21熱能工程與動(dòng)力類專業(yè)知識(shí)點(diǎn)汽輪機(jī)原理知識(shí)點(diǎn)講

1021汽輪機(jī)原理學(xué)問點(diǎn)汽輪機(jī)級(jí)的工作原理做功力量的大小并說明緣由。只轉(zhuǎn)變流淌方向，動(dòng)葉中只有動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。膨脹加速。動(dòng)葉中既有動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化同時(shí)有局部熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。11hre2t(x)

/(x)

=〔u

u 1〕im/〔〕re=〔cos

〕/cos =

/him1op

1op c c 2 1 1 t1 1hre／him=1/2t t上式說明反動(dòng)級(jí)的抱負(fù)焓降比沖動(dòng)級(jí)的小一倍分別說明高壓級(jí)內(nèi)和低壓級(jí)內(nèi)主要包括哪幾項(xiàng)損失？形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失等；失、漏氣損失、葉輪摩擦損失很小。簡(jiǎn)述蒸汽在汽輪機(jī)的工作過程。汽在汽輪機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械功。答：汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的損失有：9造成這些損失的緣由：局部之間存在碰撞和摩擦，產(chǎn)生的損失。〔2〕動(dòng)葉損失：因蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)流淌時(shí)，因摩擦而產(chǎn)生損失。排汽帶走一局部動(dòng)能，稱為余速損失。葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個(gè)端面，當(dāng)蒸汽流淌時(shí)，在端面附面主流垂直，進(jìn)一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。扇形損失：汽輪機(jī)的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當(dāng)葉片為直葉片時(shí)，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變化越大。另外，由于噴嘴出口汽統(tǒng)稱為扇形損失。葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。局部進(jìn)汽損失：它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩局部組成。在沒有布置噴由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會(huì)產(chǎn)生漏汽，亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。漏汽損失：汽輪機(jī)的級(jí)由靜止局部和轉(zhuǎn)動(dòng)局部組成，動(dòng)靜局部之間必需蒸汽量削減，造成損失，這局部能量損失稱為漏汽損失。濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級(jí)，將產(chǎn)生濕汽損失。其緣由是：濕蒸汽中周功；當(dāng)水滴撞擊在動(dòng)葉片的背弧上時(shí)，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進(jìn)一步加指出汽輪機(jī)中噴嘴和動(dòng)葉的作用。據(jù)噴嘴斜切局部截面積變化圖，請(qǐng)說明：p/p；1 0〔2〕p/p1 01p/pAC1 0喉部界面AB一樣，斜切局部不發(fā)生膨脹，只起導(dǎo)向作用。p/pAB1 0ABC脹，壓力降低，速度增加，超過臨界速度，且氣流的方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。輪周效率的影響。答：將〔級(jí)動(dòng)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。效率。在純沖動(dòng)級(jí)中，反動(dòng)度Ω=0，則其輪周效率可表示為：m

2u 1 1 12

cos1葉型選定后，φ、ψ、α、β數(shù)值根本確定，由公式來看，隨速比變化，輪周1 1損失變化最大，當(dāng)余速損失取最小時(shí)，輪周效率最大。的狀況下，反動(dòng)級(jí)能擔(dān)當(dāng)?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動(dòng)級(jí)小？答：輪周效率最大時(shí)的速度比稱為最正確速度比。對(duì)于純沖動(dòng)級(jí)，1

cos；反動(dòng)級(jí)12 11

cos1

；在圓周速度一樣的狀況下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

2122

cos1c2 1u2

1u2

1 u 2反動(dòng)級(jí)△h=at

=2

2

2 1a12 2c 21a1由上式可比較得到，反動(dòng)級(jí)能擔(dān)當(dāng)?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動(dòng)級(jí)小。它們的效率及作工力量。出口流速很高，高速氣流流經(jīng)第一列動(dòng)葉作功后其具有余速的汽流流進(jìn)導(dǎo)向葉柵，其方向與其次列動(dòng)葉進(jìn)汽方向全都后，再流經(jīng)其次列動(dòng)葉作功。作功力量：復(fù)速級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，反動(dòng)級(jí)最小；效率：反動(dòng)級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，復(fù)速級(jí)最小。C1P0C2PC1P0C2PC20P1反動(dòng)級(jí)：CC1P0C2PC0P減小汽輪機(jī)中漏氣損失的措施。還有減小葉頂反動(dòng)度，可使動(dòng)葉頂部前后壓差不致過大。什么是動(dòng)葉的速度三角形？系的三角形叫做動(dòng)葉的速度三角形。簡(jiǎn)述軸向推力的平衡方法。簡(jiǎn)述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假設(shè)干凹凸相間的汽封片〔齒，這些汽封片是環(huán)形的。蒸假設(shè)汽封片片數(shù)越多，則每一個(gè)汽封片兩側(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。汽輪機(jī)的調(diào)整級(jí)為什么要承受局部進(jìn)汽？如何選擇適宜的局部進(jìn)汽度？而噴嘴高度太小會(huì)造成很大的流淌損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不能過小，15mm。而噴嘴平均直徑也不宜過小，否則級(jí)的焓降將削減，所以承受局部進(jìn)汽可以提高噴嘴高度，削減損失。是使局部進(jìn)汽損失和葉高損失之和最小。汽輪機(jī)的級(jí)可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？級(jí)、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)和復(fù)速級(jí)等幾種。各類級(jí)的特點(diǎn)：純沖動(dòng)級(jí)：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)展膨脹，而在動(dòng)葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級(jí)中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)展，一半在動(dòng)葉中進(jìn)展。它的動(dòng)葉柵流淌效率高于純沖動(dòng)級(jí)，但作功力量較小。在這種級(jí)中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹大局部在噴嘴葉柵中進(jìn)展，只有一小局部1 2

h>hn

m復(fù)速級(jí)：復(fù)速級(jí)有兩列動(dòng)葉，現(xiàn)代的復(fù)速級(jí)都帶有肯定的反動(dòng)度，即蒸汽承受了兩列動(dòng)葉柵，其作功力量要比單列沖動(dòng)級(jí)大。什么是沖擊原理和還擊原理？在什么狀況下，動(dòng)葉柵受還擊力作用？大，所作的機(jī)械功愈大。差越大，膨脹加速越明顯，則還擊力越大，它所作的機(jī)械功愈大。說明沖擊式汽輪機(jī)級(jí)的工作原理和級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點(diǎn)。為蒸汽所具有的動(dòng)能，然后再將蒸汽的動(dòng)能在動(dòng)葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械作功，通過汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，通過汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出。汽輪機(jī)的能量損失有哪幾類？各有何特點(diǎn)？的外部損失。損失，可以在焓熵圖中表示出來。中表示。有哪些？相對(duì)內(nèi)效率。率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和速損失系數(shù)最小時(shí)，級(jí)具有最高的輪周效率。多級(jí)汽輪機(jī)以承受哪些方法？答：多級(jí)汽輪機(jī)每一級(jí)的軸向推力由蒸汽作用在動(dòng)葉上的軸向力蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力蒸汽作用在轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以承受：平衡活塞法；對(duì)置布置法；葉輪上開平衡孔；承受推力軸承。h-s的重?zé)岈F(xiàn)象？1大減小。〔2〕如以下圖：P1P1152P2T1T2P334〔焓~熵圖〕上表示出來。小，稱為進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失。損失稱為排汽通道的阻力損失。h P P’00 t0P’cPc第一級(jí)存在損失，使其次級(jí)進(jìn)口溫度由上升到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。流阻失這就是重?zé)岈F(xiàn)象。 s軸封系統(tǒng)的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封處漏入大氣；過高，影響軸承安全；防止空氣漏入汽輪機(jī)真空局部。何為多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)？機(jī)抱負(fù)焓降的百分比，稱為多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)。說明汽輪機(jī)軸封間隙過大或過小對(duì)汽輪機(jī)分別產(chǎn)生什么影響？生摩擦，造成局部發(fā)熱和變形。什么叫余速利用？余速在什么狀況下可被全部利用？利用。汽輪機(jī)在變動(dòng)功況下的工作說明汽輪機(jī)噴嘴配汽方式的特點(diǎn)種配汽方式具有如下特點(diǎn)：局部進(jìn)汽，e﹤1,滿負(fù)荷時(shí)，仍存在局部進(jìn)汽，所以汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，繪圖說明最簡(jiǎn)潔的發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖并說明各主要設(shè)備的作用？答：1—鍋爐；2—汽輪機(jī)；3—發(fā)電機(jī)；4—凝汽器；5—給水泵寫出分析汽輪機(jī)變工況運(yùn)行的弗里格爾公式，并說明其使用的條件。PP2P201g1p2p20g答：弗留格爾公式為：1 。G流過各級(jí)的汽流為一股均質(zhì)流〔調(diào)整級(jí)不能包括在級(jí)組內(nèi)。何種工況為調(diào)整級(jí)的最危急工況，為什么？答：調(diào)整級(jí)最危急工況為：第一調(diào)整汽門全開，而其他調(diào)整汽門全關(guān)的狀況。t是最危急工況。的狀況下并說明汽輪機(jī)初壓上升時(shí)，為什么說末級(jí)葉片危急性最大？積，故此時(shí)末級(jí)運(yùn)行安全性危急。同時(shí)，流量增大還將使軸向推力增大。分析說明汽輪機(jī)某一中間級(jí)在抱負(fù)焓降減小時(shí)其反動(dòng)度的變化狀況。時(shí)反動(dòng)度隨級(jí)的比焓降變化。〔如圖〕c11

c,w1

減為w11

，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際有效相w

w”,假設(shè)反動(dòng)度不變，則21

c11

；在噴嘴出口面積和動(dòng)葉出口面積不變11 w c2 1c w11

增大，減輕動(dòng)葉柵汽道的堵塞。CC11 W’C11W111uW1

w c21

，故由上可知反動(dòng)度降低。w c2 1式對(duì)變負(fù)荷的適應(yīng)性好。答：如圖：以高壓缸在設(shè)計(jì)工況和75%設(shè)計(jì)負(fù)荷的熱力過程線為例進(jìn)展說明。曲111 122ADAD11 2260320t=540t=5400PA10A2B1B2t=3200D1CD21t=2620hC2s分別指出凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)的軸向推力隨負(fù)荷的變化規(guī)律。答：對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，負(fù)荷即流量變化時(shí)，各中間級(jí)焓降根本不變，因而反動(dòng)度不變，各級(jí)前后壓差與流量程正比，即汽輪機(jī)軸向推力與流量成正比；同時(shí)，漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差異？另外，對(duì)應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。為什么可以利用爭(zhēng)論噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動(dòng)葉柵變工況特性？w。度比、級(jí)效率如何變化？答：當(dāng)汽輪機(jī)的工況變化時(shí)，按各級(jí)在工況變化時(shí)的特點(diǎn)通常級(jí)分為調(diào)整級(jí)、中間級(jí)和末級(jí)組三類。〔1〕中間級(jí)：在工況變化時(shí)，壓力比不變是中間級(jí)的特點(diǎn)。汽輪機(jī)級(jí)的抱負(fù)并漸漸向前推移。當(dāng)流量減小，級(jí)前蒸汽溫度降低，中間級(jí)的抱負(fù)焓降減小，其速度比和反動(dòng)度相應(yīng)增大。由于設(shè)計(jì)工況級(jí)的速度比為最正確值，級(jí)內(nèi)效率最高，愈低。末級(jí)組：其特點(diǎn)是級(jí)前蒸汽壓力與其流量的關(guān)系不能簡(jiǎn)化為正比關(guān)系，且最正確值，級(jí)效率相應(yīng)降低。調(diào)整級(jí)：調(diào)整級(jí)前后壓力比隨流量的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，其抱負(fù)焓降亦隨之變化值，級(jí)效率相應(yīng)降低。主蒸汽壓力變化，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？率的影響越大。功率的相對(duì)變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)整閥開度不變的工況。濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。壓差增大。因此對(duì)機(jī)組初壓和調(diào)整級(jí)汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制。限。汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備？答：汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的緣由有：冷卻水量緩慢削減冷卻水管結(jié)垢或臟污冷卻水溫緩慢上升凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣抽氣器效率下降局部冷卻水管被堵答：汽輪機(jī)凝汽設(shè)備的組成圖如下所示：1冷卻水1冷卻水物432分散水1——凝汽器；2——抽氣器；3——循環(huán)水泵；4——分散水泵任務(wù)：(1)試述凝汽器的最正確真空是如何確定的。量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差來確定的。么？答：凝汽器內(nèi)壓力P，近似認(rèn)為等于蒸汽分壓力P，可由蒸汽分散溫度t確定。c s sΔt=αD，α是常數(shù)，ΔtDw降低；另外，由t

eAKec4187Dw

cD得，當(dāng)Dc 1

肯定，α是常數(shù)時(shí)，tDc

c的降低而tt+Δt+t減小，則蒸汽分壓力降低，由s w1Pc

Ps凝汽器中空氣的主要來源有哪些？空氣的存在對(duì)凝汽器的工作有什么影響？應(yīng)的回?zé)嵯到y(tǒng)、排汽缸、凝汽設(shè)備等不嚴(yán)密處漏入的。tPPa c

上升，使真空降低；空氣使分散水過冷度增大；分散水中溶入氧量增大，使管道腐蝕加劇。征端點(diǎn)的符號(hào)，并注釋符號(hào)的意義。答：溫度分布曲線為：tt蒸汽δt⊿t水t tsw2tw1AAc

；t

表示冷卻水進(jìn)口處溫度，s s w1 w1t表示冷卻水出口溫度，⊿t=ttδt；Aw2表示凝汽器總傳熱面積。

w2 w1 c行中如何減小過冷度？〔1汽器的過冷度。當(dāng)過冷度很大時(shí)，真空降低，分散效果較差；同時(shí)，過冷度增大還會(huì)使分散水中含氧量增大，增加了對(duì)低壓管道的腐蝕。為減小凝汽器的過冷度，設(shè)計(jì)凝汽器時(shí)力求冷卻水管束排列合理，加好的工作狀態(tài)。機(jī)組運(yùn)行對(duì)凝汽器的要求有哪些？1〕阻小。管應(yīng)具有足夠的抗腐蝕性；削減分散水中的含氧量。小。1〕凝汽器的密封性要好；冷卻水管應(yīng)有足夠的抗腐蝕力量；要減小分散水中的含氧量。答：凝汽器內(nèi)是否保持在最正確真空；分散水的品質(zhì)是否合格。凝汽器的熱力特性指什么？答：凝汽器壓力隨進(jìn)入凝汽器的蒸汽量Dc、進(jìn)入凝汽器的冷卻水量Dw進(jìn)入凝汽器時(shí)的進(jìn)口溫度的變化而變化的規(guī)律，稱為凝汽器的熱力特性。答：凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是：在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)使凝汽器內(nèi)建立真空；作。汽輪機(jī)的級(jí)可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？級(jí)、帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)和復(fù)速級(jí)等幾種。各類級(jí)的特點(diǎn)：純沖動(dòng)級(jí)：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)展膨脹，而在動(dòng)葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級(jí)中：p=p1 2

h=0；Ω=0。b m反動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)展，一半在動(dòng)葉中進(jìn)展。它的動(dòng)葉柵流淌效率高于純沖動(dòng)級(jí)，但作功力量較小。在這種級(jí)中：p>p12hnhb≈0.5 h；Ω=0.5。t m帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí)：蒸汽的膨脹大局部在噴嘴葉柵中進(jìn)展，只有一小局部1 2

h>hn

m復(fù)速級(jí)：復(fù)速級(jí)有兩列動(dòng)葉，現(xiàn)代的復(fù)速級(jí)都帶有肯定的反動(dòng)度，即蒸汽承受了兩列動(dòng)葉柵，其作功力量要比單列沖動(dòng)級(jí)大。軸封系統(tǒng)的作用是什么？答：(1)防止蒸汽自汽封處漏入大氣；過高，影響軸承安全；防止空氣漏入汽輪機(jī)真空局部。何種工況為調(diào)整級(jí)的最危急工況，為什么？答：調(diào)整級(jí)最危急工況為：第一調(diào)整汽門全開，而其他調(diào)整汽門全關(guān)的狀況。當(dāng)只有在上述狀況下，不僅⊿hI最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴t是最危急工況。的狀況下，反動(dòng)級(jí)能擔(dān)當(dāng)?shù)撵式祷蜃龉αα勘燃儧_動(dòng)級(jí)?。看穑狠喼苄首畲髸r(shí)的速度比稱為最正確速度比。對(duì)于純沖動(dòng)級(jí)，1

cos；反動(dòng)級(jí)12 11

cos1

；在圓周速度一樣的狀況下， 2c2 1u2 1 u t

a =2 2a2

22

cos1c2 1u2

1u2

1 u 211t

a =22a2

2c1

2cos