--熱能工程與動力類專業(yè)知識點--汽輪機原理知識點講義整理

1、汽輪機原理知識點汽輪機級的工作原理沖動級和反動級的做功原理有何不同？在相等直徑和轉速的情況下，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化同時有部分熱能轉化成動能。在同等直徑和轉速的情況下，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

2、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。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，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉化為了機械功。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

3、成這些損失的原因： （1）噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(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。當葉片

4、為直葉片時，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，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：葉輪在高速旋轉時，輪面與其兩側的蒸汽發(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

5、輪摩擦損失。 （7）部分進汽損失：它由鼓風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，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風損失。當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動部分組成，動靜

6、部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時，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，因其質量比蒸汽的質量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當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，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴就四處飛濺

7、，擾亂主流，進一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這些損失稱為濕汽損失。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換，通過動葉將動能轉化為機械功。據(jù)噴嘴斜切部分截面積變化圖，請說明：（1）當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，只起導向作用。（2）當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

8、，速度為臨界速度。且蒸汽在斜切部分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，且氣流的方向偏轉一個角度。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，當余速損失取最小時，輪周效率最大。什么

9、是汽輪機的最佳速比？并應用最佳速度比公式分析，為什么在圓周速度相同的情況下，反動級能承擔的焓降或做功能力比純沖動級??？ 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，反動級能承擔的焓降或做功能力比純沖動級小。簡述蒸汽在軸流式汽輪機的沖動級、反動級和復速級內(nèi)的能量轉換特點，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向葉柵

10、，其方向與第二列動葉進汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。 作功能力：復速級最大，沖動級次之，反動級最??； 效率：反動級最大，沖動級次之，復速級最小。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 P0C0P1C2P2減小汽輪機中漏氣損失的措施。答：為了減小漏氣損失，應盡量減小徑向間隙，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。什么是動葉的速度三角形？答：由于動葉以圓周速度旋轉，蒸汽進入動葉的速度相對于不同的坐標系有絕對速

11、度和相對速度之分，表示動葉進出口圓周速度、絕對速度和相對速度的相互關系的三角形叫做動葉的速度三角形。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。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壓差就越小，漏汽量也就越小。汽輪機的調節(jié)級為什么要采用部分進汽？如何選擇合適的

12、部分進汽度？答：在汽輪機的調節(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，應該是使部分進汽損失和葉高損失之和最小。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。它僅利用

13、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）復速級：復速級有兩列動葉

14、，現(xiàn)代的復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，在兩列動葉和導葉中也進行適當?shù)呐蛎洝Ｓ捎趶退偌壊捎昧藘闪袆尤~柵，其作功能力要比單列沖動級大。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。當動葉流道為漸縮形，且動

15、葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受反擊力作用。說明沖擊式汽輪機級的工作原理和級內(nèi)能量轉換過程及特點。答：蒸汽在汽輪機級內(nèi)的能量轉換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉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變?yōu)檎羝膭幽?。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，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換。由上述可知，汽輪機中的

16、能量轉換經(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變?yōu)橥苿尤~輪旋轉機械功，通過汽輪機軸對外輸出。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。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)的有效焓降與其在汽輪機內(nèi)的理想焓

17、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)轉換的輪周功和其參與能量轉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。多級汽輪機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

18、塞法；（2） 對置布置法；（3） 葉輪上開平衡孔；（4） 采用推力軸承。大功率汽輪機為什么都設計成多級汽輪機？在h-s圖上說明什么是多級汽輪機的重熱現(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)效率相對較高；多級汽輪機單位功率的投資大大減小。（2）如下圖： 32154P3T2T1P2P1何為汽輪機的進汽機構節(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

19、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，這就是重熱現(xiàn)象。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。何為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象和重熱系數(shù)？ 答：所謂多級汽輪機的重熱現(xiàn)

20、象，也就是說在多級汽輪機中，前面各級所損失的能量可以部分在以后各級中被利用的現(xiàn)象。因重熱現(xiàn)象而增加的理想焓降占汽輪機理想焓降的百分比，稱為多級汽輪機的重熱系數(shù)。說明汽輪機軸封間隙過大或過小對汽輪機分別產(chǎn)生什么影響？答：減小軸封漏氣間隙，可以減小漏氣，提高機組效率。但是，軸封間隙又不能太小，以免轉子和靜子受熱或振動引起徑向變形不一致時，汽封片與主軸之間發(fā)生摩擦，造成局部發(fā)熱和變形。什么叫余速利用？余速在什么情況下可被全部利用？答：蒸汽從上一級動葉柵流出所攜帶的動能，進入下一級參加能量轉換，稱為余速利用。如果相鄰兩級的直徑相近，均為全周進汽，級間無回熱抽汽，且在下一級進口又無撞擊損失，則上一級的余

21、速就可全部被下一級利用，否則只能部分被利用。當上一級的余速被利用的份額較小時，視為余速不能被利用。汽輪機在變動功況下的工作說明汽輪機噴嘴配汽方式的特點答：噴嘴配汽是依靠幾個調門控制相應的調節(jié)級噴嘴來調節(jié)汽輪機的進汽量。 這種配汽方式具有如下特點：部分進汽，e1,滿負荷時，仍存在部分進汽，所以效率比節(jié)流配汽低；部分負荷時，只有那個部分開啟的調節(jié)汽門中蒸汽節(jié)流較大，而其余全開汽門中的蒸汽節(jié)流已減小到最小，故定壓運行時的噴嘴配汽與節(jié)流配汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，繪圖說明最簡單的發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖并說明各主要設備的作用？ 答：1鍋爐；2汽輪機；3發(fā)電機；4凝汽器；5給水泵寫出分析汽輪機變工況運

22、行的弗里格爾公式，并說明其使用的條件。答：弗留格爾公式為：。使用條件為：保持設計工況和變工況下通汽面積不變。若由于其他原因，使通汽面積發(fā)生改變時應進行修正；同一工況下，各級的流量相等或成相同的比例關系；流過各級的汽流為一股均質流（調節(jié)級不能包括在級組內(nèi)）。何種工況為調節(jié)級的最危險工況，為什么？ 答：調節(jié)級最危險工況為：第一調節(jié)汽門全開，而其他調節(jié)汽門全關的情況。當只有在上述情況下，不僅htI最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴嘴前壓力等于調節(jié)汽門全開時第一級前壓力情況下的臨界流量，是第一噴嘴的最大流量，這段流量集中在第一噴嘴后的少數(shù)動葉上，使每片動葉分攤的蒸汽流量最大。動葉的蒸汽作用力正比

23、于流量和比焓降之積，因此此時調節(jié)級受力最大，是最危險工況。簡述汽輪機初壓不變，初溫變化對汽輪機經(jīng)濟性和安全性的影響在其他參數(shù)不變的情況下并說明汽輪機初壓升高時，為什么說末級葉片危險性最大？答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調節(jié)汽門、導管等承壓部件內(nèi)部應力增大。若調節(jié)汽門開度不變，則除壓升高，致使新汽比容減小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各級葉片的受力正比于流量而增大，流量增大時末級葉片的比焓降增大的更多，而葉片的受力正比于流量和比焓降之積，故此時末級運行安全性危險。同時，流量增大還將使軸向推力增大。分析說明汽輪機某一中間級在理想焓降減小時其反動度的變化情況。答：級的

24、反動度變化主要是速比變化引起的，固定轉速汽輪機圓周速度不變，此時反動度隨級的比焓降變化。 （如圖）當比焓降減小即速比增大時，,減為，動葉進口實際有效相對速度為,若反動度不變，則；在噴嘴出口面積和動葉出口面積不變的情況下，噴嘴葉柵中以流出的汽流，來不及以的速度流出動葉柵，在動葉汽道內(nèi)形成阻塞，造成動葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動度增大，從而使減小，增大，減輕動葉柵汽道的阻塞。 W1uC1C11W11W11當比焓降增大時，則有，故由上可知反動度降低。用h-s圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運行與滑壓運行哪一種運行方式對變負荷的適應性好。答：如圖：以高壓缸在設計工況和75%設計負荷的熱力

25、過程線為例進行說明。曲線A1B1C1、A1B2C2是定壓運行機組100%設計工況和75%設計負荷的熱力過程線，曲線A1D1、A2D2為滑壓運行相應工況熱力過程線。由圖可見，定壓運行時排汽溫度下降近60度，表明高壓缸各級的溫度變化較大，熱應力和熱變形較大，負荷變化時，靈活性和安全性較差；滑壓運行下，排氣溫度保持在320度左右，即負荷變化時，高壓缸熱應力和熱變形很小，從而增強了機組調峰的靈活性和安全性。 shA1A2D1D2C2C1B1B2P0t=5400t=3200t=2620分別指出凝汽式汽輪機和背壓式汽輪機的軸向推力隨負荷的變化規(guī)律。答：對于凝汽式汽輪機，負荷即流量變化時，各中間級焓降基本不

26、變，因而反動度不變，各級前后壓差與流量程正比，即汽輪機軸向推力與流量成正比；同時，末級不遵循此規(guī)律，調節(jié)級的軸向推力也是隨部分進汽度而改變的，且最大負荷時，軸向推力最大，但調節(jié)級和末級其軸向推力在總推力中所占比例較小，一般忽略，認為凝汽式汽輪機總軸向推力與流量成正比，且最大負荷時軸向推力最大。漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差別？答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設計工況下背壓低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面處理想速度等于音速。縮放噴嘴的變工況與漸縮噴嘴的差別是：當出口壓力大于設計工況下背壓時，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴部分將產(chǎn)生沖波，速

27、度系數(shù)大大降低。另外，對應臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結果分析動葉柵變工況特性？答：動葉柵為漸縮流道，壓力比都用滯止壓力比，漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特性完全可適用于動葉柵，所不同的是研究動葉柵變工況時，應使用相對速度w。采用噴嘴調節(jié)的汽輪機進汽量減小時，各類級的理想焓降如何變化？反動度、速度比、級效率如何變化？答：當汽輪機的工況變化時，按各級在工況變化時的特點通常級分為調節(jié)級、中間級和末級組三類。 （1）中間級：在工況變化時，壓力比不變是中間級的特點。汽輪機級的理想焓降是級前溫度和級的壓力比的函數(shù)，在工況變化范圍不大時，中間級的級前蒸汽溫度基本不變。此時級

28、內(nèi)蒸汽的理想焓降不變，級的速度比和反動度也不變，故級效率不變。隨著工況變化范圍增大，壓力最低的中間級前蒸汽溫度開始變化，并逐漸向前推移。當流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的理想焓降減小，其速度比和反動度相應增大。由于設計工況級的速度比為最佳值，級內(nèi)效率最高，當速度比偏離最佳值時，級內(nèi)效率降低。而且速度比偏離最佳值愈遠，級內(nèi)效率愈低。（2）末級組：其特點是級前蒸汽壓力與其流量的關系不能簡化為正比關系，且級組內(nèi)級數(shù)較少。由于在工況變化流量下降時，汽輪機的排汽壓力變化不大，級前壓力減小較多。且變工況前級組前后的壓力差越大，級前壓力降低的多，級后壓力降低的少。此時級的壓力比增大，級內(nèi)理想焓降減小，而

29、且末級的壓力比和理想焓降變化最大。級的速度比和反動度隨理想焓降的減小而增大，速度比偏離最佳值，級效率相應降低。（3）調節(jié)級：調節(jié)級前后壓力比隨流量的改變而改變，其理想焓降亦隨之變化。當汽輪機流量減小時，調節(jié)級的壓力比逐漸減小，調節(jié)級焓降逐漸增大。在第一調節(jié)閥全開而第二調節(jié)閥剛要開啟時，級的壓力比最小，故此時調節(jié)級理想焓降達到最大值。級的理想焓降增大，其速度比和反動度隨之減小，速度比偏離最佳值，級效率相應降低。主蒸汽壓力變化，對機組安全經(jīng)濟運行有何影響？答：在初壓變化時，若保持調節(jié)閥開度不變，此時除少數(shù)低壓級之外，絕大多數(shù)級內(nèi)蒸汽的理想焓降不變，故汽輪機的效率基本保持不變，但其進汽量將隨之改變。

30、對于凝汽式機組或某一級葉柵為臨界狀態(tài)的機組，其進汽量與初壓的變化成正比，由于此時汽輪機內(nèi)蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大，機組功率的相對變化大于機組進汽量的相對變化。對于不同背壓的級組，背壓越高，初壓改變對功率的影響越大。當主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時，蒸汽的初焓減??；此時進汽流量增加，回熱抽汽壓力升高，給水溫度隨之升高，給水在鍋爐中的焓升減小，一公斤蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。此時進汽量雖增大，但由于進汽量的相對變化小于機組功率的相對變化，故熱耗率相應減小，經(jīng)濟性提高，反之亦然。采用噴嘴調節(jié)的機組，初壓改變時保持功率不變。當初壓增加時，一個調節(jié)閥關小，其節(jié)流損失增大，故汽輪機的內(nèi)效率略有降低

31、。雖然初壓升高使循環(huán)效率增高，但經(jīng)濟性不如調節(jié)閥開度不變的工況。采用節(jié)流調節(jié)的機組，若保持功率不變，初壓升高時，所有調節(jié)閥的開度相應減小，在相同條件下，進汽節(jié)流損失大于噴嘴調節(jié)。初壓升高使循環(huán)效率增大的經(jīng)濟效益，幾乎全部被進汽節(jié)流損失相抵消。初壓升高時，所有承壓部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽門、調節(jié)閥、噴嘴室、汽缸等承壓部件，其內(nèi)部應力將增大。初壓升高時若初溫保持不變，使在濕蒸汽區(qū)工作的級濕度增大，末級葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，并使汽輪機的相對內(nèi)效率降低。若初壓升高過多，而保持調節(jié)閥開度不變，由于此時流量增加，軸向推力增大，并使末級組蒸汽的理想焓降增大，會導致葉片過負荷。此時

32、調節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板前后壓差增大。因此對機組初壓和調節(jié)級汽室壓力的允許上限值有嚴格的限制。當初壓降低時，要保持汽輪機的功率不變，則要開大調節(jié)閥，增加進汽量。此時各壓力級蒸汽的流量和理想焓降都相應增大，則蒸汽對動葉片的作用力增加，會導致葉片過負荷，并使機組的軸向推力相應增大?，F(xiàn)代汽輪機在設計工況下，進汽調節(jié)閥的富余開度不大，保證在其全開時，動葉片的彎曲應力和軸向推力不超限。汽輪機的凝汽設備汽輪機在負荷不變的情況下運行，凝汽器真空逐漸下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽輪機在運行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的原因有：（1） 冷卻水量緩慢減少（2） 冷卻水管結垢

33、或臟污（3） 冷卻水溫緩慢升高（4） 凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣（5） 抽氣器效率下降（6） 部分冷卻水管被堵畫圖并說明汽輪機凝汽設備的組成及其任務。答：汽輪機凝汽設備的組成圖如下所示：汽輪機排汽抽氣器工作介質冷卻水汽氣混合物凝結水12341凝汽器；2抽氣器；3循環(huán)水泵；4凝結水泵任務：(1) 在汽輪機的排汽口建立并維持規(guī)定的真空度，以提高循環(huán)效率； (2) 將汽輪機的排汽凝結成潔凈的凝結水，回收工質試述凝汽器的最佳真空是如何確定的。答：在其它條件不變的情況下，如增加冷卻水量，則凝汽器的真空就會提高，汽輪發(fā)電機組輸出的功率就會增加，但同時循環(huán)水泵的耗功也會增加，當汽輪發(fā)電機組輸出功率的增加量與循

34、環(huán)水泵耗功的增加量之差達到最大時，就說凝汽器達到了最佳真空。也就是說，凝汽器的最佳真空是由汽輪發(fā)電機組輸出功率的增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差來確定的。在冷卻水量一點的前提下，當汽輪機負荷減小時，凝汽器真空將如何變化？為什么？答：凝汽器內(nèi)壓力Pc，近似認為等于蒸汽分壓力Ps，可由蒸汽凝結溫度ts確定。當冷卻水量Dw一定時，t=Dc，則蒸汽負荷降低時，是常數(shù)，t正比于Dc降低；另外，由得，當Dw一定，是常數(shù)時，隨Dc的降低而減??；在水溫不變的情況下，可知ts=+t+tw1減小，則蒸汽分壓力降低，由總壓力Pc與Ps近似相等可知，此時凝汽器內(nèi)壓力降低，真空升高。凝汽器中空氣的主要來源有哪些？空氣的

35、存在對凝汽器的工作有什么影響？答：空氣的來源有：新蒸汽帶入汽輪機的空氣；處于真空狀態(tài)下的低壓各級與相應的回熱系統(tǒng)、排汽缸、凝汽設備等不嚴密處漏入的。空氣的危害有：空氣阻礙蒸汽放熱，使傳熱系數(shù)降低，從而使升高，真空降低；空氣分壓力Pa使Pc升高，使真空降低；空氣使凝結水過冷度增大；凝結水中溶入氧量增大，使管道腐蝕加劇。畫出表面式凝汽器中蒸汽和冷卻水的溫度沿冷卻面的分布曲線，標注曲線上各特征端點的符號，并注釋符號的意義。答：溫度分布曲線為：蒸汽水ttw1tActstAtw2其中，ts表示蒸汽凝結溫度，且ts=t +tw1 +t ；tw1表示冷卻水進口處溫度，tw2表示冷卻水出口溫度，t = tw2

36、- tw1，為冷卻水溫升; t為凝汽器端差；Ac表示凝汽器總傳熱面積。什么是凝結水的過冷度？過冷度太大對機組運行有何危害？在凝汽器設計和運行中如何減小過冷度？答：（1）凝結水的溫度比凝汽器喉部壓力下的飽和溫度低的數(shù)值，稱為凝汽器的過冷度。（2）當過冷度很大時，真空降低，凝結效果較差；同時，過冷度增大還會使凝結水中含氧量增大，增加了對低壓管道的腐蝕。（3）為減小凝汽器的過冷度，設計凝汽器時力求冷卻水管束排列合理，加強凝汽器的密封性；機組運行時，選用合適的抽氣器并監(jiān)視確保正常工作，減少漏入空氣，避免氣阻增大，同時還要保證凝結水水位不至過高，使凝汽器處于較好的工作狀態(tài)。機組運行對凝汽器的要求有哪些？

37、答：（1）從提高凝汽器的熱經(jīng)濟性角度提出的要求：傳熱效果好；過冷度?。黄栊?。（2）從保證機組長期安全運行角度提出的要求：凝汽器的密封性要好；冷卻水管應具有足夠的抗腐蝕性；減少凝結水中的含氧量。（3）從節(jié)省配套設備耗能的角度提出的要求：盡量減輕抽氣器的負荷；水阻要小。從保證機組長期安全運行角度對凝汽器提出了什么要求？答：（1）凝汽器的密封性要好； （2）冷卻水管應有足夠的抗腐蝕能力； （3）要減小凝結水中的含氧量。凝汽設備運行狀態(tài)的優(yōu)劣集中表現(xiàn)在哪幾個方面？答：凝汽器內(nèi)是否保持在最佳真空； 凝結水的過冷度是否最??； 凝結水的品質是否合格。凝汽器的熱力特性指什么？答：凝汽器壓力隨進入凝汽器的蒸汽量Dc、進入凝汽器的冷卻水量Dw和冷卻水進入凝汽器時的進口溫度的變化而變化的規(guī)律，稱為凝汽器的熱力特性。凝汽設備中抽氣器的任務是什么?其主要類型有哪些？答：凝汽設備中抽氣器的任務是：（1）在機組啟動時使凝汽器內(nèi)建立真空；（2）在機組正常運行時不斷地抽出漏入凝汽器的空氣，以保證凝汽器的正常工作。抽汽器的主要類型有：射水式抽汽器、射汽式抽汽器和水環(huán)式真空泵。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