部被进汽节流损失相抵消。压差增大。因此对机组初压和调整级汽室压力的允许上限值有严格的限制。限。汽轮机的凝汽设备？答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的缘由有：冷却水量缓慢削减冷却水管结垢或脏污冷却水温缓慢上升凝汽器的真空系统漏入空气抽气器效率下降局部冷却水管被堵答：汽轮机凝汽设备的组成图如下所示：1冷却水1冷却水物432分散水1——凝汽器；2——抽气器；3——循环水泵；4——分散水泵任务：(1)试述凝汽器的最正确真空是如何确定的。量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的。么？答：凝汽器内压力P，近似认为等于蒸汽分压力P，可由蒸汽分散温度t确定。c s sΔt=αD，α是常数，ΔtDw降低；另外，由t

eAKec4187Dw

cD得，当Dc 1

肯定，α是常数时，tDc

c的降低而tt+Δt+t减小，则蒸汽分压力降低，由s w1Pc

Ps凝汽器中空气的主要来源有哪些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？应的回热系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的。tPPa c

上升，使真空降低；空气使分散水过冷度增大；分散水中溶入氧量增大，使管道腐蚀加剧。征端点的符号，并注释符号的意义。答：温度分布曲线为：tt蒸汽δt⊿t水t tsw2tw1AAc

；t

表示冷却水进口处温度，s s w1 w1t表示冷却水出口温度，⊿t=ttδt；Aw2表示凝汽器总传热面积。

w2 w1 c行中如何减小过冷度？〔1汽器的过冷度。当过冷度很大时，真空降低，分散效果较差；同时，过冷度增大还会使分散水中含氧量增大，增加了对低压管道的腐蚀。为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加好的工作状态。机组运行对凝汽器的要求有哪些？1〕阻小。管应具有足够的抗腐蚀性；削减分散水中的含氧量。小。1〕凝汽器的密封性要好；冷却水管应有足够的抗腐蚀力量；要减小分散水中的含氧量。答：凝汽器内是否保持在最正确真空；分散水的品质是否合格。凝汽器的热力特性指什么？答：凝汽器压力随进入凝汽器的蒸汽量Dc、进入凝汽器的冷却水量Dw进入凝汽器时的进口温度的变化而变化的规律，称为凝汽器的热力特性。答：凝汽设备中抽气器的任务是：在机组启动时使凝汽器内建立真空；作。汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？级、带反动度的冲动级和复速级等几种。各类级的特点：纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进展膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进展，一半在动叶中进展。它的动叶栅流淌效率高于纯冲动级，但作功力量较小。在这种级中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大局部在喷嘴叶栅中进展，只有一小局部1 2

h>hn

m复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有肯定的反动度，即蒸汽承受了两列动叶栅，其作功力量要比单列冲动级大。轴封系统的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封处漏入大气；过高，影响轴承安全；防止空气漏入汽轮机真空局部。何种工况为调整级的最危急工况，为什么？答：调整级最危急工况为：第一调整汽门全开，而其他调整汽门全关的状况。当只有在上述状况下，不仅⊿hI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷t是最危急工况。的状况下，反动级能担当的焓降或做功力量比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最正确速度比。对于纯冲动级，1

cos；反动级12 11

cos1

；在圆周速度一样的状况下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

22

cos1c2 1u2

1u2

1 u 211t

a =22a2

2c1

2cos