《汽輪機原理》習(xí)題及答案

1、汽輪機原理目 錄第一章 汽輪機級的工作原理 第二章 多級汽輪機 第三章 汽輪機在變動工況下的工作 第四章 汽輪機的凝汽設(shè)備 第五章 汽輪機零件強度與振動第六章 汽輪機調(diào)節(jié)模擬試題一模擬試題二參考答案第一章 汽輪機級的工作原理一、單項選擇題1.汽輪機的級是由_組成的。 【 C 】 A. 隔板+噴嘴B. 汽缸+轉(zhuǎn)子 C. 噴嘴+動葉D. 主軸+葉輪 2.當(dāng)噴嘴的壓力比n大于臨界壓力比cr時，則噴嘴的出口蒸汽流速C1【 A 】A. C1<CcrB. C1 =CcrC. C1>CcrD. C1Ccr 3.當(dāng)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

2、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Ccr 4.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(zhuǎn)對外做功的有效力是_。 【 C 】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u 【 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

3、腐蝕最嚴(yán)重的部位是： 【 A 】A. 動葉頂部背弧處B. 動葉頂部內(nèi)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(cè)加裝護罩裝置9.火力發(fā)電廠汽輪機的主要任務(wù)是： 【 B 】 A. 將熱能轉(zhuǎn)化成電能B. 將熱能轉(zhuǎn)化成機械能C. 將電能轉(zhuǎn)化成機械能D. 將機械能轉(zhuǎn)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

4、級的滯止理想焓降為40 kJ/kg，該級的反動度為0.187，則噴嘴出口的理想汽流速度為【 D 】A. 8 m/sB. 122 m/sC. 161 m/s D. 255 m/s 12.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(guān)系?！?B 】A. P1P2B. P1P2C. P1P2D. P1=0.5P214.工作段弧長為1037mm，平均直徑1100 mm，該級的部分

5、進汽度: 【 A 】A. 0.3 B. 0.5 C. 0.66D. 115.汽機中反動度為0.5 的級被稱為： 【 D 】A. 純沖動級B. 帶反動度的沖動級C. 復(fù)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30 kJ/kg，則蒸汽在動葉通道中的理想焓降為：【 C 】A. 0 kJ/kgB. 15 kJ/kgC. 30 kJ/kgD. 45 kJ/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(shè)噴嘴前的蒸汽滯止焓為3350 k

6、J/kg，噴嘴出口蒸汽理想比焓值為3304.4 kJ/kg，則噴嘴實際出口速度為【 A 】A. 9.5 m/sB. 81.3 m/sC. 81.9 m/sD. 320 m/s19.關(guān)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(guān)B噴嘴臨界流量只與噴嘴終參數(shù)有關(guān)C噴嘴臨界流量與噴嘴壓力比有關(guān)D. 噴嘴臨界流量既與噴嘴初參數(shù)有關(guān)，也與噴嘴終參數(shù)有關(guān)20.反動級中，若噴嘴出口汽流角=15°，當(dāng)速比取下列哪個值時，該級的輪周效率最高?！?D 】A. 0.24B. 0.48 C. 0.6D. 0.96621.在噴嘴出口方向角和圓周

7、速度相等時，純沖動級和反動級在最佳速比下所能承擔(dān)的焓降之比為【 B 】A. 1：2B. 2：1C. 1：1D. 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(fēng)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(fù)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(fù)速級D. 反動級26.蒸汽在噴嘴斜切部分膨脹的條

8、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(fù)速級30.在汽輪機工作過程中，下列哪些部件是靜止不動的

9、？ 【 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 】 A. 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(nèi)能量轉(zhuǎn)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crC. 其葉片前后的壓力比crD. 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 】 A 0 B 0.3 C 0.5 D 0.5二、填空

10、題1.汽輪機級內(nèi)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(fēng) 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(yīng)采用 反動級 。7.輪周損失包括： 噴嘴損失 、 動葉損失 、 余速損失 。三、簡答題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

11、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(zhuǎn)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?fàn)顟B(tài)，其對應(yīng)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(nèi)效率答：級的相對內(nèi)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?jǐn)U大，斜切部分達到極限膨脹時噴嘴出口所對應(yīng)的壓力。9級的反動度答：動葉的理想

12、比焓降與級的理想比焓降的比值。表示蒸汽在動葉通道內(nèi)膨脹程度大小的指標(biāo)。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(yīng)的動能在該級內(nèi)不能轉(zhuǎn)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。17沖動級和反動級的

13、做功原理有何不同？在相等直徑和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化同時有部分熱能轉(zhuǎn)化成動能。在同等直徑和轉(zhuǎn)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(nèi)和低壓級內(nèi)主要包括哪幾項損失？ 答：高壓級內(nèi)：葉高損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失、扇形損失、漏氣損失

14、、葉輪摩擦損失等；低壓級內(nèi)：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(zhuǎn)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(zhuǎn)，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉(zhuǎn)化為了機械功。20汽輪機級內(nèi)有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？答：汽輪機級內(nèi)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

15、汽在噴嘴葉柵內(nèi)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(nèi)流動時，因摩擦而產(chǎn)生損失。 （3）余速損失：當(dāng)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(dāng)蒸汽流動時，在端面附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內(nèi)，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(nèi)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(dāng)葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高變化，葉片

16、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(shè)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(zhuǎn)時，輪面與其兩側(cè)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(zhuǎn)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(cè)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

17、鼓風(fēng)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(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。當(dāng)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(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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

18、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(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)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(zhuǎn)，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當(dāng)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

19、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(zhuǎn)換，通過動葉將動能轉(zhuǎn)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)向作用。（2）當(dāng)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

20、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(zhuǎn)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m=0，則其輪周效率可表示為：u=2葉型選定后，、1、1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(dāng)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

21、應(yīng)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(dān)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(dān)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(fù)速級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)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(fù)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(dǎo)向葉柵，其方向與第二列動

22、葉進汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。 作功能力：復(fù)速級最大，沖動級次之，反動級最小； 效率：反動級最大，沖動級次之，復(fù)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：C2P2P0 C0C11P1 反動級： C1 P0C0P1C2P227減小汽輪機中漏氣損失的措施。答：為了減小漏氣損失，應(yīng)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(zhuǎn)，蒸汽進入動葉的速度相對于不同的坐標(biāo)系有絕對速度和相

23、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(guān)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(dāng)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(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。31汽輪機的調(diào)節(jié)級為什么要采用部分進汽？如何選擇

24、合適的部分進汽度？答：在汽輪機的調(diào)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(yīng)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(nèi)能量轉(zhuǎn)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(fù)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

25、。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p1 = p2；Dhb =0；m=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；DhnDhb0.5Dht；m=0.5。（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；Dhn >Dhb >0；m=0.050.35。（4）復(fù)速級：復(fù)速級

26、有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)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(dǎo)葉中也進行適當(dāng)?shù)呐蛎?。由于?fù)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(dāng)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(zhì)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(dāng)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(dāng)動葉流道

27、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(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點。答：蒸汽在汽輪機級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽堋膰娮烊~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(zhuǎn)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(zhuǎn)換。由上

28、述可知，汽輪機中的能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)橥苿尤~輪旋轉(zhuǎn)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(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機的內(nèi)部損失，一類是汽輪機的外部損失。汽輪機的內(nèi)部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進行能量轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)的有效

29、焓降與其在汽輪機內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機的相對內(nèi)效率。一公斤蒸汽在級內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其參與能量轉(zhuǎn)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。四、計算題1已知汽輪機某純沖動級噴嘴進口蒸汽的焓值為3369.3 kJ/kg，初速度c0 = 50 m/s，噴嘴出口蒸汽的實際速度為c1 = 470.21 m/s，速度系數(shù)= 0.97，本級的余速未被下一級利用，該級內(nèi)功率為Pi = 1227.2 kW，流量D1 = 47 T/h，求：（1）噴

30、嘴損失為多少? （2）噴嘴出口蒸汽的實際焓？（3）該級的相對內(nèi)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(nèi)效率：2某沖動級級前壓力p0=0.35MPa，級前溫度t0=169°C, 噴嘴后壓力p1=0.25MPa, 級后壓力p2=0.56MPa, 噴嘴理想焓降h n =47.4kJ/kg, 噴嘴損失h n t=3.21kJ/kg, 動葉理想焓降h b =13.4kJ/kg, 動葉損失h b t =1.34kJ/kg, 級的理想焓降h t=60.8kJ/kg，初始動能hc0=0，余速動能h c 2=2.09kJ/kg, 其他各種損失h=2.05 kJ/kg

31、。計算：（1）計算級的反動度m（2）若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)1=0.97，計算級的相對內(nèi)效率r i。解：級的反動度m=hb/ht=13.4/60.8=0.22 級的相對內(nèi)效率ri=(ht-hn-hb-hc2-h)/(ht-1×hc2)=0.92 3某反動級理想焓降ht=62.1kJ/kg，初始動能hc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若噴嘴損失hn=5.6kJ/kg, 動葉損失hb=3.4kJ/kg，余速損失hc2=3.5kJ/kg，余速利用系數(shù)1=0.5，計算該級的輪周功率和輪周效率。解：級的輪周有效焓降 hu=ht*-hn-hb-hc2 =62.1+1

32、.85.63.43.5 =51.4kJ/kg輪周功率Pu=G×hu=4.8×51.4=246.7kW輪周效率u=hu/E 0=hu/(h t*1×h c2)=51.4/（62.1+1.80.5×0.35）= 82.7%4某級蒸汽的理想焓降為ht = 76 kJ/kg，蒸汽進入噴嘴的初速度為 c0 = 70 m/s，噴嘴出口方向角1 =18°，反動度為m = 0.2，動葉出汽角2 = 16°，動葉的平均直徑為dm = 1080 mm，轉(zhuǎn)速n = 3000 r/min，噴嘴的速度系數(shù) = 0.95，動葉的速度系數(shù) = 0.94，求：(1)

33、 動葉出口汽流的絕對速度c2 (2) 動葉出口汽流的方向角2 (3) 繪出動葉進出口蒸汽的速度三角形。解：=76 + 0.5×702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg336.57 m/s169.56 m/s182.97 m/s=28.64o 0.2×78.45=15.69 kJ/kg=239.39 m/s121.69 m/sw1w2c2c1uub2b1a2a170.54° 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84.3 kJ/kg，初始動能1.8 kJ/kg，反動度0.04，噴嘴速度系數(shù)= 0.96，動葉速度系數(shù)= 0.

34、96，圓周速度為171.8 m/s，噴嘴出口角1 = 15°，動葉出口角2 =13°，蒸汽流量G = 4.8 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 = 171.8 m/s kJ/kg m/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=3256 kJ/kg，噴嘴速度系數(shù)=0.97。試計算(1) 噴嘴前蒸汽滯止焓(2) 噴嘴出口實際速度解：（1）噴嘴進口動能：hc0

35、 = c02/2 = 702/2 = 2450（J/kg）= 2.45 kJ/kg噴嘴前蒸汽滯止焓：h0*=h0+hc0 =3336+2.45=3338.5(kJ/kg)(2) 噴嘴出口實際速度：7某沖動級級前壓力p0=0.35MPa，級前溫度t0=169°C, 噴嘴后壓力p1=0.25MPa, 級后壓力p2=0.56MPa, 噴嘴理想焓降hn =47.4kJ/kg, 噴嘴損失hnt=3.21kJ/kg, 動葉理想焓降hb =13.4kJ/kg, 動葉損失hbt =1.34kJ/kg, 級的理想焓降ht=60.8kJ/kg，初始動能hc0=0，余速動能hc2=2.09kJ/kg, 其

36、他各種損失h=2.05 kJ/kg。計算：（1） 計算級的反動度m（2） 若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)1=0.97，計算級的相對內(nèi)效率ri。解：級的反動度m=hb/ht=13.4/60.8=0.22 級的相對內(nèi)效率ri=(ht-hn-hb-hc2-h)/(ht-1×hc2)=0.92 8凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)：P0=8.83 MPa，溫度t 0=530，汽輪機排汽壓力Pc=0.0034 MPa，全機理想焓降H t = 1450 kJ/kg，其中調(diào)節(jié)級理想焓降h tI = 209.3 kJ/kg，調(diào)節(jié)級相對內(nèi)效率Iri=0.5其余各級平均相對內(nèi)效率IIri=0.85。假定發(fā)電機效

37、率g=0.98，機械效率m=0.99。試求：(1) 該級組的相對內(nèi)效率。(2) 該機組的汽耗率。 (3) 在hs(焓熵)圖上繪出該機組的熱力過程線。解：（1）因為調(diào)節(jié)級效率Iri=0.5=h iIh tI 所以調(diào)節(jié)級有效焓降：h iI=0.5×h tI=104.65 kJ/kg 其余各級的有效焓降：HiII=IIri×HtII 其中：H tII=H th tI=1450209.3=1240.7 kJ/kg HiII=IIri×HtII =0.85×1240.7=1054.6 kJ/kghsh tIHtIIt 0=530P0=8.83 MPaPc=0.00

38、34 MPa故整機的相對內(nèi)效率： ri=（hiI +HiII）H t= 1159.251450 = 79.9 %（2）機組的汽耗率：d = 3600(H t·ri·g·m) = 3600（1124.7）= 3.2 kgkW.（3）熱力過程線 見右圖。9已知某級級前蒸汽入口速度C0=0.0 m/s，級的理想焓降h t=78.0kJ/kg，級的反動度=0.3，1=12°，2=18°，圓周速度u=178m/s, 噴嘴速度系數(shù)=0.97，動葉速度系數(shù)=0.9，余速利用系數(shù)0=1.0。（1） 計算動葉進出口汽流絕對速度及相對速度。（2） 畫出動葉進出口速

39、度三角形。（3） 畫出該級熱力過程線并標(biāo)注各符號。解: (1) =（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg m/s m/s =149.4m/s =194.7 m/s =55.1m/s (2) 動葉進出口速度三角形： W2C1uuC2W1 P0(3) 該級熱力過程線：sh P1P210已知某級G=30Kg/s，c0=0.0，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=62.5m/s，軸向排汽(2=900),噴嘴和動葉速度系數(shù)分別為=0.95，=0.88，汽輪機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/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（0=

40、0，1=0.9）。（3）作出該級的熱力過程線并標(biāo)出各量。解：47.56 KJ/Kg KJ/Kg （1） （2）=144 m/s =160 噴嘴損失為：=4.64 KJ/Kg 動葉損失為： KJ/Kg 余速損失為：1.95 KJ/Kg 輪周損失為：4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg 輪周力為： Fu=851N（3）熱力過程線為：sP1P2h11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=0.97, =0.94，試計算該級的反動度。 解： =40.187 KJ/Kg =23.78 KJ/K

41、g =16.1 KJ/Kg 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(shè)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

42、機理想比焓降為1200kJ/kg，各級的理想比焓降之和為1242kJ/kg，則重?zé)嵯禂?shù)為【 D 】A. 0.5%B. 1.5%C. 2.5%D. 3.5% 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(nèi)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(zhuǎn)換效率的指標(biāo)為 【 C 】A. 循環(huán)熱效率B. 汽耗率C. 汽輪機相對內(nèi)效率D. 汽輪機絕對內(nèi)效率9.在多級汽輪機中重?zé)嵯禂?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

43、失越大D. 排汽阻力損失越大10.關(guān)于多級汽輪機的重?zé)岈F(xiàn)象，下列哪些說法是不正確的？【 A 】A. 設(shè)法增大重?zé)嵯禂?shù)，可以提高多級汽輪機的內(nèi)效率B. 重?zé)岈F(xiàn)象是從前面各級損失中回收的一小部分熱能C. 重?zé)岈F(xiàn)象使得多級汽輪機的理想焓降有所增加D. 重?zé)岈F(xiàn)象使機組的相對內(nèi)效率大于各級的平均相對內(nèi)效率11.哪些指標(biāo)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. 機械效率二、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=130.2 T/h，得到作用在動葉上的軸向推力Fz1=1

44、04339 N，作用在葉輪上的軸向推力Fz2=56859 N, 作用在各凸肩上的軸向推力Fz3=-93901 N，則機組總的軸向推力為 67297N 3.在多級汽輪機中，全機理想比焓降為1200 kJ/kg，各級的理想焓降之和為1230 kJ/kg ，則重?zé)嵯禂?shù)為 2.5% 。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(nèi)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(chǔ)來衡量設(shè)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(zhǔn)來衡量的效率為 絕對效率 。7.汽輪機機械效率

45、的表達式為 m = pe/pi 8.若應(yīng)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 。 三、簡答題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)1kW.h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(zhuǎn)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(nèi)效率

46、答：蒸汽實際比焓降與理想比焓降之比。6.汽輪機的絕對內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)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(gòu)的阻力損失答：由于蒸汽在汽輪機進汽機構(gòu)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(gòu)的阻

47、力損失。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(zhuǎn)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：（1） 平衡活塞法；（2） 對置布置法；（3） 葉輪上開平衡孔；（4） 采用推力軸承。12.大功率汽輪機為什么都設(shè)計成多級汽輪機？在h-s圖上說明什么是多級汽輪機的重?zé)岈F(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(nèi)效率相對較

48、高；多級汽輪機單位功率的投資大大減小。（2）如下圖： 32154P3T2T1P2P113.何為汽輪機的進汽機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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。hs節(jié)流損失t 0P0PcPcP0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?zé)岈F(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?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)？ 答：所謂多級汽輪機的重?zé)岈F(xiàn)象，也就是說在多級汽輪機