汽輪機(jī)原理習(xí)題(作業(yè)題答案解析)

1、 word整理版 第一章 級(jí)的工作原理補(bǔ)1. 已知某噴嘴前的蒸汽參數(shù)為p0=3.6mpa，t0=500，c0=80m/s，求：初態(tài)滯止?fàn)顟B(tài)下的音速和其在噴嘴中達(dá)臨界時(shí)的臨界速度ccr。解: 由p0=3.6mpa，t0=500查得: h0=3349.5; s0=7.1439 =3349.5+3.2=3452.7 查得0*點(diǎn)參數(shù)為p0*=3.6334；v0*=0.0956 音速a0*=671.85(或a0*=681.76 ; 或a0*=1017.7)ccr=626.512題. 假定過(guò)熱蒸汽作等熵流動(dòng),在噴嘴某一截面上汽流速度c=650m/s，該截面上的音速a=500m/s，求噴嘴中汽流的臨界速度c

2、cr為多少？。解: =52223題. 汽輪機(jī)某級(jí)蒸汽壓力p0=3.4mpa，初溫t0=435，該級(jí)反動(dòng)度m=0.38，級(jí)后壓力p2=2.2mpa，該級(jí)采用減縮噴嘴，出口截面積an=52cm2，計(jì)算：通過(guò)噴嘴的蒸汽流量若級(jí)后蒸汽壓力降為p21=1.12mpa，反動(dòng)度降為m=0.3，則通過(guò)噴嘴的流量又是多少？答:1):17.9 kg/s; 2):20.5kg/s34題. 國(guó)產(chǎn)某機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下其末級(jí)動(dòng)葉（漸縮）前的蒸汽壓力p1=0.0093mpa，蒸汽焓值h1=2307.4kj/kg，動(dòng)葉出汽角2=38°，動(dòng)葉內(nèi)的焓降為hb=137.76kj/kg。問(wèn)：汽流在動(dòng)葉斜切部分是否膨脹、動(dòng)葉出

3、口汽流角是多少？動(dòng)葉出口的理想相對(duì)速度w2t是多少？解:確定初態(tài):由h1,p1查圖得s1=7.311 由h*1, s1查圖得p1*=0.01mpa,x1*=0.888k=1.124臨界壓力比: 極限壓力比:流動(dòng)狀態(tài)判斷:由s1=7.311,h2t=h1-hb=2169.6查圖得p2=0.003mpa動(dòng)葉壓力比b=p2/p*1=0.3顯然b1d，即蒸汽在動(dòng)葉中達(dá)極限膨脹，極限背壓為p1d=1d*p1*=0.00347mpa查焓熵圖得：h2dt=2185.5,2dt=0.02954查臨界壓力比處的參數(shù)：p2cr=0.005797;h2cr=2247.52cr=0.046971.1535極限偏轉(zhuǎn)角2

4、=7.27 36題. 某機(jī)組級(jí)前蒸汽壓力p0=2.0mpa，初溫t0=350，初速c0=70m/s；級(jí)后蒸汽壓力p2=1.5mpa。噴嘴出汽角1=18°，反動(dòng)度m=0.2，動(dòng)葉出汽角2=16°，級(jí)平均直徑dm=1080mm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，噴嘴速度系數(shù)=0.95。求：動(dòng)葉出口相對(duì)速度w2和絕對(duì)速度c2；噴嘴、動(dòng)葉中的能量損失，余速動(dòng)能；繪制動(dòng)葉進(jìn)、出口速度三角形。答：p9；1）w2=239.8m/s；c2=124 m/s 2)6.09kj/kg;3.78 kj/kg; 7.69 kj/kg 3)c1=336.6 m/s;1=18° w1=183.5m/

5、s;1=34°51 w2=239.8m/s;2=28°51； c2=124 m/s；2=71°1246題. 已知某單級(jí)沖動(dòng)式機(jī)組，級(jí)平均直徑dm=1067mm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，噴嘴出汽角1=18°，級(jí)的速度比x1=u/c1=0.42，噴嘴速度系數(shù)=0.96，動(dòng)葉速度系數(shù)=0.84。又知?jiǎng)尤~出汽角2=13°，通過(guò)該級(jí)的蒸汽流量g=7.26kg/s。求：蒸汽作用在動(dòng)葉上的切向力fu、輪周功率pu和輪周效率u，并繪制級(jí)的進(jìn)、出口速度三角形。解:葉輪圓周速度u=dmn/60=167.6m/s噴嘴出口速度c1=u/x1=399.06m/s動(dòng)葉

6、進(jìn)口相對(duì)速度 w1=m/s動(dòng)葉進(jìn)口汽流角動(dòng)葉出口汽流角2=27.2動(dòng)葉出口相對(duì)速度m/s動(dòng)葉出口絕對(duì)速度m/s動(dòng)葉出口絕對(duì)排汽角切向力fu=g(c1cos1+c2cos2)=2857.6n輪周功率pu=fu*u=478.65kw級(jí)的理想能量kj/kg輪周效率u=第二章 多級(jí)汽輪機(jī)123題. 已知某中壓凝汽式汽輪機(jī)的內(nèi)功率pi=12340kw,發(fā)電機(jī)功率pel=11900kw,蒸汽流量d=52.4t/h,初壓p0=2.35mpa,初溫t0=380,凝汽器壓力pc=0.0042mpa。求該機(jī)組在沒(méi)有回?zé)岢槠r下的汽耗率d，熱耗率q，相對(duì)內(nèi)效率i，相對(duì)電效率r.el，絕對(duì)電效率a。el，循環(huán)熱效率

7、t。解：汽耗率d=d/pel=52.4*1000/11900=4.403kg/(kw·h)凝結(jié)水焓 124.95kj/kg由初壓p0=2.35mpa,初溫t0=380知：新蒸汽焓h0=3198.7 kj/kg由凝汽器壓力pc=0.0042mpa：ht=1089.88 kj/kg熱耗率q= 13533.7 kj/(kw·h)有效焓降: hi= 847.8kj/kg相對(duì)內(nèi)效率i=hi/ht=847.8/1089.88= 0.778相對(duì)電效率r.el=i*pel/pi=0.750絕對(duì)電效率a。el=3600/q= 0.266循環(huán)熱效率t=a。el/r.el=0.3547;(或t=

8、ht/( h0-hc)=1089.88/(3198.7-124.95)=0.3547)127題. 某中間再熱凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組電功率pel=119959kw下的熱力過(guò)程線如下圖示。 已知發(fā)電機(jī)損失pg=1982kw,機(jī)械損失pm=1982kw。求該汽輪機(jī)的內(nèi)功率pi、高壓缸相對(duì)內(nèi)效率hi、中壓缸相對(duì)內(nèi)效率ii、中低壓缸相對(duì)內(nèi)效率iei。解: 內(nèi)功率pi=pelpgpm=12393kw由得：hth=447.7kj/kg 由得：hih=326.55 kj/kg高壓缸相對(duì)內(nèi)效率hi=hih/hth=0.713由得：hti=653.01kj/kg 由得：hii=553.8 kj/kg中壓缸相對(duì)內(nèi)效率h

9、i=hih/hth=0.848由得：htre=1241.42kj/kg,hr= 3558.24中低壓缸相對(duì)內(nèi)效率rei=( hr-hex)/htre=(3558.24-2499.3)/1241.42=0.853114題. 某汽輪機(jī)前軸封有三段曲徑軸封組成。第一段軸封齒數(shù)z1=26，第二段z2=20，第三段z3=16。第一段軸封前蒸汽參數(shù)p0=1.8mpa， t0=340；第一段軸封后抽汽口與壓力為p1=0.85mpa的第一級(jí)回?zé)岢槠谙噙B。第二段軸封后與壓力為p2=0.24mpa的第二級(jí)回?zé)岢槠噙B，第三段軸封后端接軸封冒汽管，排入大氣。各段軸封直徑dl=450mm，軸封間隙為=0.4mm。軸

10、封流量系數(shù)l=1。試計(jì)算該機(jī)組前軸封的總漏汽量是多少？由回?zé)岢槠诨厥蘸团湃氪髿獾穆┢扛髡级嗌?？如該機(jī)組第二級(jí)回?zé)岢槠收贤Ｓ?，則該軸封的漏汽和回收情況將發(fā)生怎樣的變化？解：各段軸封漏汽面積均為：=5.66(cm2)1) 計(jì)算第一段軸封漏汽量由p0=1.8mpa， t0=340得0=6.592kg/m3gl1=1.213t/h（0.337kg/s）2) gl2=0.71t/h（0.197kg/s）;g1= gl1- gl2=0.503 t/h（0.1397kg/s）3) gl3=0.211t/h（0.0586kg/s）; g2= gl2- gl3=0.499 t/h（0.1386kg/s）g

11、=g1+g2=1.002 t/h（0.283kg/s）4) 第二級(jí)回?zé)岢槠收贤Ｓ?gl1=1.213t/h（0.337kg/s）; gl2=0.54t/h（0.15kg/s）; g1= gl1- gl2=0.673 t/h（0.187kg/s）115題. 某汽輪機(jī)前軸封有三段曲徑軸封組成, 后軸封有二段曲徑軸封組成(見(jiàn)圖)。前軸封第一段軸封齒數(shù)z1=48，軸封間隙面積al1=8.75cm2，軸封前蒸汽參數(shù)p0=1.67mpa，密度0=5.875kg/m2；軸封后抽汽口與壓力為p1=0.457mpa的第二級(jí)回?zé)岢槠谙噙B。第二段齒數(shù)z2=24，軸封間隙面積al2=5.55cm2,段后軸封抽汽口

12、與壓力為p2=0.106mpa的均壓箱及后軸封第一段后的抽汽口相連。第三段齒數(shù)z3=8，軸封間隙面積al3=5.55cm2,段后軸封抽汽口與壓力為p3=0.095mpa的軸封抽汽母管相連。后軸封第一段軸封齒數(shù)z4=16，軸封間隙面積al4=5.23cm2，段前蒸汽壓力p2=0.106mpa，段后蒸汽壓力p4=0.0128mpa。第二段軸封齒數(shù)z5=8，軸封間隙面積al5=5.23cm2，段前蒸汽壓力p2=0.106mpa，段后與蒸汽壓力為p5=0.095mpa的軸封抽汽母管相連。各段軸封流量系數(shù)均為l=1。試計(jì)算各段軸封漏汽量、進(jìn)入第二段回?zé)岢槠堋⒕鶋合浜洼S封抽汽母管的蒸汽量。答:前軸封:

13、gl1=1.37t/h（0.381kg/s）;gl2=0.334t/h（0.0928kg/s）; gl3=0.061t/h（0.0169kg/s）后軸封: gl1=0.088t/h（0.0244kg/s）;gl2=0.058t/h（0.0161kg/s）;進(jìn)入第二段:g2= gl1- gl2=1.036 t/h（0.2878kg/s）進(jìn)入均壓箱: g=0.127 t/h（0.0353kg/s）進(jìn)入軸封抽汽母管:g=0.119t/h（0.0331kg/s） 第三章 汽輪機(jī)變工況155題. 已知漸縮噴嘴前蒸汽壓力p0=2.16mpa，溫度t0=350，噴嘴后壓力p1=0.589mpa，流量為3kg

14、/s。問(wèn)：1） 若蒸汽流量保持為臨界值，則最大背壓可以為多少？2） 若流量減為1/3，則背壓p11要增加到多少？3） 若背壓不變，初壓p01應(yīng)降到多少才能使流量變?yōu)樵瓉?lái)的4/7？解：1）蒸汽流量保持為臨界值，則最大背壓可以為pcr：=2.16*0.546=1.1794 mpa2）流量減為1/3,則彭臺(tái)門(mén)系數(shù)=1/3p11=11*p0=2.104 mpa3)設(shè):初壓新?tīng)顟B(tài)為臨界,則p01=4/7* p0=4/7*2.16=1.234 mpa效驗(yàn): 新?tīng)顟B(tài)下11=p1/p01=.589/1.234=.477.546 假設(shè)成立。156題. 漸縮噴嘴設(shè)計(jì)流量為g0=10kg/s，噴嘴前蒸汽壓力p0=0

15、.98mpa，噴嘴后壓力p1=0.62mpa，變工況后背壓不變，流量增加到g1=14kg/s。求變工況后噴嘴前壓力p01。解：原狀態(tài)下：=0.981616 mpa設(shè)新?tīng)顟B(tài)下為臨界工況:p01=1.3468 mpa效驗(yàn): 新?tīng)顟B(tài)下11=p1/p01=.62/1.3468=. 0.46.546 假設(shè)成立。補(bǔ)1. 某臺(tái)背壓式汽輪機(jī)共有7級(jí)，一個(gè)調(diào)節(jié)級(jí)六個(gè)壓力級(jí)。在設(shè)計(jì)工況下，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力p13mpa，前三個(gè)壓力級(jí)后的壓力分別為p22.5mpa，p32.0mpa，p41.6mpa，背壓pz0.7mpa。試問(wèn)：當(dāng)蒸汽流量減少一半，而背壓pz維持不變，前三個(gè)壓力級(jí)的壓力比將變?yōu)槎嗌?？解：由弗留格爾公式，?/p>

16、壓力級(jí)作為一個(gè)級(jí)組：將第一壓力級(jí)后的級(jí)作為一個(gè)級(jí)組：將第二壓力級(jí)后的級(jí)作為一個(gè)級(jí)組：將第三壓力級(jí)后的級(jí)作為一個(gè)級(jí)組：變工況后：補(bǔ)2. 某臺(tái)噴嘴調(diào)節(jié)的凝汽式汽輪機(jī)，當(dāng)新汽流量d0=210t/h時(shí)，調(diào)節(jié)汽室壓力p2=6mpa，回?zé)岢槠麎毫e=3mpa，回?zé)岢槠縟e=35t/h（見(jiàn)下圖）。運(yùn)行中如新汽流量降為d01=150t/h，則該工況下調(diào)節(jié)汽室壓力p21及回?zé)岢槠麎毫e1各是多少？倘流量降為d01=150t/h的工況時(shí)，回?zé)岢槠收贤＿\(yùn)，則p21及pe1又各是多少？解：由d01/d0=p21/p2=pe1/pe知: p21=(d01/d0)*p2=(150/210)*6=4.286mpa

17、（2分） pe1=(d01/d0)*pe=(150/210)*3=2.143mpa （2分）當(dāng)回?zé)岢槠收贤＿\(yùn)時(shí)，由pe1/pe= d01/(d0-de)知： pe1=pe*d01/(d0-de)=3*150/(210-35)=2.571mpa （2分） 將調(diào)節(jié)汽室至回?zé)岢槠趧潪橐粋€(gè)級(jí)組，（1分）則有：p212=pe12+(d01/d0)2*(p22-p2e)=2.5712+(150/210)2*(62-32)p21=4.515mpa （3分）第六章 汽輪機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度1、某級(jí)葉片切向a0型自振靜頻率fa0=156163hz，動(dòng)頻系數(shù)b=3.5，葉片安全倍率ab=5，電網(wǎng)頻率變動(dòng)范圍為

18、48.550.5hz。試問(wèn)：（1）該級(jí)葉片能否作為不調(diào)頻葉片處理？（2）倘該級(jí)葉片作為調(diào)頻葉片，其運(yùn)行是否安全？為什么？附1：不同k值，調(diào)頻葉片的ab值：k23344556ab4.53.73.53.5附2：不同k值，不調(diào)頻葉片的ab值：k34567891011ab10.07.86.25.04.44.14.03.93.8解：(1)fd1=fd2=fd1/n1 fd2/n2=3.613.85 取頻位k=4。由k=34,查不調(diào)頻葉片ab值=10.0ab=5<ab=10.0安全倍率不符合不調(diào)頻葉片要求，不能作為不調(diào)頻葉片處理。（2）由k=34,查調(diào)頻葉片ab值=3.7安全倍率符合調(diào)頻葉片要求。頻率避開(kāi)量：1=fd1-(k-1)n1=182.4-3*50.5=30.9>7.5hz2=kn2-fd2=4*48.5-186.6=7.4hz<7.5hz 頻率指標(biāo)不合格，不能安全運(yùn)行。 2、已知某級(jí)調(diào)頻動(dòng)葉的靜頻率fao=98106hz，動(dòng)頻系數(shù) bb=2.34，安全倍率最小值為ab=5.0，電網(wǎng)周波變動(dòng)范圍為48.550.5hz。試問(wèn)：（1）頻率分散度是否合格？（2）正常運(yùn)行時(shí)能否避開(kāi)危險(xiǎn)共振？（3）葉片的振動(dòng)強(qiáng)度（安全倍率）是否合格？附表：不同k值時(shí)，調(diào)頻葉片 ab 值k23344556ab4.53.73.5