汽輪機(jī)原理習(xí)題

1、汽輪機(jī)原理習(xí)題1.1汽輪機(jī)某級(jí)p0=3.4MPa，t0=435ºC，m=0.38，p2=2.2MPa。噴嘴為漸縮型，其出口面積A=52cm2。試計(jì)算：（1）通過(guò)噴嘴的實(shí)際流量G；（2）當(dāng)p2=2.2MPa，m=0.3時(shí)，通過(guò)噴嘴的流量又為多少？（3）如果噴嘴入口c0=120m/s，則在（2）條件下噴嘴的流量？1.2國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型Westinghouse 300MW亞臨界、一次中間再熱凝汽式電站汽輪機(jī)，工作轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。該機(jī)末級(jí)的平均直徑2604mm，額定工況下通過(guò)該級(jí)的蒸汽流量為273.75t/h，級(jí)前蒸汽的壓力，溫度，靜葉壓差為0.0108Mpa，整級(jí)壓差為0.0191Mpa，

2、噴嘴進(jìn)口汽流初速度為110m/s；噴嘴出口汽流角，動(dòng)葉相對(duì)出口汽流角。設(shè)計(jì)估算時(shí)，取噴嘴速度系數(shù)，動(dòng)葉速度系數(shù)。計(jì)算（1）該級(jí)的輪周速度和反動(dòng)度（2）噴嘴葉柵熱力計(jì)算。由噴嘴出口汽流速度、判別噴嘴是否臨界和斜切部分是否膨脹、噴嘴流量系數(shù)等的計(jì)算，求出噴嘴損失和噴嘴高度。（3）動(dòng)葉葉柵熱力計(jì)算。由動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度、動(dòng)葉理想焓降和動(dòng)葉出口相對(duì)速度、判別動(dòng)葉是否臨界和斜切部分是否膨脹、動(dòng)葉流量系數(shù)等的計(jì)算，求出動(dòng)葉損失和動(dòng)葉高度。（4）按比例作出該級(jí)動(dòng)葉進(jìn)、出口的汽流速度三角形。（5）該級(jí)的輪周功、理想能量、輪周效率。（6）該級(jí)的其余級(jí)內(nèi)損失(轉(zhuǎn)軸直徑取660mm，汽封間隙為0.50mm，汽封流量系

3、數(shù)為0.15)。（7）按比例畫(huà)出該級(jí)各項(xiàng)損失的棒形圖或圓餅圖。（8）畫(huà)出該級(jí)的h-s汽態(tài)線(xiàn)，注明主要點(diǎn)的意義。（9）畫(huà)出該級(jí)動(dòng)葉根部、頂部的速度三角形，計(jì)算出基于平均直徑的根部、頂部汽流撞擊角。2.1國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型Westinghouse 300MW汽輪機(jī)，額定工況下主汽門(mén)前的主蒸汽參數(shù)為16.7MPa、537，主蒸汽流量為910.2t/h，給水溫度為274，采用高中壓合缸、1個(gè)雙分流對(duì)置低壓缸結(jié)構(gòu)布置，各級(jí)主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。（1）計(jì)算高壓缸各級(jí)的理想焓降和實(shí)際焓降，由此得到高壓缸各級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率和高壓缸的重?zé)嵯禂?shù)。（2）畫(huà)出高壓缸額定工況下各級(jí)相對(duì)內(nèi)效率分布棒形圖，依據(jù)汽輪機(jī)級(jí)的工作原理的理論

4、與方法，分析其中的原因。高壓缸各級(jí)參數(shù)表級(jí)號(hào)級(jí)流量t/h級(jí)前壓力MPa級(jí)前溫度靜葉壓差調(diào)節(jié)級(jí)905.616.1991886.111.617483.80.4452886.110.734471.10.4373886.19.875457.90.4374886.19.018443.80.4245886.18.180428.90.4046886.17.383413.50.3877886.16.618397.60.3668852.95.888381.00.3099852.95.262365.20.29910852.94.663348.80.28011852.94.100331.80.263排汽3.6231

5、6.02.2Westinghouse 600MW汽輪機(jī)為反動(dòng)式汽輪機(jī)，采用1個(gè)高壓缸、1個(gè)雙向?qū)χ梅至髦袎焊缀?個(gè)雙向?qū)χ梅至鞯蛪焊撞贾茫瑸槠胶飧邏恨D(zhuǎn)子的軸向力，在高壓轉(zhuǎn)子的前端設(shè)計(jì)平衡活塞，結(jié)構(gòu)如圖1所示。調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽經(jīng)平衡活塞汽封流向與高壓缸排汽相通的腔室，該腔室的蒸汽經(jīng)高壓外缸前端汽封流向腔室A和腔室B；為實(shí)現(xiàn)蒸汽不外泄和蒸汽不內(nèi)漏，由抽汽設(shè)備維持腔室A的壓力為100.6kPa（略低于大氣壓），腔室B的壓力為120.7kPa。根據(jù)圖1所示各腔室的蒸汽參數(shù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，計(jì)算：（1）平衡活塞中間腔室的壓力和通過(guò)平衡活塞汽封的漏汽量，并由計(jì)算得平衡活塞上蒸汽產(chǎn)生的軸向力。（2）漏入腔室B和腔室A

6、的蒸汽量。（3）漏入腔室A的空氣量和抽汽設(shè)備的蒸汽空氣混合物的容積負(fù)荷(即汽、氣混合物的容積流量)。（4）當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴室和平衡活塞的汽封間隙均增大至1.651mm時(shí)，平衡活塞上蒸汽產(chǎn)生的軸向力變化多少？（5）當(dāng)高壓外缸汽封的間隙由0.508mm增大至0.762mm時(shí)，漏入腔室B的蒸汽量是多少？圖1Westinghouse 600MW汽輪機(jī)高壓缸平衡活塞汽封和前端汽封結(jié)構(gòu)示意圖3.1國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)，額定蒸汽壓力16.7MPa、溫度537。調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)有6個(gè)噴嘴組，每個(gè)噴嘴組由21個(gè)噴嘴組成，因噴嘴組間分隔板產(chǎn)生的部分進(jìn)汽度為0.9545。調(diào)節(jié)級(jí)的平均直徑1061mm，噴嘴出口汽流角sin

7、1=0.2767，動(dòng)葉出口相對(duì)汽流角sin2=0.349。在5個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)時(shí)，機(jī)組發(fā)出額定功率300MW，此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)后壓力11.6MPa、溫度484.0，主蒸汽流量為910.2t/h。假設(shè)調(diào)節(jié)級(jí)的反動(dòng)度為零，主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)的壓力損失為主蒸汽壓力的3.0%，且在調(diào)節(jié)汽門(mén)順序開(kāi)啟時(shí)無(wú)重迭度。試計(jì)算：（1）當(dāng)調(diào)門(mén)全開(kāi)時(shí)單個(gè)噴嘴組通過(guò)的最大流量。（2）在不計(jì)調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化情況下，調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟時(shí)各閥點(diǎn)的流量，并畫(huà)出各閥點(diǎn)處各調(diào)門(mén)的流量分布圖。（3）如果調(diào)節(jié)級(jí)的效率保持不變，由調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)熱力過(guò)程線(xiàn)，估算各閥點(diǎn)處調(diào)節(jié)級(jí)后的溫度值，由此估算考慮調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化時(shí)各閥點(diǎn)的流量變化。（4）在主蒸汽

8、流量為750t/h時(shí)，計(jì)算出各調(diào)門(mén)中的流量分配和調(diào)節(jié)級(jí)后溫度與焓值，以及部分開(kāi)啟調(diào)門(mén)后的蒸汽壓力。3.2國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)，額定蒸汽壓力16.7Mpa、溫度537。調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)有6個(gè)通流面積完全相等的噴嘴組，在5個(gè)調(diào)門(mén)全開(kāi)時(shí)，機(jī)組發(fā)出額定功率300MW，此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)后壓力11.6MPa、溫度484.0，主蒸汽流量為910.2t/h；高壓缸的排汽壓力3.58Mpa、溫度317.0。假設(shè)調(diào)節(jié)級(jí)的反動(dòng)度為零，主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)的壓力損失為主蒸汽壓力的3.0%，試計(jì)算：（1）5閥點(diǎn)工況下，調(diào)節(jié)級(jí)的焓降效率和高壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)組的焓降效率。（2）如果調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟時(shí)3閥點(diǎn)的焓降效率是5閥點(diǎn)焓降效率的85%，

9、求出3閥點(diǎn)時(shí)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，計(jì)算中考慮調(diào)節(jié)級(jí)后溫度的影響。（3）在（2）計(jì)算工況下，如果高壓缸非調(diào)節(jié)級(jí)組的焓降效率不變，此時(shí)高壓缸的排汽壓力和溫度為多少？（4）如果采用6個(gè)調(diào)門(mén)同步啟閉的節(jié)流配汽方式運(yùn)行，在進(jìn)入汽輪機(jī)的流量為910.2t/h時(shí)，調(diào)門(mén)后的壓力應(yīng)為多少？（5）如果采用6個(gè)調(diào)門(mén)全部開(kāi)啟的滑壓運(yùn)行方式，在進(jìn)入汽輪機(jī)的流量為910.2t/h時(shí)，主蒸汽的壓力應(yīng)為多少？（6）在（2）計(jì)算得的3閥點(diǎn)流量下，采用6個(gè)調(diào)門(mén)同步啟閉的節(jié)流配汽方式運(yùn)行，此時(shí)調(diào)門(mén)后的壓力和高壓缸的排汽壓力及溫度為多少？（7）在（2）計(jì)算得的3閥點(diǎn)流量下，采用6個(gè)調(diào)門(mén)全開(kāi)的滑壓配汽方式運(yùn)行，如果高壓缸的焓降效率不變，此時(shí)

10、高壓缸的排汽壓力及溫度為多少？（8）在同一圖上畫(huà)出對(duì)應(yīng)于3閥點(diǎn)流量的噴嘴配汽、節(jié)流配汽和滑壓配汽時(shí)高壓缸的熱力過(guò)程曲線(xiàn)，比較三種配汽方式下高壓缸內(nèi)溫度與效率的差異，從中歸納總結(jié)出科學(xué)合理的配汽方式。3.3調(diào)整抽汽供熱汽輪機(jī)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)隔板和供熱調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)供熱量與供熱壓力調(diào)節(jié)的。在供熱量增大時(shí)，關(guān)小旋轉(zhuǎn)隔板的開(kāi)度，減小低壓部分的蒸汽量，當(dāng)抽汽室壓力大于供熱壓力時(shí)，關(guān)小供汽調(diào)節(jié)閥節(jié)流降壓；在發(fā)電量增大時(shí)，開(kāi)大旋轉(zhuǎn)隔板的開(kāi)度，關(guān)小供熱調(diào)節(jié)閥，增大進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量。某一次調(diào)整抽汽供熱凝汽式汽輪機(jī)，主蒸汽p0=3.5MPa，t0=435ºC，排汽壓力pc=0.005MPa；抽汽室允許壓力范圍0

11、.12pe0.25MPa，額定電功率Nel=12MW；熱用戶(hù)要求供熱壓力為0.12Mpa，額定抽汽量Ge=65t/h；在純凝汽（抽汽量為零）工況下，抽汽室的壓力pe=0.15MPa，機(jī)組發(fā)出額定電功率12MW；如果高壓部分（即抽汽點(diǎn)前）的相對(duì)內(nèi)效率81%，低壓部分的相對(duì)內(nèi)效率80%，機(jī)械效率與發(fā)電機(jī)效率的乘積94%。試計(jì)算：（1）在純凝非供熱工況、且旋轉(zhuǎn)隔板全開(kāi)時(shí)，計(jì)算出高壓、低壓部分的有效焓降，進(jìn)而求得機(jī)組發(fā)出額定電功率12MW時(shí)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量。（2）在最低抽汽壓力0.12MPa、且旋轉(zhuǎn)隔板全開(kāi)時(shí)，機(jī)組發(fā)出額定電功率12MW，計(jì)算出此時(shí)汽輪機(jī)高、低壓部分通過(guò)的蒸汽量和，以及最大允許供熱量

12、。（3）在抽汽室壓力達(dá)到最大值0.25Mpa時(shí)，如果供熱量達(dá)到額定值65t/h和機(jī)組發(fā)出額定電功率12MW，計(jì)算出此時(shí)通過(guò)低壓部分的蒸汽量。（4）當(dāng)供熱量為30t/h時(shí)，如果要求機(jī)組發(fā)出的電功率仍為12MW，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的抽汽室壓力和進(jìn)入高壓、低壓部分的蒸汽量。計(jì)算中，假設(shè)高、低部分的相對(duì)內(nèi)效率不變。（5）在供熱量為30t/h時(shí)，如果要求機(jī)組發(fā)出的電功率為10MW，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的抽汽室壓力和進(jìn)入汽輪機(jī)高、低壓部分的流量。計(jì)算中，假設(shè)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率不變，且盡可能減小旋轉(zhuǎn)隔板和供汽調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。（6）由上計(jì)算，綜合分析調(diào)整供熱機(jī)組的供熱量與發(fā)電量相互影響的關(guān)系，是否存在供熱量與發(fā)電量獨(dú)立調(diào)節(jié)的矛盾。4.1Westinghouse 600MW汽機(jī)設(shè)有2個(gè)雙向分流式低壓缸，在額定工況下低壓缸總排汽量為1136t/h，排汽干度為91.3%。在凝汽器額定設(shè)計(jì)工況下，循環(huán)冷卻水的進(jìn)口溫度為20，冷卻水的循環(huán)倍率為55；冷卻管選用外徑為25mm、壁厚為1mm的海軍銅管；清潔系數(shù)0.85，冷卻管中水速取2.0m/s。設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)單壓凝汽器，工作壓力為4.9kPa，計(jì)算冷卻水的溫升、傳熱端差、總體傳熱系數(shù)、凝汽器的傳熱面積，進(jìn)而求得冷卻水管的長(zhǎng)度和根數(shù)。（2）在（1）計(jì)算出的傳熱面積下，如果把