汽輪機(jī)原理習(xí)題作業(yè)題答案

1、第一章 級的工作原理補(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ccr為多少？。解:

2、 =52223題. 汽輪機(jī)某級蒸汽壓力p0=3.4Mpa，初溫t0=435，該級反動(dòng)度m=0.38，級后壓力p2=2.2Mpa，該級采用減縮噴嘴，出口截面積An=52cm2，計(jì)算：通過噴嘴的蒸汽流量若級后蒸汽壓力降為p21=1.12Mpa，反動(dòng)度降為m=0.3，則通過噴嘴的流量又是多少？答:1):17.9 kg/s; 2):20.5kg/s34題. 國產(chǎn)某機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下其末級動(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：汽流在動(dòng)葉斜切部分是否膨脹、動(dòng)葉出口汽流角是多少？動(dòng)

3、葉出口的理想相對速度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=7.27 36題

4、. 某機(jī)組級前蒸汽壓力p0=2.0Mpa，初溫t0=350，初速c0=70m/s；級后蒸汽壓力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)葉出口相對速度w2和絕對速度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/s;1=34

5、76;51 w2=239.8m/s;2=28°51； c2=124 m/s；2=71°1246題. 已知某單級沖動(dòng)式機(jī)組，級平均直徑dm=1067mm，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，噴嘴出汽角1=18°，級的速度比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°，通過該級的蒸汽流量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)葉進(jìn)口相對速度 w1

6、=m/s動(dòng)葉進(jìn)口汽流角動(dòng)葉出口汽流角2=27.2動(dòng)葉出口相對速度m/s動(dòng)葉出口絕對速度m/s動(dòng)葉出口絕對排汽角切向力Fu=G(c1cos1+c2cos2)=2857.6N輪周功率Pu=Fu*u=478.65kW級的理想能量kJ/kg輪周效率u=第二章 多級汽輪機(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)組在沒有回?zé)岢槠r下的汽耗率d，熱耗率q，相對內(nèi)效率i，相對電效率r.el，絕對電效率a。el，循環(huán)熱效率t。解：汽耗率d=

7、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相對內(nèi)效率i=Hi/Ht=847.8/1089.88= 0.778相對電效率r.el=i*pel/pi=0.750絕對電效率a。el=3600/q= 0.266循環(huán)熱效率t=a。el/r.el=0.3547;(或t=Ht/( h0-h

8、c)=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、高壓缸相對內(nèi)效率hi、中壓缸相對內(nèi)效率ii、中低壓缸相對內(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中壓缸相對內(nèi)效率hi=Hih/Hth

9、=0.848由得：Htre=1241.42kJ/kg,hr= 3558.24中低壓缸相對內(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的第一級回?zé)岢槠谙噙B。第二段軸封后與壓力為p2=0.24MPa的第二級回?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。軸封流量系數(shù)l=1。

10、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┢扛髡级嗌伲咳缭摍C(jī)組第二級回?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=G1+G2=1.

11、002 T/h（0.283kg/s）4) 第二級回?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,段后軸封抽汽口與壓力為p2=0.

12、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?、均壓箱和軸封抽汽母管的蒸汽量。答:前軸封: Gl1=1.37T

13、/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/s。問：1） 若

14、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)樵瓉淼?/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,則彭臺門系數(shù)=1/3p11=11*p0=2.104 Mpa3)設(shè):初壓新狀態(tài)為臨界,則p01=4/7* p0=4/7*2.16=1.234 Mpa效驗(yàn): 新狀態(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=0.98MPa，噴嘴

15、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)新狀態(tài)下為臨界工況:p01=1.3468 Mpa效驗(yàn): 新狀態(tài)下11=p1/p01=.62/1.3468=. 0.46.546 假設(shè)成立。補(bǔ)1. 某臺背壓式汽輪機(jī)共有7級，一個(gè)調(diào)節(jié)級六個(gè)壓力級。在設(shè)計(jì)工況下，調(diào)節(jié)級后壓力p13MPa，前三個(gè)壓力級后的壓力分別為p22.5MPa，p32.0MPa，p41.6MPa，背壓pZ0.7MPa。試問：當(dāng)蒸汽流量減少一半，而背壓pZ維持不變，前三個(gè)壓力級的壓力比將變?yōu)槎嗌伲拷猓河筛チ舾駹柟?，將壓力級作為一個(gè)級組

16、：將第一壓力級后的級作為一個(gè)級組：將第二壓力級后的級作為一個(gè)級組：將第三壓力級后的級作為一個(gè)級組：變工況后：補(bǔ)2. 某臺噴嘴調(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緿e=35T/h（見下圖）。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 （2分） pe1=

17、(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48.550.5H

18、Z。試問：（1）該級葉片能否作為不調(diào)頻葉片處理？（2）倘該級葉片作為調(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