《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焓降为零B.蒸汽在动叶中的理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D.蒸汽在喷嘴中的理想焓降小于动叶中的理想焓降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（C）A．P1<P2 B．P1>P2C．P1＝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(A)A.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。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。 【C】A.隔板+喷嘴 B.汽缸+转子C.喷嘴+动叶 D.主轴+叶轮2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1 【A】A.C1<Ccr B.C1=CcrC.C1>Ccr D.C1≤Ccr3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力pcr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p1，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CcrD.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 【D】A.靠背轮 B.轴封C.支持轴承 D.推力轴承5.蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是______。【C】A.轴向力 B.径向力C.周向力 D.蒸汽压差6.在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率ηu 【A】A.增大 B.降低C.不变 D.无法确定7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级，受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是：【A】A.动叶顶部背弧处 B.动叶顶部内弧处C.动叶根部背弧处 D.喷嘴背弧处8.降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施 【D】A.加隔板汽封 B.减小轴向间隙C.选择合适的反动度 D.在非工作段的动叶两侧加装护罩装置9.火力发电厂汽轮机的主要任务是： 【B】A.将热能转化成电能 B.将热能转化成机械能C.将电能转化成机械能 D.将机械能转化成电能10.在纯冲动式汽轮机级中，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.相对速度大小和方向都不变11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40kJ/kg，该级的反动度为，则喷嘴出口的理想汽流速度为 【D】A.8m/s B.122m/sC.161m/s D.255m/s12.下列哪个说法是正确的 【C】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＜P2 B.P1＞P2 C.P1＝P2 D.P1= 14.工作段弧长为1037mm，平均直径1100mm，该级的部分进汽度:【A】36A.0.3 B.C. D.115.汽机中反动度为的级被称为： 【D】A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级 D.反动级16.蒸汽在某反动级喷嘴中的滞止理想焓降为30kJ/kg，则蒸汽在动叶通道中的理想焓降为： 【C】A.0kJ/kg B.15kJ/kgC.30kJ/kg D.45kJ/kg17.在反动式汽轮机级中，如果不考虑损失，则： 【B】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焓为3350kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为 【A】16A.9.5m/s B.C.m/s D.320m/s19.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=15°，当速比取下列哪个值时，该级的轮周效率最高。 【D】 A.0.24C. D.21.在喷嘴出口方向角和圆周速度相等时，纯冲动级和反动级在最佳速比下所能承担的焓降之比为 【B】A.1：2 B.2：1C.1：1 D.1：422.汽轮机级采用部分进汽的原因是 【B】A.叶片太长 B.叶片太短C.存在鼓风损失 D.存在斥汽损失23.下列哪几项损失不属于叶栅损失。 【C】A.喷嘴损失 B.动叶损失C.余速损失 D.叶高损失24.在圆周速度相同的情况下，作功能力最大的级为 【C】A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级 D.反动级25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是 【D】A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级 D.反动级26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是 【A】A.喷嘴后压力小于临界压力 B.喷嘴后压力等于临界压力C.喷嘴后压力大于临界压力 D.喷嘴后压力大于喷嘴前压力27.在反动级中，下列哪种说法正确 【C】A.蒸汽在喷嘴中理想焓降为零B.蒸汽在动叶中理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D.蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降28.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29.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 【B】49A.采用扭叶片 B.减少喷嘴组数C.在叶轮上开孔 D.在动叶非工作弧段加装护罩32.纯冲动级内能量转换的特点是 【B】A.蒸汽只在动叶栅中进行膨胀 B.蒸汽仅对喷嘴施加冲动力C.喷嘴进出口蒸汽压力相等 D.喷嘴理想焓降等于动叶理想焓降33.汽在叶片斜切部分膨胀的特点包括 【B】A.蒸汽汽流方向不变B.其叶片前后的压力比ε＜εcrC.其叶片前后的压力比ε＞εcrD.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】A0BCD〉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，所以其出口焓值是：（）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：（）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。蒸汽的初参数；B.蒸汽的终参数；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.动叶焓降为零，反动度亦为零；B.动叶焓降为零，反动度为；C.动叶焓降不为零，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.动叶焓降为零，反动度亦为零；B.动叶焓降为零，反动度为；C.动叶焓降不为零，反动度为；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、滞止状态点的蒸汽焓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.β1根<β1均<β1顶；B.β1顶<β1均<β1根；C.β1均<β1根<β1顶。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：（）根<w1均<w1顶；顶<w1均<w1根；均<w1根<w1顶。二、判断题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。（）在纯冲动级内，动叶的焓降为零，做功也为零。（）带部分进汽的级中，动叶转动将停滞的蒸汽从叶轮一侧鼓到另一侧消耗的有用功称为斥汽损失。（）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。（）反动级就是反动度等于的级。（）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。（）冲动级就是反动度为零的级。（）对于纯冲动级，由于其动叶内没有焓降，所以轮周功等于零。（）对于静叶，由于其静止不动，因此即使有焓降也没有能量的转换。（）减缩喷嘴出口处的当地音速就是其临界速度。()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（）。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（）。在平面叶栅中，喷嘴出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（）。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（）。反动级的焓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。（）由于反动级的焓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，要使单级汽轮机的焓降大，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、名词解释反动度复数级冲动式汽轮机（级）反动式汽轮机（级）级的理想焓降级的滞止理想焓降嘴斜切部分的膨胀极限。喷嘴斜切部分的极限压力。余速损失。部分进汽。部分进汽度。轮周功率。轮周效率。级的有效焓降。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c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。2．假想速比答：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵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，如果假想蒸汽等熵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焓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大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。9．级的反动度答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。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：/=（）im/（）re=（）/=/／=1/2上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍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、温度不断降低，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：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，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。此外，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：（1）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0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p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。答：（1）p1/p0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p1/p0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c1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Ωm=0，则其轮周效率可表示为：ηu=2叶型选定后，φ、ψ、α1、β1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，动叶损失减小，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，反动级能承担的焓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，；反动级；在圆周速度相同的情况下，纯冲动级△ht==反动级△ht==由上式可比较得到，反动级能承担的焓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焓降相等；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：CC2P2P0C0C11P1反动级：C1C1P0C0P1C2P227．减小汽轮机中漏气损失的措施。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，蒸汽膨胀降压加速，进入汽封片后的腔室后形成涡流变成热量，使蒸汽的焓值上升，然后蒸汽又进入下一腔室，这样蒸汽压力便逐齿降低，因此在给定的压差下，如果汽封片片数越多，则每一个汽封片两侧压差就越小，漏汽量也就越小。31．汽轮机的调节级为什么要采用部分进汽如何选择合适的部分进汽度答：在汽轮机的调节级中，蒸汽比容很小，如果喷嘴整圈布置，则喷嘴高度过小，而喷嘴高度太小会造成很大的流动损失，即叶高损失。所以喷嘴高度不能过小，一般大于15mm。而喷嘴平均直径也不宜过小，否则级的焓降将减少，所以采用部分进汽可以提高喷嘴高度，减少损失。由于部分进汽也会带来部分进汽损失，所以，合理选择部分进汽度的原则，应该是使部分进汽损失和叶高损失之和最小。32．汽轮机的级可分为哪几类各有何特点答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。各类级的特点：（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，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：p1=p2；hb=0；Ωm=0。（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p1>p2；hn≈hb≈ht；Ωm=。（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；hn>hb>0；Ωm=～。（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。分别画出反动级、纯冲动级、复数级最佳速度比时的速度三角形，并解释作图依据。画出最佳速度比(X1)op分别为cosа1、（cosа1）/2和（cosа1）/4的速度三角形，并解释作图依据。在h—s图上画出反动级的热力过程曲线，并标注动叶进口滞止状态点、动叶出口状态点、级有效焓降。在h—s图上画出纯冲动级的热力过程曲线，并标注静叶进口滞止状态点、动叶出口状态点、级的余速损失。六、计算题1．已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为kJ/kg，初速度c0=50m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c1=m/s，速度系数=，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为Pi=kW，流量D1=47T/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=，级前温度t0=169°C,喷嘴后压力p1=,级后压力p2=,喷嘴理想焓降Δhn=kg,喷嘴损失Δhnt=kg,动叶理想焓降Δhb=kg,动叶损失Δhbt=kg,级的理想焓降Δht=kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δhc2=kg,其他各种损失ΣΔh=kJ/kg。计算：（1）计算级的反动度Ωm（2）若本级余速动能被下一级利用的系数1=，计算级的相对内效率ηri。解：级的反动度Ωm=Δhb/Δht==级的相对内效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)=3．某反动级理想焓降Δht=kg，初始动能Δhc0=kJ/kg,蒸汽流量G=s，若喷嘴损失Δhnζ=kg,动叶损失Δhbζ=kg，余速损失Δhc2=kg，余速利用系数μ1=，计算该级的轮周功率和轮周效率。解：级的轮周有效焓降Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2=+－－－=kg轮周功率Pu=G×Δhu=×=轮周效率ηu=Δhu/E0=Δhu/(Δht*－μ1×δhc2)=（+－×）=%4．某级蒸汽的理想焓降为Δht=76kJ/kg，蒸汽进入喷嘴的初速度为c0=70m/s，喷嘴出口方向角α1=18°，反动度为Ωm=，动叶出汽角β2=β1－6°，动叶的平均直径为dm=1080mm，转速n=3000r/min，喷嘴的速度系数=，动叶的速度系数=，求：动叶出口汽流的绝对速度c2动叶出口汽流的方向角α2绘出动叶进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动叶进出口蒸汽的速度三角形5．已知汽轮机某级的理想焓降为kJ/kg，初始动能kJ/kg，反动度，喷嘴速度系数=，动叶速度系数=，圆周速度为m/s，喷嘴出口角1=15°，动叶出口角2=1－3°，蒸汽流量G=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=m/skJ/kgm/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:6．已知喷嘴进口蒸汽焓值h0=3336kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s；喷嘴后理想焓值h1t=3256kJ/kg，，喷嘴速度系数=。试计算喷嘴前蒸汽滞止焓喷嘴出口实际速度解：（1）喷嘴进口动能：⊿hc0=c02/2=702/2=2450（J/kg）=kJ/kg喷嘴前蒸汽滞止焓：h0*=h0+⊿hc0=3336+=(kJ/kg)(2)喷嘴出口实际速度：7．某冲动级级前压力p0=，级前温度t0=169°C,喷嘴后压力p1=,级后压力p2=,喷嘴理想焓降Δhn=kg,喷嘴损失Δhnt=kg,动叶理想焓降Δhb=kg,动叶损失Δhbt=kg,级的理想焓降Δht=kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δhc2=kg,其他各种损失ΣΔh=kJ/kg。计算：计算级的反动度Ωm若本级余速动能被下一级利用的系数μ1=，计算级的相对内效率ηri。解：级的反动度Ωm=Δhb/Δht==级的相对内效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)=8．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：P0=MPa，温度t0=530℃，汽轮机排汽压力Pc=MPa，全机理想焓降ΔHt=1450kJ/kg，其中调节级理想焓降ΔhtI=kJ/kg，调节级相对内效率ηIri=，其余各级平均相对内效率ηIIri=。假定发电机效率ηg=，机械效率ηm=。试求：(1)该级组的相对内效率。(2)该机组的汽耗率。(3)在h~s(焓~熵)图上绘出该机组的热力过程线。解：（1）因为调节级效率ηIri==ΔhiI／ΔhtI所以调节级有效焓降：ΔhiI=×ΔhtI=kJ/kg其余各级的有效焓降：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）机组的汽耗率：d=3600／(ΔHt·ηri·ηg·ηm)=3600／（）=kg／kW. （3）热力过程线见右图。9．已知某级级前蒸汽入口速度C0=m/s，级的理想焓降△ht=kg，级的反动度Ω=，1=12°，2=18°，圆周速度u=178m/s,喷嘴速度系数=，动叶速度系数=，余速利用系数0=。计算动叶进出口汽流绝对速度及相对速度。画出动叶进出口速度三角形。画出该级热力过程线并标注各符号。解:(1)=（）×78=kJ/kgm/sm/s=s=m/s=s(2)动叶进出口速度三角形：W2C1uuC2W2C1uuC2W1P0P0shPshP1P210．已知某级G=30Kg/s，c0=，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=s，轴向排汽(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为=，=，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（μ0=0，μ1=）。（3）作出该级的热力过程线并标出各量。解：KJ/KgKJ/Kg（1）（2）=144m/s=160喷嘴损失为：=KJ/Kg动叶损失为：KJ/Kg余速损失为：KJ/Kg轮周损失为：++=KJ/Kg轮周力为：Fu==851N（3）热力过程线为：ssP1P2h11．已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为=,=，试计算该级的反动度。解：=KJ/Kg=KJ/Kg=KJ/Kg已知某动叶栅出口汽流温度为400℃，滞止音速为700m/s，汽流为过热蒸汽(R=,k=已知某反动级的滞止理想焓降为150kj/kg,喷嘴进口速度为100m/s，ф=已知某汽轮机级的滞止参数为P0*=,ρ0*=40.1kg/m3，汽流为过热蒸汽，喷嘴出口面积An=0.1m2,彭台门系数β=,已知某汽轮机级的初参数，P0=,T0=535℃,C0=100m/s,汽流为过热蒸汽(R=,k=，Cp=。求其止滞参数P0*、T0*已知某汽轮机喷嘴的滞止参数，P0*=,ρ0*=39kg/m3,喷嘴出口面积An=0.15m2,压比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,C1=560m/s,α1=120,β*2=110,Ψ=。求该动叶栅所受的周向力。(10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Ω=，理想焓降△h0*=200kj/kg,轮周功率Pu=1000kw,C1=560mα1=120,β*2=110,Ψ=。求该汽轮机的流量。（10分）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，C1=560m/s,α1=120,β2=110,Ψ=。求该动叶栅余速损失。(5已知某纯冲动式汽轮机动叶平均直径dm=1m,转速n=3000转/分，最佳速度比(X1)OP=,求该级的理想焓降。（5分）已知冲动式汽轮机某级动叶平均直径dm=1.5m,转速n=3000转/分，反动度Ω=，最佳速度比(X1)OP=，求该级静叶的理想焓降。（5分）已知某汽轮机级的理想焓降△ht=120kj/kg,余速损失为54kj/kg，余速利用系数μ0=1，μ1=,前级的余速损失为60kj/kg，计算该级的理想能量E0。已知某汽轮机级的理想滞止焓降△h*t=150jk/kg，级的反动度Ωm=，喷嘴出汽角а1=，动叶出汽角β2=。若级的速度比x1=u/c1=，喷嘴速度系数Φ=，ψ=,进入喷嘴的初速度c0=52.3m/s，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，试求级的有效焓降和轮周效率。第二章多级汽轮机一、单项选择题1.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的 【D】A.靠背轮 B.轴封C.支持轴承 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 B.渐缩型C.缩放型 D.渐扩型3.目前，我国火力发电厂先进机组的绝对电效率可达 【B】A.30%左右 B.40%左右C.50%左右 D.80%左右4.下列说法正确的是 【A】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，全机理想比焓降为1200kJ/kg，各级的理想比焓降之和为1242kJ/kg，则重热系数为 【D】A.0.5% C.% D.%6.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓 【C】A.增大 B.减小C.保持不变 D.以上变化都有可能7.现代汽轮机相对内效率大约为 【C】A.30%~40% B.50%~60%C.90%左右 D.98%~99%8.评价汽轮机热功转换效率的指标为 【C】A.循环热效率 B.汽耗率C.汽轮机相对内效率 D.汽轮机绝对内效率9.在多级汽轮机中重热系数越大，说明 【A】A.各级的损失越大 B.机械损失越大C.轴封漏汽损失越大 D.排汽阻力损失越大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】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焓降有所增加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】A.热耗率 B.汽耗率C.发电机效率 D.机械效率1采用齿形曲径轴封防止漏气。它的工作原理是：（）。A.减少漏气的面积；B.减小轴封两侧的压差；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、判断题轴封漏汽达到临界状态时，其漏汽量与轴封后压力有关。（）轴封漏汽未达到临界状态时，其漏汽量与轴封后压力无关。（）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。（）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，使汽轮机的效率降低，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=T/h，得到作用在动叶上的轴向推力ΣFz1=104339N，作用在叶轮上的轴向推力ΣFz2=56859N,作用在各凸肩上的轴向推力ΣFz3=-93901N，则机组总的轴向推力为67297N3.在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230kJ/kg，则重热系数为%。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ηm=pe/pi8.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焓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1KW·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.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。重热现象。重热系数。汽轮机的内功率。汽轮机的相对内效率。汽轮发电机组的相对电效率。汽轮发电机组的绝对电效率。汽轮机的轴端功率。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：平衡活塞法；对置布置法；叶轮上开平衡孔；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：332154P3T2T1P2P113.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。hhs节流损失t0P’0P’cPcP0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。为什么冲动式汽轮机的轴向推力比反动时汽轮机小。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汽轮机全机理想比焓降为kg，各级的理想焓降之和为kg，求该汽轮机的重热系数为多少解：根据重热系数的定义：各级的理想焓降之和/全机理想比焓降所以该多级汽轮机的重热系数为：2．一反动式汽轮机，蒸汽流量T/h,蒸汽初压MPa，初温，排汽压力MPa，排汽恰好是饱和蒸汽。全机共有14级，每级效率相同，焓降相同，重热系数。试计算各级效率、汽轮机内功率。解：由和在h-s图上可查得：蒸汽初始焓：kJ/kg，理想出口焓：kJ/kg由此可得汽轮机理想焓降：(kJ/kg)图1汽轮机热力过程线G=34T/h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，该点的焓kJ/kg故汽轮机有效焓降：(kJ/kg)汽轮机相对内效率：由于各级焓降相同、效率相同，所以各级效率与整机相对内效率存在如下关系：则各级效率：汽轮机内功率：3．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为：蒸汽初压MPa，初温；排汽压力MPa，其第一级理想焓降kJ/kg，该级效率，其余各压力级内效率（包括末级余速损失在内）。设进汽节流损失，假定发电机效率，机械效率。试求：（1）该机组的相对内效率，并绘出在h-s上的热力过程线。（2）该机组的汽耗率。解：由和在h-s图上可查得蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓=2025kJ/kg因进汽节流损失为5%，节流后的压力MPa，节流过程中焓值不变，∴kJ/kg，汽轮机第一级实际入口点为已知第一级理想焓降，所以：第一级出口压力可确定h已知第一级效率，而s 所以第一级实际出口焓：图3级的热力过程线 (kJ/kg)第一级实际出口点为2（，），此点即是压力级的入口点。又因排汽压力MPa，查h-s图可得压力级理想出口焓：kJ/kg已知所有压力级的相对内效率：所以压力级的实际出口焓（即整机的实际出口焓）：（kJ/kg）故，整机有效焓降：(kJ/kg) 整机理想焓降：(kJ/kg)整机相对内效率：由于汽轮机输出电功率：所以汽轮机汽耗量：汽耗率：=（kg/）=（kg/）4．试求蒸汽初参数为MPa，初温，终参数MPa，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MPa，内效率，其余四个压力级具有相同的焓降和内效率，进汽机构和排汽管中的损失可忽略不计。（重热系数）解：由和，可在h-s图上查得，蒸汽初始焓kJ/kg；第一级理想出口焓kJ/kg；汽轮机的理想出口焓kJ/kg又已知汽轮机实际排汽参数，，可查得kJ/kg整机有效焓降（kJ/kg）hs整机理想焓降（kJ/kg）图4级的热力过程线整机相对内效率：由于已知整机的重热系数，且各压力级焓降相等，所以有：故：=各压力级的理想焓降：各压力级的有效焓降：所以，各压力级的相对内效率为：5．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为：蒸汽初压MPa，初温，汽轮机排汽压力MPa，进汽节流损失，试问进汽节流损失使理想焓降减少多少解：由和在h-s图上可查得,蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓kJ/kg则汽轮机理想焓降：（kJ/kg）因节流损失，所以节流后的初压：MPa，又由于节流过程焓值不变，图2进汽节流过程示意图所以节流后的焓值kJ/kg，对应的理想排汽焓：kJ/kg此时的汽轮机理想焓降：(kJ/kg)所以节流造成的理想焓降减少为：(kJ/kg6．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量kg/s，平均直径m，动叶高度mm，叶轮轮毂直径m，轴端轴封直径m，喷嘴后的蒸汽压力MPa，动叶后的蒸汽压力MPa。根据级的计算，已知其速度三角形为：m/s，，，m/s，，m/s。解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：==4074（N）（2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似）：==2173（N）（3)蒸汽作用在轴封上的作用力：（N）故总的轴向推力为：（N）7．某机组在最大工况下通过的蒸汽流量T/h，此时计算得到作用在动叶上的轴向推力N，作用在叶轮上的轴向推力N,作用在各凸肩上的轴向推力N，机组轴向推力轴承共装有10个瓦块，每块面积，轴承工作面能承受的最大压力为，要求的安全系数为~。解：机组总的轴向推力：（N）推力轴承瓦块上所承受的压力为：由已知得，轴承工作面最大能承受的压力。所以其轴承安全系数为：>,故此推力瓦工作是安全的。8．一台多缸凝汽式汽轮机如图所示，推力轴承位于高、中压缸之间，它共有10个瓦块，每块面积。最大工况下动叶轴向力为：高压部分N，中低压部分N；叶轮上的轴向力：高压部分N，中低压部分N；转子凸肩与轴封凸肩上的总轴向推力：高压缸侧N，中低压部分N。轴承工作面最大能承受的压力N/cm2，中低压部分N，试判断推力瓦工作的安全性。（要求的安全系数为∽）。高压缸高压缸轴承中低压缸低压缸轴承轴承图某汽轮机汽缸分布图解：轴向推力以高压侧指向低压侧为正，则总的轴向推力为：=（N）推力轴承瓦块上所承受的压力为：由已知得，轴承工作面最大能承受的压力。所以其轴承安全系数为：>故此推力瓦工作是安全的。已知某汽轮机为10级，级数为无穷大时的重热系数为，求该汽轮机的重热系数。(5分)已知某汽轮机为12级，重热系数为,求级数为无穷大时的重热系数。（5分）汽轮机某轴封前后的压力比为，轴封的齿数为10，判断该轴封是否达到临界状态。（5分）汽轮机某轴封前后的压力比为，轴封漏气已达到临界状态，该轴封的齿数最多不会超过多少个。（5分）汽轮机在变动功况下的工作一、单项选择题1.背压式汽轮机和调整抽汽式汽轮机的共同点包括下列哪几项 【C】A.排汽压力大于1个大气压 B.有冷源损失C.能供电和供热 D.没有凝汽器当汽轮机动叶中流动达到临界状态时，通过该级的流量（）。A.仅与动叶前滞止压力成正比；B.仅与动叶前实际压力成正比；和B。2、汽轮机级在临界状态下工作时，其流量（）。A.与级前压力成正比；B.与级后压力成正比；和B。3、汽轮机级内流动未达到临界状态时，通过级的流量（）。A.仅与级的初参数有关；B.仅与级的级后参数有关；和B。4、汽轮机级组在临界状态下工作时，级组中各级流量（）。A.与级组前压力成正比；B.与级组后压力成正比；C.与级组临界压力成正比；5、多级汽轮机变工况计算时常用到弗留格尔公式。它反映了（）。A.流量与级组前压力的唯一关系；B.流量与级组后压力的唯一关系；C.流量与级组前后压力均有关。6、对于凝汽式汽轮机，若级组所取级数较多时，各级流量（）。A.仅与级组前压力成正比；B.仅与各级前压力成正比；、B成立的条件是工况应为临界工况；7、喷嘴调节在工况变动时，调节汽室中温度变化较大，从而引起较大的热应力，常常成为限制级组迅速改变负荷的重要因素。调节级动叶最危险的工况发生在（）。A.最大负荷；B.第一调节阀刚全开时的负荷；C.设计工况时的负荷。8、变工况时，当级的焓降增加时，动叶进口角（）A.不变；B.增大；C.减小。9、变工况时，当级的焓降减小时，动叶进口角（）A.不变；B.增大；C.减小。二、判断题节流调节的节流效率随机组背压的降低而提高，随负荷的减少而降低，因此背压式汽轮机不宜采用节流调节。（）节流调节的节流效率随机组背压的降低而增加，随负荷的减小而减小，因此承担基本负荷的凝汽式机组汽轮机较适宜采用节流调节。（）三、填空题1.滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力滑动，主汽温度基本不变。2.负荷变化时，采用滑压运行于采用定压喷嘴调节方式相比，调节级后各级温度变化很小，因而热应力很小。3.凝汽式汽轮机中间级，流量变化时级的理想比焓降不变，反动度不变。背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降增大，反动度降低。4.汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失少，效率高。5.两种配汽方式，汽轮机带高负荷时，宜采用喷嘴配汽，低负荷时宜采用节流配汽。6.节流配汽凝汽式汽轮机，全机轴向推力与流量成正比。四、名词解释1.凝汽器的极限真空答：凝汽器真空达到末级动叶膨胀极限压力下的真空时，该真空称为凝汽器的极限真空。2.滑压运行答：汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。3.汽耗微增率答：每增加单位功率需多增加的汽耗量。4.汽轮机的工况图答：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。5.级的临界工况答：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。6.级的亚临界工况答：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度。7.级组的临界工况答：级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。8.汽轮机的变工况答：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。9.阀点答：阀门全开的状态点，汽流节流损失最小，流动效率最高的工况点。10.节流配汽答：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式。缩放喷嘴的膨胀度。缩放喷嘴的极限压力。冲角。正冲角。负冲角。节流调节喷嘴调节五、简答题11.说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点答：喷嘴配汽是依靠几个调门控制相应的调节级喷嘴来调节汽轮机的进汽量。这种配汽方式具有如下特点：部分进汽，e﹤1,满负荷时，仍存在部分进汽，所以效率比节流配汽低；部分负荷时，只有那个部分开启的调节汽门中蒸汽节流较大，而其余全开汽门中的蒸汽节流已减小到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高，12.绘图说明最简单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13.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。答：弗留格尔公式为：。使用条件为：保持设计工况和变工况下通汽面积不变。若由于其他原因，使通汽面积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。14.何种工况为调节级的最危险工况，为什么答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。当只有在上述情况下，不仅⊿htI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。15.简述汽轮机初压不变，初温变化对汽轮机经济性和安全性的影响在其他参数不变的情况下并说明汽轮机初压升高时，为什么说末级叶片危险性最大答：初温不变，初压升高过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调节汽门、导管等承压部件内部应力增大。若调节汽门开度不变，则除压升高，致使新汽比容减小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大，流量增大时末级叶片的比焓降增大的更多，而叶片的受力正比于流量和比焓降之积，故此时末级运行安全性危险。同时，流量增大还将使轴向推力增大。16.分析说明汽轮机某一中间级在理想焓降减小时其反动度的变化情况。答：级的反动度变化主要是速比变化引起的，固定转速汽轮机圆周速度不变，此时反动度随级的比焓降变化。（如图）当比焓降减小即速比增大时，,减为，动叶进口实际有效相对速度为,若反动度不变，则；在喷嘴出口面积和动叶出口面积不变的情况下，喷嘴叶栅中以流出的汽流，来不及以的速度流出动叶栅，在动叶汽道内形成阻塞，造成动叶汽道与叶栅轴向间隙中压力升高，使反动度增大，从而使减小，增大，减轻动叶栅汽道的阻塞。WW1uC1C11W11’W11当比焓降增大时，则有，故由上可知反动度降低。17.用h-s图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方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行说明。曲线A1B1C1、A1B2C2是定压运行机组100%设计工况和75%设计负荷的热力过程线，曲线A1D1、A2D2为滑压运行相应工况热力过程线。由图可见，定压运行时排汽温度下降近60度，表明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，灵活性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增强了机组调峰的灵活性和安全性。sshA1A2D1D2C2C1B1B2P0t=5400t=3200t=262018.某背压式汽轮机才用喷嘴调节方式，其流量由设计工况增加，排汽压力近似不变，变工况前后为亚临界状态，请定性填写下表（只需填写增、减、基本不变）P2/p0⊿htxaΩmηi调节级中间级末几级19.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，各中间级焓降基本不变，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，末级不遵循此规律，调节级的轴向推力也是随部分进汽度而改变的，且最大负荷时，轴向推力最大，但调节级和末级其轴向推力在总推力中所占比例较小，一般忽略，认为凝汽式汽轮机总轴向推力与流量成正比，且最大负荷时轴向推力最大。20．渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差别答：缩放喷嘴与渐缩喷嘴的本质区别，是它的临界截面与出口截面不同，且缩放喷嘴设计工况下背压低于临界压力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面处理想速度等于音速。缩放喷嘴的变工况与渐缩喷嘴的差别是：当出口压力大于设计工况下背压时，在喷嘴出口截面或喷嘴渐扩部分将产生冲波，速度系数大大降低。另外，对应临界流量的压力比小于临界压力比。21．为什么可以利用研究喷嘴变工况特性的结果分析动叶栅变工况特性答：动叶栅为渐缩流道，压力比都用滞止压力比，渐缩喷嘴蒸汽参数与流量的特性完全可适用于动叶栅，所不同的是研究动叶栅变工况时，应使用相对速度w。22．采用喷嘴调节的汽轮机进汽量减小时，各类级的理想焓降如何变化反动度、速度比、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节级、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。汽轮机级的理想焓降是级前温度和级的压力比的函数，在工况变化范围不大时，中间级的级前蒸汽温度基本不变。此时级内蒸汽的理想焓降不变，级的速度比和反动度也不变，故级效率不变。随着工况变化范围增大，压力最低的中间级前蒸汽温度开始变化，并逐渐向前推移。当流量减小，级前蒸汽温度降低，中间级的理想焓降减小，其速度比和反动度