《汽轮机原理》习题及答案

《汽轮机原理》习题及答案

第一章绪论

一、单项选择题

1.新蒸汽参数为13.5MPa的汽轮机为(b)

A,高压汽轮机B.超高压汽轮机C.亚临界汽轮机D.超临界汽轮机2.型号为N300-

16.7/538/538的汽轮机是(B)。

A.一次调整抽汽式汽轮机B.凝汽式汽轮机C.背压式汽轮机D.工业用汽轮机

第一章汽轮机级的工作原理

一、单项选择题

3.在反动级中，下列哪种说法正确(C)

A.蒸汽在喷嘴中的理想焰降为零B.蒸汽在动叶中的理想焙降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的

理想焰降相等

D.蒸汽在喷嘴中的理想焙降小于动叶中的理想婚降4.下列哪个措施可以减小叶高损失(A)

A.加长叶片B.缩短叶片C.加厚叶片D.减薄叶片5.下列哪种措施可以减小级的扇形损失(C)

A.采用部分进汽B.采用去湿槽

C.采用扭叶片D.采用复速级

6.纯冲动级动叶入口压力为P1,出口压力为P2,则P1和P2的关系为

(A.P1P2C.Pl=P2

D.P1>P27.当选定喷嘴和动叶叶型后，影响汽轮机级轮周效率的主要因素(AA.余速损失

B.喷嘴能量损失C.动叶能量损失D.部分进汽度损失

8.下列哪项损失不属于汽轮机级内损失(A)A.机械损失B.鼓风损失C.叶高损失D.扇形损失

9.反动级的结构特点是动叶叶型(B)。

A.与静叶叶型相同B.完全对称弯曲

C.近似对称弯曲D.横截面沿汽流方向不发生变化10.当汽轮机的级在(B)情况下工作时，能

使余速损失为最小。

C))

A.最大流量B.最佳速度比C.部发进汽D.全周进汽

1.汽轮机的级是由_____组成的。A.隔板+喷嘴C.喷嘴+动叶

cr

[C]

B.汽缸+转子D.主轴+叶轮

2.当喷嘴的压力比En大于临界压力比s时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1

[A]

A.CICcr

B.Cl=CcrD.Cl<Ccr

3.当渐缩喷嘴出口压力pl小于临界压力per时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀，下列哪个

说法是正确的？

[B]

A.只要降低pl,即可获得更大的超音速汽流

B.可以获得超音速汽流，但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流

速等于临界速度CerD.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Ccr4.汽轮机的轴向位置是

依靠确定的？A.靠背轮C.支持轴承

[DJ

B.轴封D.推力轴承

10.在纯冲动式汽轮机级n,如果不考虑损失，蒸汽在动叶通道中【C】

A.相对速度增加B.相对速度降低；

C.相对速度只改变方向，而大小不变D.相对速度大/」坏口方向都不变

11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焰降为40kJ/kg,该级的反动度为0.187,则喷嘴出

口的理想汽流速度为

A.8m/C.161m/

[DJ

B.122m/

D.255m/

[C]

12.下列哪个说法是正确的

A.喷嘴流量总是随喷嘴出口速度的增大而增大；B.喷嘴流量不随喷嘴出口速度的增大而增大；

C.喷嘴流量可能随喷嘴出口速度的增大而增大，也可能保持不变；D.以上说法都不对

13.冲动级动叶入口压力为P1,出口压力为P2,则P1和P2有关系。【B】

A.P1<P2C.P1=P2

B.P1>P2D.P1=O.5P2

14.工作段弧长为1037mm,平均直径1100mm,该级的部分进汽度：【A】36

A.0.3C.0.66

B.0.5

D.1

[D]

15.汽机中反动度为0.5的级被称为：

A.纯冲动级C.复速级

B.带反动度的冲动级

D.反动级

16.蒸汽在某反动级喷嘴中的滞止理想焙降为30kJ/kg,则蒸汽在动叶通道中的理想焙降为：

A.0kJ/kgC30kJ/kg

[C]

B.15kJ/kg

D.45kJ/kg

[B]

17.在反动式汽轮机级中,如果不考虑损失，则：

A.蒸汽在动叶通道中的绝对速度增大B.蒸汽在动叶通道中绝对速度降低

C.蒸汽在动叶通道中相对速度只改变方向,而大小不变D.以上说法都不对

18.假设喷嘴前的蒸汽滞止焰为3350kJ/kg,喷嘴出口蒸汽理想比焰值为3304.4kJ/kg,则

喷嘴实际出口速度为

A.9.5m/C.81.9m/

[A]16

B.81.3m/

D.320m/

19.关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：

[C]

A.喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B.喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C.喷嘴临界

流量与喷嘴压力比有关

D.喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关

20.反动级中,若喷嘴出口汽流角1=15。，当速比取下列哪个值时，该级的轮周效率最高。

A.0.24C.0.6

[DJ

B.0.48

D.0.966

21.在喷嘴出口方向角1和圆周速度u相等时，纯冲动级和反动级在最佳速比下所能承担的

焰降之比为

A.1:2C.1:1

[B]

B.2:1D.1:4

[B]

22.汽轮机级采用部分进汽的原因是

A.叶片太长

B.叶片太短

C.存在鼓风损失

D.存在斥汽损失

[C]

23.下列哪几项损失不属于叶栅损失。

A.喷嘴损失C.余速损失

B.动叶损失D.叶高损失

[C]

24.在圆周速度相同的情况下，作功能力最大的级为A.纯冲动级C.复速级

B.带反动度的冲动级D.反动级

[D]

25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是A.纯冲动级C.复速级

B.带反动度的冲动级

D.反动级

[A]

26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是A.喷嘴后压力小于临界压力C.喷嘴后压力大于临界压

力

B.喷嘴后压力等于临界压力D.喷嘴后压力大于喷嘴前压力

[C]

27.在反动级中，下列哪种说法正确A.蒸汽在喷嘴中理想焙降为零B.蒸汽在动叶中理想焙降

为零

C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想烙降相等D.蒸汽在喷嘴的理想焰降小于动叶的理想焙降28.T

列哪个措施可以减小叶高损失A.加长叶片C.加厚叶片

[A]

B.缩短叶片D.减薄叶片

[C]

29.下列哪种措施可以减小级的扇形损失A.采用部分进汽C.采用扭叶片

B.采用去湿槽

D.采用复速级

30.在汽轮机工作过程中,下列哪些部件是静止不动的？【C】A叶轮B叶片C隔板D轴

31.哪些措施可以减小斥汽损失？A.采用扭叶片

[B]49

B.减少喷嘴组数

C.在叶轮上开孔

D.在动叶非工作弧段加献罩

[B]

32.纯冲动级内能量转换的特点是A.蒸汽只在动叶栅中进行膨胀C.喷嘴进出口蒸汽压力相等

B.蒸汽仅对喷嘴施加冲动力D.喷嘴理想烙降等于动叶理想焰降

【B】

33.汽在叶片斜切部分膨胀的特点包拈A.蒸汽汽流方向不变

B.其叶片前后的压力比£<KrC.其叶片前后的压力比£>ecrD.叶片出口只能得到音速汽流

34.大型气轮机低压末级的反动度一般为【D】A0B0.3C0.5D）0.5

1.喷嘴出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A相等；B.前者大于后者；C.后者大于前

者。

2、动叶出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于

前者。

3、气流在喷嘴中流动的动能损失转变为蒸汽热能，所以其出口焰值是：（）A.升高；B.下

降；C.不变。

4、渐缩喷嘴超临界流动时,压比与临界压比的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后

者大于前者。

5、在喷嘴出口面积和蒸汽性质确定后，通过喷嘴的最大蒸汽量只与（）有关。

A.蒸汽的初参数；B.蒸汽的终参数;C.A和B。

6、在超临界流动条件下，蒸汽在斜切部分流动的情形是：

A.超音速，汽流方向不偏转；B.亚音速流动,汽流方向不偏转;C.超音速,汽流方向偏转。7、

为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对纯冲动级，下面选项哪项正

确：（）

A.动叶烙降为零,反动度亦为零;B.动叶始降为零,反动度为0.5;C.动叶烙降不为零，反

动度亦为零；

8、为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对反动级，下面选项哪

项正确：（）

A.动叶烙降为零,反动度亦为零；B.动叶烙降为零，反动度为0.5;C.动叶焙降不为零，反

动度为（040.6）;

9、滞止状态点的蒸汽压力与实际状态点的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大

于前者。

10、滞止状态点的蒸汽焰值与实际状态点的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者

大于前者。

11、纯冲动级和复速级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、纯冲动级和反动级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、反动级和复速级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、轮周效率是针对下面哪项损失提出的。（）A.余速损失；B.部分进汽损失；C.级

内损失。15、级的相对内效率是针对下面哪项损失提出的。（）A.余速损失；B.喷嘴和动叶内部

流动损失；C.级内损失。

16、长叶片级的速度三角形中，叶根、平均直径和叶顶三处的动叶进口角的大小排序是：（）

A.pl本艮

17、长叶片级的速度三角形中，叶根、平均直径和叶顶三处的喷叶出口相对速度的大小排

序是：（）

A.wl根

二、判断题

1.复数级具有两列或两列以上的静叶和动叶，所以也可以视为两个或以上级的

串联。（）

2.在纯冲动级内，动叶的培降为零，做功也为零。（）

3.带部分进汽的级中，动叶转动将停滞的蒸汽从叶轮TM鼓到另T则消耗的有

用功称为斥汽损失。（）

4.在部分进汽的级中，当动叶转动进入工作段时，蒸汽排斥流道中停滞汽流所

消耗的能量称为鼓风损失。（）5.反动级就是反动度等于0.2的级。（）

6.叶轮转动时与其两侧和外缘蒸汽产生的摩擦称为摩擦损失。（）7.冲动级就是反动度为零

的级。（）

8.对于纯冲动级，由于其动叶内没有焰降，所以轮周功等于零。（）9.对于静叶，由于其静

止不动，因此即使有焰降也没有能量的转换。（）10.减缩喷嘴出口处的当地音速就是其临界速

度。（）11.当喷嘴出口压力小于临界压力时，汽流流动从喉部开始方向发生偏转（X12.当喷嘴

出口压力大于临界压力时，汽流流动从出口截面开始方向发生偏转

（X

13.在平面叶栅中，喷嘴巴口速度三角形是指喷嘴出口处汽流的绝对速度、相对

速度和轮周速度三者的矢量关系（X

14.在平面叶栅中，动叶入口速度三角形是指喷嘴叶出口处汽流的绝对速度、相

对速度和轮周速度三者的矢量关系（\

15.反动级的焰降在喷嘴和动叶中各占一半，所以喷嘴和动叶的叶型互为镜内映

射形状。（）由于反动级的焰降在喷嘴和动叶中各占一半，所以为了加工简化，两者可采用

同一叶型。（）

三、填空题

1.汽轮机级内漏汽主要发生在隔板和动叶顶部2.叶轮上开平衡孔可以起到减小轴向推力的

作用。3.部分进汽损失包括鼓风损失和斥汽损失。4.汽轮机的外部损失主要有机械损失和轴封损

失5.湿气损失主要存在于汽轮机的末级和次末级

6.在反动级、冲动级和速度级三种方式中，要使单级汽轮机的给降人，损失较少，应采用反

动级

7.轮周损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失

四、名词解释

1.反动度2.复数级

3.冲动式汽轮机（级）4.反动式汽轮机（级）5.级的理想焙降

6.级的滞止理想焰降

7.嘴斜切部分的膨胀极限。8.喷嘴斜切部分的极限压力。9.余速损失。10.部分进汽。11.部

分进汽度。12.轮周功率。13.轮周效率。

14.级的有效烙降。15.级的相对内效率。

1.速度比和最佳速比

答：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度cl的比值定义为速度比，轮周

效率最大时的速度匕匕称为最佳速度比。

2.假想速比

答：圆周速度u与假想全级滞止理想比烙降都在喷嘴中等比燧膨胀的假想出口速

度的比值。

3.汽轮机的级

答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的

基本工作单元。

4.级的轮周效率

答：1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。

5.滞止参数

答：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等燧地滞止到速度为零时的状态，该状态为

滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。

6.临界压比

答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。

7•级的相对内效率

答：级的相对内效率是指级的有效烙降和级的理想能量之比。

8.喷嘴的极限膨胀压力

答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩人，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴口口所对应

的压力。

9.级的反动度

答：动叶的理想比焙降与级的理想比焙降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的

指标。

10.余速损失

答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能

转换为机械功，这种损失为余速损失。

11.临界流量

答：喷嘴通过的最大流量。

12.漏气损失

答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。

13.部分进汽损失

答：由于部分进汽而带来的能量损失。

14.湿气损失

答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干

蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。

15.盖度

答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。

16.级的部分进汽度

答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。五、简答题

17.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功

能力的大小并说明原因。

答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变

流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。

反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。

动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。在同等直径和转速的情况下，

纯冲动级和反动级的最佳速比比值：

(某l)op/(Ml)op=(

luimulreimht/ht)/()re=(col)/col=2clcl2reimht/ht=l/2

上式说明反动级的理想雄降比冲动级的小T音

18.分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？

答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损

失、叶轮摩擦损失等；喷嘴损失

低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损

失、叶轮摩擦损失很小。

19.简述蒸汽在汽轮机的工作过程。

答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度K断降低,

速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上

的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。

20.汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？答：汽轮机级内的损失有：

喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、

扇形损失、湿气损失9种。

造成这些损失的原因：

(1)喷嘴损失：蒸汽在［贲嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰

撞和摩擦，产生的损失。

(2)动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。(3)余速损失：当蒸汽

离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度,动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。

(4)叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩

擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧之

间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流

垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。

(5)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，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，

将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。而按一元流动理论进行设计时,

所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏

离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。

(6)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，为了克服摩擦阻

力将损耗一部分轮周功。又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离

心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧

形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。

(7)部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处,

蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧

面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布

置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损

耗一部分动能。止匕外，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，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主

流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。

(8)漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而

在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部

分能量损失称为漏汽损失。

(9)湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸汽中的小水滴，

因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时，造成两

者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较

小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大，使水滴撞击

在动叶片的背弧上，对

动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；

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，进一步加大水滴与蒸汽之间的

摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。

21.指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。

答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。

22.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：

(I)当喷嘴出口截面上的压力比pl/pO大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点；

(2)当喷嘴出口截面上的压力比pl/pO小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。

答：(1)pl/pO大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界

面AB相同，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。

(2)当喷嘴出口截面上的压力比pl/pO小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临

界压力，速度为临界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，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。

23.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周

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cl的比值定义为速度比。

1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比称为轮周效率。

在纯冲动级中,反动度Qm=0,则其轮周效率可表示为：

co21qu=221collcol叶型选定后,cp、ip、al,pi数值基本确定，由公式来看，随速比

变化，轮周效率存在一个最大值。同时，速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减机，余速损

失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。

24.什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析,为什么在圆周速度相同的情

况下，反动级能承担的培降或做功能力比纯冲动级小？答：轮周效率最大时的速度比称为最佳

速度比。对于纯冲动级，1情况下,

22calulu纯冲动级△ht==2122acol22calululu22反动级△ht==22a2cl2coic。1;反

动级lcol;在圆周速度相同的22222由上式可比较得到，反动级能承担的烙降或做功能力比

纯冲动级小。

25.简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和复速级内的能量转换特点，并比较它们

的效率及作工能力。

答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发

生在动叶中；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焰降相等；复速级喷嘴出口流速很高，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栅，其方向与第二列动叶进汽方向一致

后，再流经第二列动叶作功。作功能力：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。

26.分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速度c变化的示意图。

答：纯冲动级：

C1P0C2cop21P反动级：

C1P0C2

P

CO

27.减小汽轮机中漏气损失的措施。

P

答：为了减小漏气损失，应尽量减小径向间隙，但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向

轴封；对于较长的扭叶片将动叶顶部削薄，缩短动叶顶部和气缸的间隙；还有减小叶顶反动度,

可使动叶顶部前后压差不致过大。

28.什么是动叶的速度三角形？

答：由于动叶以圆周速度旋转，蒸汽进入动叶的速度相对于不同的坐标系有绝对速度和相

对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、绝对速度和相对速度的相互关系的三角形叫做动叶的

速度三角形。

29.简述轴向推力的平衡方法。

答：平衡活塞法；对置布置法，叶轮上开平衡孔；采用推力轴承。

30.简述汽封的工作原理?

答：每一道汽封圈上有若干高低相间的汽封片（齿），这些汽封片是环形的。蒸汽从高压端

泄入汽封，当经过第一个汽封片的狭缝时，由于汽封片的节流作用，

216034.646=28.640

hbmht某0.2某78.45=15.69kJ/kg

=239.39m/

w22hbwl20.94215.691000182.9722c2w2u22w2uco2239.392169.5622239.39169.56

co28.640121.69m/

w2in2239.39in28.642arcinarcincl21.6970.54°21cluwll2c22w2u动D+ffl出口蒸，气的速

度三角形

5.已知汽轮机某级的理想烙降为84.3kJ/kg,初始动能1.8kJ/kg,反动度0.04,喷嘴速度

系数=0.96,动叶速度系数二0.96,圆周速度为171.8m/,喷嘴出口角1=15°,动叶出口角

2:蒸汽流量G=4.8kg/。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)

ht84.3kJ/kg,

hcO1.8kJ/kg,

m0.04,u=171.8m/

ht某hthc084.31.886.lk_l/kg

cl2(lm)htM390.5m/

22wcu2uclcol228.9m/ll喷嘴出口相对速度

larcinclinl026.2wl

m/

(2)动叶出口相对速度：

00323.221(3)

w22mht某W12243.2轮周功率：

PuGuwlcolw2co24.8171.8228.9co26.20224.7co23.20/1000339.66kW

6.已知喷嘴进口蒸汽焰值hO=3336kJ/kg,蒸汽初速度c0=70m/;喷嘴后理想烙值

hlt=3256kJ/kg,,喷嘴速度系数=0.97。试计算

Q)喷嘴前蒸汽滞止焙(2)喷嘴出口实际速度

解：(1)喷嘴进口动能:2lhc0=C02/2=702/2=2450(J/kg)=2.45kJ/kg

喷嘴前蒸汽滞止焰：hO某=h0+/hc0=3336+2.45=3338.5(kJ/kg)(2)

某某hnhOhlt3338.5325682.5(m/)

某clt2hn200082.5406.2(m/)

喷嘴出口实际速度：

clclt0.97406.2394.0(ni/)7.某冲动级级前压力pO=O.35MPd,级前温度10=169c,喷嘴

后压力pl=0.25MPa,级后压力p2=0.56MPa,喷嘴理想烙降△hn=47.4kJ/kg,喷嘴损失

△hnt=3.21kJ/kg,动叶理想焰降Ahb=13.4kJ/kg,动叶损失和次二1.341<〃1<9,级的理想焙降

△ht=60.8kJ/kg,初始动能AhcO=O,余速动能Ahc2=2.09kJ/kg,其他各种损失

ZAh=2.05kJ/kgo计算：(1)计算级的反动度Qm

(2)若本级余速动能被下一级利用的系数pl=0,97,计算级的相对内效率r]

Ho

解：级的反动度Qm=Ahb/Aht=13.4/60.8=0.22

级的相对内效率nn=(Aht-AhnC-Ahb?-Ahc2-ZAh)/(Aht-nl某Ahc2)=0.92

8.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：P0=8.83MPa,温度t0=530℃,汽轮机排汽压力

Pc=0.0034MPa,全机理想焰降△Ht=1450kJ/kg,其中调节级理想焰降△htI=2O9.3kJ/kg,

调节级相对内效率n

Iri

=0.5,其余各级平均相对内效率n

II

ri

=0.85o假定发电机效率r1g=0.98,机械效率nm=0.99。试求：

(1)该级组的相对内效率。(2)该机组的汽耗率。

(3)在h~(烙〜烯)图上绘出该机组的热力过程线。

解：(1)因为调节级效率n

Iri=0.5=AhiI/AhtI

所以调节级有效烙降：AhiI=0.5某△htI=104.65kJ/kg其余各级的有效始降：AHiII=n

Uri

某AHtll

其中:AHtII=AHt-AhtI=1450-209.3=1240.7kJ/kg/.AHiII=q故整机的相对内效率：

qri=(Ahil+AHill)/AHt=1159.25/1450=79.9%

(2)机组的汽耗率:

△Htllllri某AHtn=0.85某1240.7=1054.6kJ/kg

h

P0=8.83MPat0=530℃AhtId=3600/(AHt-nri-qg-n

m)=3600/(1124.7)=3.2kg

Pc=0.0034MPa/kW.

(3)热力过程线

见右图.

9.已知某级级前蒸汽入口速度CO=O.Om/,级的理想焙降△ht=78.0kJ/kg,级的反动度

0=0.3,1=12°,2=18°,圆周速度u=178m/,喷嘴速度系数

=0.97,动叶速度系数=0.9,余速利用系数0=1.0。

(1)计算动叶进出口汽流绝对速度及相对速度。(2)画出动叶进出口速度三角形。(3)画

出该级热力过程线并标注各符号。

解:⑴hnOlmht=(1-0.3)某78=54.6kJ/kg

0clt2103hn210354.6330.5m/clclt330.50,97320.5m/

0

Wlclu22clucol320.5217822320.5178col20=149.4m/w22mhtl030.920.378103=19

4.7m/

C2w2u22w2uco2194.7217822194.7178col80=55.1m/

(2)动叶进出口速度三角形：

CluW2202WlC2u

(3)该级热力过程线：

h

P0

hn0ht0PlhbP2

10.已知某级G=30Kg/,c0=0.0,wl=158m/,cl=293m/,w2=157m/,c2=62.5m/,

轴向排汽(。2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为=0.95,=0.88,汽轮机转速为3000转/分。

(1)计算该级的平均反动度。

(2)计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率(p0=0,四=0.91(3)作出该级的

热力过程线并标出各量。

解：

hn0cl293247.56KJ/Kg2103221030.952222w2wll5721582hb3.418KJ/Kg33232321

02100.88210210(1)mhbhnhb2203.4180.07

3.41847.56(2)uw2c2157262.52=144m/

clu2wl2932144215820

Iarcco=16arcco2clu2293144

222arcinc262.5arcin260w21570

喷嘴损失为：hnhnl2475610.952=4.64KJ/Kg

2w2tl78.422动叶损失为：hbll0.8823.59KJ/Kg32103210c262.521.95KJ/Kg余速损失

为:hc2210321032轮周损失为：hnhbhc24.64+3.59+L95=10.18KJ/Kg轮周力为:

Fu=Gclcolc2co230293col6062.5co900=851N

(3)热力过程线为：

0hnP10hthnhbP2

hbhhc2

11.已知汽轮机某级喷嘴出口速度cl=275m/,动也进、出口速度分别为wl=124mA

w2=205m/,喷嘴、动叶的速度系数分别为=0.97尸0.94,试计算该级的反动度。解：

hnOcltcl2752=40.187KJ/Kg3322321021020.97102w2w2t2052=23.78KJ/Kg2103210322

1030.9422222hbOwll24223.78hbhb=16.1KJ/Kg

210321030m

hbhbhn016.10.29

16.140.18

1.已知某动叶栅出口汽流温度为400℃,滞止音速为700m/,汽流为过热蒸汽

（R=0.461kJ/kg.K,k=1.3,Cp=1.870kJ/kg.K）o判断该叶栅是否达临界.（5分）2.已知某

反动级的滞止理想烙降为150Kj/kg,喷嘴进口速度为100m/,g0.98。

求该喷嘴的出口速度。（5分）

3.已知某汽轮机级的滞止参数为P0某=12.75MPa,pO某=40.1kg/m3,汽流为过热蒸

汽，喷嘴出口面积An=0.1m2,彭台门系数0=0.7,求该汽轮机级的流量。（5分）4.已知某

汽轮机级的初参数，P0=12.75MPa,T0=535℃C0=100m/,汽流为过热

^R（R=0.461kJ/kg.Kfk=1.3,Cp=1.870kJ/kg.K）o求其止滞参数P0某、T0某。（5分）

5.已知某汽轮机喷嘴的滞止参数，P0某=12.75MPa,pO某=39kg/m3,喷嘴出口面积

An=0.15m2,压比5=0.6,汽流为过热蒸汽，求该汽轮机级的流量。（5分）6.已知某纯冲

动式汽轮机动叶平均直径dm=1.5m,转速n=3000转/分，流量

G=300t/h,Cl=560m/,al=120,pM2=110,^=0.97,求该动叶栅所受的周向力。（10分）

7.已知某单级冲动式汽轮机机，动叶平均直径dm=0.8m,转速n=3000转/分，反

动度。=0.2,理想始降砧0某=200kj/kg,轮周功率Pu=1000kw/Cl=560m//

0某。

al=1202=ll尸=0.97。求该汽轮机的流量。（10分）

8.已知某纯冲动式汽轮机动叶平均直径dm=1.5m,转速n=3000转/分，Cl=560m/,

al=120,p2=110,MJ=0.97o求该动叶栅余速损失。（5分）

9.已知某纯冲动式汽轮机动叶平均直径dm=lm,转速n=3000转/分，最佳速度比

（某1）OP=0.46,求该级的理想烙降。（5分）

10.已知冲动式汽轮机某级动叶平均直径dm，5m,转速n=3000转/分,反动度。

=0.1,最佳速度比（某1）OP=0.46,求该级静叶的理想焙降。（5分）

11.已知某汽轮机级的理想焰降AhyiZOkj/kg,余速损失为54kj/kg,余速利用系

数pO=l,四=05前级的余速损失为60kj/kg,计算该级的理想能量E0o12.已知某汽轮

机级的理想滞止烙降讣某t=15Qjk/kg,级的反动度。m=0.12,喷

嘴出汽角al=11.10,动叶出汽角02=18.30。若级的速度比某l=u/cl=0.54，喷嘴速度

系数①=0.977=0.935,进入喷嘴的初速度c0=52.3m/，试计算动叶出口相对速度w2及绝对

速度c2,若排汽动能全部利用，试求级的有效焰降和轮周效率。

笫二章多级汽轮机

一、单项选择题

1.汽轮机的轴向位置是依靠确定的？A.靠背轮C.支持轴承

[D]

B.轴封

D.推力轴承

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：[D]A.等截面型C.

缩放型

B.渐缩型

D.渐扩型

[B]

3.目前，我国火力发电厂先进机组的绝对电效率可达A.30%左右C.50%左右

B.40%左右D.80%左右

[A]

4.下列说法正确的是

A.增加轴封齿数可以减少轴封漏汽B.减少轴封齿数可以减少轴封漏汽C.加大轴封直径可以

减少轴封漏汽D.以上途径都不可以

5.在多级汽轮机中，全木JU里想比焙降为1200kJ/kg,各级的理想比焰降之和为1242kJ/kg,

则重热系数为

A.0.5%C.2.5%

[D]

B.1.5%D.3.5%

[C]

6.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口燃

A.增大

B.减小

D.以上变化都有可能

[C]

C.保持不变

7现代汽轮机相对内效率大约为

A.30%〜40%C.90%左右

B.50%~60%D.98%~99%

[C]

8.评价汽轮机热功转换效率的指标为

A彳盾环热效率

B.汽耗率

D.汽轮机绝对内效率

[A]

C.汽轮机相对内效率

9.在多级汽轮机中重热系数越大,说明A.各级的损失越大

B.机械损失越大D.排汽阻力损失越大

[A]

C.轴封漏汽损失越大

10.关于多级汽轮机的重热现象，下列哪些说法是不正确的？A.设法增大重热系数，可以提

高多级汽轮机的内效率B.重热现象是从前面各级损失中回收的一小部分热能C.重热现象使得多

级汽轮机的理想给降有所增加

D.重热现象使机组的相对内效率大于各级的平均相对内效率11.哪些指标可以用来评价不同

类型汽轮发电机组的经济性?

A.热耗率

B.汽耗率D.机械效率

[A]

C.发电机效率

1采用齿形曲径轴封防止漏气。它的工作原理是：(1A.减少漏气的面积；B.减小轴封两侧

的压差；C.A和B。2、芬诺曲线是描述曲径轴封热力过程的曲线。它表明，(\

A.轴封中各孔口流量相等；B.轴封中各孔口流通面积相等;C.轴封中各孔口汽流速度相等。

3、随着汽流在曲径轴封各孔口的流动，压力逐渐降低，汽流速度亦逐渐增加，在最后一个

孔口处速度最高可达()。A.超音速；B.音速；C.亚音速。

4、喷嘴的流量比，即彭台门系数，反映的是（）.

A.变工况流量与设计工况流量之比；B.任意流量与最大流量之比；C.不同进出口压比对应的

流量与同一初态下的临界流量之比。

二、判断题

1.轴封漏汽达到临界状态时，其漏汽量与轴封后压力有关。（）2.轴封漏汽未达到临界状态

时，其漏汽量与轴封后压力无关。（）

3.5、在汽轮机的低压端或低压缸的两端，因汽缸内的压力小于大气压力，在

主轴穿出汽缸处，会有空气漏入汽缸，使机组真空恶化，并增大抽气器的负荷。（）

4.6、在汽轮机的高压端或高中压缸的两端，在主轴穿出汽缸处，蒸汽会向外

泄漏，使5气轮机的效率降f氐，并增大凝结水损失。（）

三、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=130.2T/h,得到作用在动叶上的轴向推力ZFzl=104339N，作用在

叶轮上的轴向推力ZFz2=56859N,作用在各凸肩上的轴向推力ZFz3=-93901N,则机组总的轴

向推力为67297N3.在多级汽轮机中，全机理想比焰降为1200kJ/kg,各级的理想熔降之和为

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，以全机理想比焙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nm=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

四、名词解释

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焙降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮

发电机组的循环热效率。

2热耗率

答：每生产lkW.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IKW-h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：蒸汽实际比焙降与理想比焙降之比。

6.汽轮机的绝对内效率

答：蒸汽实际比焰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烙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。

1千克蒸汽理想比焙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.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燧降减小，称为

达汽机构的阻力损失。L重热现象。

2、重热系数。

3、汽轮机的内功率。4、汽轮机的相对内效率。

5、汽轮发电机组的相对电效率。6、汽轮发电机组的绝对电效率。7、汽轮机的轴端功率。

8、发电机出线端功率。

五、简答题

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-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：

P11

P2T1T252

P3

3

4

13.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(焰~嫡图)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焰降减小，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)疑汽器的过程中克服摩擦、涡流

等阻力造成的压力降低，该压力损失使汽轮机的理想焰降减少，该烙降损失称为排汽通道的阻

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的焰降大于2-3的焰降。也就是在

前一级有损失的情况下，本级进口温度升高，级的理想比烙降稍有

节流损失

排汽阻力损失hPOP'OtOP'cPc

增大，这就是重热现象。

14.轴封系统的作用是什么？

答：Q)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焰降占汽轮机理想烙降的百分比，

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吾蹴下一级利用,否则只能部分被利用。

当上一级的余速被利用的份额较小时，视为余速不能被利用。

1.为什么冲动式汽轮机的轴向推力比反动时汽轮机小，

2.为什么反动式汽轮机多采用转鼓结构而很少采用叶轮结构。

六、在多级汽轮机的热力过程曲线上标出以下状态点：

调节阀前进汽状态，调节级前进汽状态，末级排气状态，排汽缸排汽状态。

四、计算题

1.某50MW汽轮机全机理想比始降为1428.6kJ/kg,各级的理想焰降之和为

1514.57kJ/kg,求该汽轮机的重热系数为多少？解：根据重热系数的定义：

1各级的理想焙降之和/全机理想比焰降

所以该多级汽轮机的重热系数为：

1514.5710.061428.6

2.一反动式汽轮机，蒸汽流量G34T/h,蒸汽初压排汽压力

pc0.02p02MPa,初温

t0400c,

MPa,排汽恰好是彻口蒸汽。全机共有14级，每级效率相同,

焰降相同，重热系数0.05。试计算各级效率、汽轮机内功率。解：由

p0,t0和

pc在h-图上可查得：kJ/kg,

HtpOtOpc蒸汽初始焰:理想出口焰:

h03248.7hct2349hc

kJ/kg由此可得汽轮机理想始降：Hth0hct3248.72349899.7hct(kJ/kg)图1汽轮机热力过

程线

pcO.02根据题意知排汽为干饱和蒸汽，则由MPa

的等压线与饱和线相交点得实际排汽状态点C,该点的焰

hc2610kJ/kg

Hih0hc3248.72610638.7故汽轮机有效烙降:(kJ/kg)

ri汽轮机相对内效率：

Hi638.771%Ht899.7

ri与整机相对内效率存在如下关

由于各级焙降相同、效率相同，所以各级效率系：

则各级效率：

⑴riri

ri/(l)0.71/(10.05)67.6%ri

汽轮机内功率：

PiG.Ht34000638.76029(kW)3600

3.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为：蒸汽初压汽压力

pc0.004p08.83MPa,初温

tO535c;排

MPa,其第一级理想焰降

0.85rihtc209.3c0.5rikJ/kg,该级效率，

其余各压力级内效率

p00.05p0（包括末级余速损失在内\设进汽节流损失

，机械效率

，假定发电机效率

g0.98a某0.99。试求:

（1）该机

组的相对内效率，并绘出在h-上的热力过程线。（2）该机组的汽耗率。解：由

hctpO,tO和

pc在h-图上可查得蒸汽初始焙

hO3475kJ/kg，理想排汽焙

=2025kJ/kg

pOpO因进汽节流损失为5%,节流后的压力

O.95pO8.39pOMPa,

Hthtc节流过程中烙值不变，二

h03475h0kJ/kg,

，所以：

汽轮机第一级实际入口点为

pc,hO)O(pOhhct已知第一级理想焰降

htc209.3kJ/kghc第一级出口压力p2可确定

criO.5已知第一级效率，而

cri(hOh2)/htc

图3级的热力过程线

所以第一级实际出口焙:

ch2h0htc.ri3475209.3053370.4(kJ/kg)

第一级实际出口点为2(p2,h2),此点即是压力级的入口点。又因排汽压力

pc0.004MPa,查h-图可得压力级理想出口烙：

2100hct

kJ/kg

rih2hc0.85h2hct

已知所有压力级的相对内效率：

所以压力级的实际出口烙(即整机的实际出口焙)：

h2ri(h2hct)3370.40.85(3370.42100)2290.6hc(kJ/kg)

故，整机有效焙降：

整机理想始降：

34752290.61184.4Hih0hc(kJ/kg)

Hth0hct347520251450(kJ/kg)

ri整机相对内效率：

Hi81.7%Ht

由于汽轮机输出电功率：所以汽轮机汽耗量：

dPelDHigmDPel/(Higm)

汽耗率：

DllPelHigmll84.40.990.984

=8.710(kg/kW.)=3.13(kg/kW.h)

4.试求蒸汽初参数为

pO8.83MPa,初温

t0540c,终参数

pc3t400cMPa,0

的背压式汽轮机的相对内效率和各压力级的相对内效率。已知：第一级级后压力

cp25.88MPa,内效率H0.67,其余四个压力级具有相同的焙降和内效率，进

汽机构和排汽管中的损失可忽略不计.(重热系数093)

pp,tph3487.7解：0由00和p2,c可在h-图上查得，蒸汽初始的OkJ/kg;Hthtl第

级理想出口培

htl3350.9kJ/kg;kJ/kg

;气轮机的理想出口烙

hthct3148.9又已知汽轮机实际排汽参数pcpctch3231.6,,可查得ckJ/kg

整机有效焰降

Hih0hc3487.73231.6256.1(kJ/kg)

h整机理想焙降Hth0hct3487.73148.9338.8(kJ/kg)

ri图4级的热力过程线整机相对内效率：

Hi256.175.6%Ht338.8ht

由于已知整机的重热系数，且各压力级始降相等，所以有：

⑴故：

hil5tiHthtlhtii25Hthtl4htHt

4ht(10.03)Hthtll.03Ht(h0htl)=1.03338.8(3487.73350.9)212.6(kJ/kg)

各压力级的理想焰降：

ht53.04(kJ/kg)

各压力级的有效烙降：

hi(h2hc)/4h0(h0htl)ihc)/441.1(kJ/kg)

i所以，