汽輪機(jī)原理(高起專)學(xué)習(xí)指南

汽輪機(jī)原理〔高起?！?學(xué)習(xí)指南一、 單項(xiàng)選擇題〔每題４分〕目前，我國火力發(fā)電廠先進(jìn)機(jī)組確實(shí)定電效率可達(dá)〔 〕左右。A.50% B.40%C.60% D.70%在多級汽輪機(jī)中，全機(jī)抱負(fù)比焓降為1200kJ/kg，各級的抱負(fù)比焓降之和為1242kJ/kg，則重?zé)嵯禂?shù)為〔 。A.1.5%C.3.5%

B.2.5%D.0.5%現(xiàn)代汽輪機(jī)相對內(nèi)效率大約為〔 〕左右。A.90% B.50%C.40% D.60%4〔 〕用來評價不同類型汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性？A.汽耗率 B.熱耗率C.機(jī)械效率 D.發(fā)電機(jī)效率增加軸封齒數(shù)可以〔 〕軸封漏汽。增加 B.不確定C.削減 D.以上都不對背壓式汽輪機(jī)非調(diào)整級，流量增大，級的抱負(fù)比焓降〔 。削減 B.不變C.不確定 D.增大節(jié)流配汽凝汽式汽輪機(jī)，全機(jī)軸向推力與流量成〔 。正比 B.反比C.拋物線 D.不確定凝汽式汽輪機(jī)中間級，流量變化時級的抱負(fù)比焓降〔 。增大C.

B.削減D.指數(shù)在凝汽器的兩管板之間設(shè)中間隔板，是為了保證冷卻水管有足夠的〔 。強(qiáng)度C.

B.撓度D.剛度被轉(zhuǎn)化成電能的效率稱為汽輪發(fā)電機(jī)組的〔 。機(jī)械效率 B.相對電效率C.確定電效率 D.以上都不是與整個熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的熱量之比，稱為〔 。確定電效率C.

B.熱效率D.以上都不是汽輪機(jī)的級中做功力量最大的級為〔 。純沖動級C.反動級

B.帶反動度的沖動級D.復(fù)速級在反動式汽輪機(jī)級中，假設(shè)不考慮損失，則蒸汽在動葉通道中確實(shí)定速度〔 。提高 B.降低C.不變 D.不確定在其它條件不變的狀況下，進(jìn)入凝汽器的蒸汽量削減，則凝汽器的真空度〔 。不變 B.降低C．提高 D.不確定電液轉(zhuǎn)換器的作用是將發(fā)電機(jī)〔 〕信號轉(zhuǎn)換為液壓信號。電壓 B.電功率C.轉(zhuǎn)速 D.電液壓調(diào)整系統(tǒng)中油質(zhì)發(fā)生變化時，以下〔 〕不會受到影響？汽門動作牢靠性 B.速度變動率C．錯油門動作牢靠性 D.緩慢率在其他條件不變的狀況下，余速利用系數(shù)增加，級的輪周效率〔 。削減 B.增大C．不變 D.不確定以下〔 〕屬于汽輪機(jī)調(diào)整系統(tǒng)的組成局部？。超速保險 B.自動主汽門C.危急遮斷油門 D.油動機(jī)并列運(yùn)行的機(jī)組，同步器的作用是〔 。轉(zhuǎn)變汽輪機(jī)功率 B.轉(zhuǎn)變調(diào)整系統(tǒng)油壓C．轉(zhuǎn)變機(jī)組的轉(zhuǎn)速 D.減小機(jī)組振動40kJ/kg0.187，則噴嘴出口的抱負(fù)汽流速度為〔。A．128m/sB.220m/sC．161m/sD.255m/s多級汽輪機(jī)相對內(nèi)效率降低的不行能緣由是〔 。進(jìn)排汽損失增大 B.余速利用系數(shù)降低C.級內(nèi)損失增大 D.重?zé)嵯禂?shù)降低葉輪上開平衡孔可以起到〔 〕軸向推力的作用。增加 B.不確定C.削減 D.以上都不是在多級汽輪機(jī)中，全機(jī)抱負(fù)比焓降為1200kJ/kg，各級的抱負(fù)焓降之和為1230kJ/kg，則重?zé)嵯禂?shù)為〔 。A．3.5% B.2.5%C.4% D.1.5%火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的主要任務(wù)是將熱能轉(zhuǎn)換成〔 。電能 B.機(jī)械能C．熱能 D.化學(xué)能蒸汽流淌過程中，能夠推動葉輪旋轉(zhuǎn)對外做功的有效力是〔 。周向力 B.軸向力 C.徑向力 D.蒸汽壓差二、 分析計(jì)算題125〕84.3kJ/kg，1.8m/s，噴嘴出口角 =15°，動葉出口角 =－3°，蒸汽流量G=4.8kg/s。1 2 1求：噴嘴出口相對速度？動葉出口相對速度？輪周功率？220〕汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？00 c 0 3〔15分〕凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)為：蒸汽初壓p83MPa，初溫t535cp0.0046MPa，進(jìn)汽節(jié)流損失p0.0500 c 0 415分〕何謂功頻電液調(diào)整系統(tǒng)的反調(diào)現(xiàn)象，是怎樣產(chǎn)生的？可承受什么措施消退？5〔25分〕某級G=30Kg/s，c=0.0，w=158m/，c=293m/s，w=157m/s，0 1 1 22 2汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分?！?〕計(jì)算該級的平均反動度；〔2〕計(jì)算輪周損失、輪周力、輪周功率和輪周效率〔μ=0，μ=0.9；0 1〔3〕作出該級的熱力過程線并標(biāo)出各量。620分〕么樣的應(yīng)力狀態(tài)？這些作用力在什么條件下最大？它們對汽缸安全工作有何影響？在運(yùn)行中如何保證汽缸安全工作？00 c715〕一反動式汽輪機(jī)，蒸汽流量G34T/hp2MPa，初溫t400cp0.02MPa，14級效率一樣，焓降一樣，重?zé)嵯禂?shù)0.05。試計(jì)算各級效率、汽輪機(jī)內(nèi)功率。81500 c925某級蒸汽的抱負(fù)焓降為Δh76kJ/kgct 0=70m/s，噴嘴出口方向角α =18°，反動度為Ω =0.2，動葉出汽角β =β1 m 2=1 m數(shù) =0.95，動葉的速度系數(shù) =0.94，求：動葉出口汽流確實(shí)定速度c；2動葉出口汽流的方向角α；2繪出動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形。1〔20反動度、速度比、級效率如何變化？1〔15〕某機(jī)組在最大工況下通過的蒸汽流量G130.2T/h，此時計(jì)算得到FF作用在動葉上的軸向推力 Z1

104900N，作用在葉輪上的軸向推力F 58600Z2

N,

F 94400Z3 N，機(jī)組軸向推力10f81.5cm2，軸承工作面能承受的最大壓力為bp 150N/cm21.5~1.7。b1〔15〕律。1325分〕某級級前蒸汽入口速度C=0.0m/sh0=78.0kJ/kg，級的反動度Ω=0.3， =12°， =18°，圓周速度u=178m/s,噴t 1 2嘴速度系數(shù)=0.97，動葉速度系數(shù)=0.9，余速利用系數(shù)=1.0。0計(jì)算動葉進(jìn)出口汽流確定速度及相對速度；畫出動葉進(jìn)出口速度三角形；畫出該級熱力過程線并標(biāo)注各符號。1〔20〕主蒸汽壓力變化，對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？1〔15〕p=0.35MPa，t=169°C,噴嘴后壓力0 0p=0.25MPa,級后壓力p=0.56MPa,噴嘴抱負(fù)焓降Δh =47.4kJ/kg,噴嘴損失2 nΔh=3.21kJ/kg,動葉抱負(fù)焓降Δhnt

=13.4kJ/kg,動葉損失Δhbt

=1.34kJ/kg,級的抱負(fù)焓降Δht=60.8kJ/kgΔhc0=0Δhc2=2.09kJ/kg,其他各種損失ΣΔh=2.05kJ/kg。計(jì)算：計(jì)算級的反動度Ωm=0.97，計(jì)算級的相對內(nèi)效率1η 。ri1〔15〔焓~熵圖〕上表示出來。1〔25〕3369.3kJ/kg，初速c50m/s，噴嘴出口蒸汽的實(shí)際速度為c470.21m/s，速度系數(shù)0.97，0 1本級的余速未被下一級利用，該級內(nèi)功率為Pi

1

=47T/h，求：噴嘴損失為多少?噴嘴出口蒸汽的實(shí)際焓？該級的相對內(nèi)效率？1〔15〕大功率汽輪機(jī)為什么都設(shè)計(jì)成多級汽輪機(jī)？在h-s多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象？1〔20〕某反動級抱負(fù)焓降Δht=62.1kJ/kg，初始動能Δhc0=1.8kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s，假設(shè)噴嘴損失Δhnζ=5.6kJ/kg,動葉損失Δhbζ=3.4kJ/kg，余Δhc2=3.5kJ/kgμ1=0.52〔15〕漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差異？參考答案一、選擇題1—5BCABC 6—10DACDB 11—15ADBCD 16—20BBDDC 21—25ADBBA二、分析計(jì)算題t1．解：(1)ht

84.3kJ/kg，h

1.8 kJ/kg，m

0.04，u=171.8m/sc0h*hc0

84.31.886.1kJ/kgt t c0m)h*t1

390.5m/sc2c2u22uccos1 1 11

228.9

m/scsinarcsin 11 w22h*w2m t1

126.20(2)

w 2

243.2

m/s(3)

2

23.20輪周功率:u1122u11224.8171.8228.9cos26.20224.7cos23.20/1000339.66kW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(diǎn)：它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：p1=p2；hb=0；Ωm=0。反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)展，一半在動葉中進(jìn)展。它的動p1>p2；hn≈hb≈0.5ht；Ωm=0.5。帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大局部在噴嘴葉柵中進(jìn)展，只有一小p>ph>h>0；Ω=0.05～1 2 n b m0.35。復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有肯定的反動度，即速級承受了兩列動葉柵，其作功力量要比單列沖動級大。0解： p0 p0

p0t0

pc

h-s0蒸汽初始焓h 0cth 20k/kgctt t 0 H 則汽輪機(jī)抱負(fù)焓降：H h h 1422t t 0 Ht

p 因節(jié)流損失p

0.05p0

，所以節(jié)流后的初壓：0c0圖進(jìn)汽節(jié)流過程示意圖 p0c0

0.95p0

8.39MPa，又由于節(jié)流過程焓值不0變，所以節(jié)流后的焓值h0

h 3475kJ/kg，ct0對應(yīng)的抱負(fù)排汽焓： hct0

2065kJ/kg解：在動態(tài)過程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率因電力系統(tǒng)的變化而突然轉(zhuǎn)變，如發(fā)電機(jī)定值而欲關(guān)小調(diào)整汽門，這就是反調(diào)現(xiàn)象。反調(diào)現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于功率信號的變化快于轉(zhuǎn)速信號的變化。功率信號。c2c5．解：h0 1

2932 47.56KJ/Kgn 21032

2103

0.9522w1h w2 2 1572 1582 3.418KJ/Kg2w1b 2103 21030.882 2103h 3.418〔1〕 bm h0

3.41847.56

0.07n bw2c2w2c222

1572157262.52c2u2w2 293214421582 arccos11c

2cu1

162.5

2293144

=160 arcsin22 w2

arcsin157260 hn

h0n

12 47.5610.952=4.64KJ/Kgw 2

178.42 hb

2t2103

12

10.882 3.59 KJ/Kg2103c2 62.52hc2

2 1.95KJ/Kg2103 2103hnhbhc2

4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg輪周力為：F=Gccosc cos

30293cos16062.5cos900=851Nu 1 1 2 2〔3〕熱力過程線為：h0 Pn 1h0 ht nh P2bh hb c2hs解：汽輪機(jī)運(yùn)行中，其汽缸承受的作用力有：蒸汽與大氣壓力差產(chǎn)生的作用道作用在汽缸上的力。的反作用力，通過隔板的掛耳傳遞給汽缸，在汽缸內(nèi)產(chǎn)生剪切應(yīng)力；汽缸內(nèi)、外產(chǎn)生局部的拉、壓應(yīng)力或剪切應(yīng)力。除凝汽式汽輪機(jī)的最末幾級和低壓排汽室外，其內(nèi)部蒸汽壓力大于大氣壓力愈大。連接收道作用在汽缸上的力，與管道連接的狀態(tài)有關(guān)。消滅張口，產(chǎn)生漏汽，沖刷法蘭結(jié)合面，破壞結(jié)合面的嚴(yán)密性。對于汽缸的低壓氣壓力。由于排汽壓力上升，排汽溫度隨之上升，排汽缸的垂直膨脹量增大，破壞轉(zhuǎn)子或汽缸中心線的自然垂弧，可能引起機(jī)組振動，造成動、靜局部摩擦；而動。不超過最大允許值，可以保證汽缸的安全。解：由p0,t0和pc在h-s圖上可查得： p0 t00 t c蒸汽初始焓：h 3248.7kJ/kg， 0 t chct

2349kJ/kg hcct由此可得汽輪機(jī)抱負(fù)焓降： hcctcct 0 ctH h h 3248.72349899.7(kJ/kg) 圖1 汽輪機(jī)熱力過程線依據(jù)題意知排汽為干飽和蒸汽則由p 0.02MPa的等壓線與飽和線相交點(diǎn)得實(shí)際排汽狀態(tài)點(diǎn)C，該點(diǎn)的焓h 2610cct 0 cti 0 c故汽輪機(jī)有效焓降：H h h 3248.72610638.7i 0 c 汽輪機(jī)相對內(nèi)效率：ri

HiHt

638.7899.7

71%ri由于各級焓降一樣、效率一樣，所以各級效率ri

與整機(jī)相對內(nèi)效率存在如下關(guān)系：(1)ri riri則各級效率：ri

/1)71/10)6%riP汽輪機(jī)內(nèi)功率：i

G.Ht

34000638.76029(kW)3600解：汽輪機(jī)運(yùn)行對其調(diào)整系統(tǒng)有如下根本要求：能掌握汽轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速，按要求從零逐步上升到額定轉(zhuǎn)速；并入電網(wǎng)后，組功率和轉(zhuǎn)速不變。定工況過渡到的穩(wěn)定工況，保證機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化在允許范圍內(nèi)。在機(jī)組甩負(fù)荷〔主汽門全開，突然與電網(wǎng)解列，負(fù)荷降至零〕時，能維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在3000r/min左右空負(fù)荷運(yùn)行。切斷汽源，實(shí)行事故停機(jī)。

h*t

ht

c202(12(10.2)78.451000c c 1 1td n

0.95m)hm)h*t

336.57m/su m 60c2c2u22cucos1 1 11

60 169.56m/s33335216522335165co10

182.97m/scsin 336.57sin180arcsin 11

1arcsin

182.97

34.6401 1=28.64o 6034.64=28.64o2 1h b

h*0.2×78.45=15.69kJ/kg2h w2h w2b1t2w2w2u22wucos2 2 22w

0.942215.691000182.97223321652233165co260 239.39sin28.64

=239.39m/s121.69m/s arcsin 22 c

2arcsin

121.692 70.54°1112c22uw1uw21動葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形、中間級和末級組三類?！?〕中間級：在工況變化時，壓力比不變是中間級的特點(diǎn)。汽輪機(jī)級的抱負(fù)并漸漸向前推移。當(dāng)流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的抱負(fù)焓降減小，其速度比和反動度相應(yīng)增大。由于設(shè)計(jì)工況級的速度比為最正確值，級內(nèi)效率最高，愈低。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(jī)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)抱負(fù)焓降減小，而且末級的壓力比離最正確值，級效率相應(yīng)降低?！?〕調(diào)整級：調(diào)整級前后壓力比隨流量的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，其抱負(fù)焓降亦隨之離最正確值，級效率相應(yīng)降低。解：機(jī)組總的軸向推力：F FZ Z1

FZ2

FZ3

104900586009440069100

〔N〕推力軸承瓦塊上所承受的壓力為：F 69100p Z 84.8(N/cm2)Z 10f 1081.5bpb

150N/cm2。Z b所以其軸承安全系數(shù)為：np /p 150/84.81.77>1.5,故此推力瓦工作是安全的。Z b解：對于凝汽式汽輪機(jī)，負(fù)荷即流量變化時，各中間級焓降根本不變，因而最大。13．解：(1)hn

m

ht

0=〔1-0.3〕×78=54.6kJ/kg22103h0n1tc c1 c2c2u22cucos111122h0103m t2w2w2u22wucos2222

210354.6210354.620.320.378103194.7194.7217822194.7178cos180

330.5m/s=194.7m/s

=149.4m/s=55.1m/s動葉進(jìn)出口速度三角形：C C W1 W 2 u 2u 1P0P0Ph01nh0tbhP2s對功率的影響越大。當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力上升時，蒸汽的初焓減小；此時進(jìn)汽流量增機(jī)組功率的相對變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)整閥開度不變的工況。的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。噴嘴室、汽缸等承壓部件，其內(nèi)部應(yīng)力將增大。初壓上升時假設(shè)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，負(fù)荷。此時調(diào)整級汽室壓力上升，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(jī)組初壓和調(diào)整級汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制。當(dāng)時壓降低時，要保持汽輪機(jī)的功率不變，則要開大調(diào)整閥，增加進(jìn)汽量。此時限。Ω=Δh/Δh=13.4/6