汽輪機(jī)原理習(xí)題(作業(yè)題答案)

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 ccr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Ωm=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：⑴通過(guò)噴嘴的蒸汽流量⑵若級(jí)后蒸汽壓力降為p21=1.12Mpa，反動(dòng)度降為Ωm=0.3，則通過(guò)噴嘴的流量又是多少？答:1):17.9kg/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β2=38°，動(dòng)葉內(nèi)的焓降為Δhb=137.76kJ/kg。問(wèn)：⑴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？⑵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*=0.888∴k=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-Δhb=2169.6查圖得p2=0.003Mpa動(dòng)葉壓力比εb=p2/p*1=0.3顯然εb＜ε1d，即蒸汽在動(dòng)葉中達(dá)極限膨脹，極限背壓為p1d=ε1d*p1*=0.00347Mpa查焓熵圖得：h2dt=2185.5,ρ2dt=0.02954查臨界壓力比處的參數(shù)：p2cr=0.005797;h2cr=2247.5ρ2cr=0.04697∴1.1535∴極限偏轉(zhuǎn)角δ2=7.2736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α1=18°解:內(nèi)功率Pi=Pel＋ΔPg＋ΔPm=12393kW由得：ΔHth=447.7kJ/kg由得：ΔHih=326.55kJ/kg高壓缸相對(duì)內(nèi)效率ηhi=ΔHih/ΔHth=0.713由得：ΔHti=653.01kJ/kg由得：ΔHii=553.8kJ/kg中壓缸相對(duì)內(nèi)效率ηhi=ΔHih/ΔHth=0.848由得：ΔHtre=1241.42kJ/kg,,hr=3558.24中低壓缸相對(duì)內(nèi)效率ηrei=(hr-hex)/ΔHtre=(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δ=0.4mm。軸封流量系數(shù)μl=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┢扛髡级嗌伲咳缭摍C(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)計(jì)算第一段軸封漏汽量由p0=1.8MPa，t0=340℃得ρ0=6.592kg/m3Gl1=1.213T/h（0.337kg/s）Gl2=0.71T/h（0.197kg/s）;ΔG1=Gl1-Gl2=0.503T/h（0.1397kg/s）Gl3=0.211T/h（0.0586kg/s）;ΔG2=Gl2-Gl3=0.499T/h（0.1386kg/s）ΔG=ΔG1+ΔG2=1.002T/h（0.283kg/s）4)第二級(jí)回?zé)岢槠收贤Ｓ肎l1=1.213T/h（0.337kg/s）;G’l2=0.54T/h（0.15kg/s）;ΔG1=Gl1-G’l2=0.673T/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ρ0=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μl=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/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:ΔG2=Gl1-Gl2=1.036T/h（0.2878kg/s）進(jìn)入均壓箱:ΔG=0.127T/h（0.0353kg/s）進(jìn)入軸封抽汽母管:ΔG=0.119T/h（0.0331kg/s）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(wèn)：若蒸汽流量保持為臨界值，則最大背壓可以為多少？若流量減為1/3，則背壓p11要增加到多少？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=1.1794Mpa2）流量減為1/3,則彭臺(tái)門系數(shù)β=1/3p11=ε11*p0=2.104Mpa3)設(shè):初壓新?tīng)顟B(tài)為臨界,則p01=4/7*p0=4/7*2.16=1.234Mpa效驗(yàn):新?tīng)顟B(tài)下ε11=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：β==0.981616MPa設(shè)新?tīng)顟B(tài)下為臨界工況:∴p01=1.3468Mpa效驗(yàn):新?tīng)顟B(tài)下ε11=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p1＝3MPa，前三個(gè)壓力級(jí)后的壓力分別為p2＝2.5MPa，p3＝2.0MPa，p4＝1.6MPa，背壓pZ＝0.7MPa。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，將壓力?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緿e=35T/h（見(jiàn)下圖）。運(yùn)行中如新汽流量降為D01=150T/h， ①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？②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：①由D01/D0=p21/p2=pe1/pe知:∴p21=(D01/D0)*p2=(150/210)*6=4.286Mpa（2分）∴pe1=(D01/D0)*pe=(150/210)*3=2.143Mpa（2分）②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=156~163HZ，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48.5~50.5HZ。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：K2~33~44~55~6[Ab]4.53.73.53.5附2：不同K值，不調(diào)頻葉片的[Ab]值：K34567891011[Ab]10.07.86.25.04.44.14.03.93.8解：(1)fd1=fd2=∵fd1/n1～fd2/n2=3.61～3.85∴取頻位K=4。由K=3～4,查不調(diào)頻葉片[Ab]值=10.0∵Ab=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=3～4,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：Δ1=fd1-(k-1)n1=182.4-3*50.5=30.9>7.5HzΔ2=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=98~106HZ，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48.5~50.5HZ。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K2~33~44~55~6[Ab]4.53.73.53.5解：1）頻率分散度所以合格2）HZHZ