《汽輪機原理》習題及答案

第一章結論之阿布豐王創(chuàng)作

一、單項選擇題

1.新蒸汽參數(shù)為13.5MPa的汽輪機為（b）

A.高壓汽輪機B.超高壓汽輪機

C.亞臨界汽輪機D.超臨界汽輪機

2.型號為N300-16.7/538/538的汽輪機是（B）。

C.背壓式汽輪機D.工業(yè)用汽輪機

第一章汽輪機級的工作原理

一、單項選擇題

3.在反動級中，下列哪種說法正確？（C）

4.下列哪個措施可以減小葉高損失？（A）

5.下列哪種措施可以減小級的扇形損失？（C）

6.純沖動級動葉入口壓力為P1,出口壓力為P2,則Pi和P2的關系為

（C）

A.PXBB.Pt>P2

C.Pi=P2D.Pi"

7.當選定噴嘴和動葉葉型后，影響汽輪機級輪周效率的主要因素（A）

8.下列哪項損失不屬于汽輪機級內損失（A）

9.反動級的結構特點是動葉葉型（B）0

A.與靜葉葉型相同B.完全對稱彎曲

C.近似對稱彎曲D.橫截面沿汽流方向不發(fā)生變更

10.當汽輪機的級在（B）情況下工作時，能使余速損失為最小。

A.最大流量B.最佳速度比

C.部發(fā)進汽D.全周進汽

1.汽輪機的級是由組成的。[C)

A.隔板+噴嘴B.汽缸+轉子

C.噴嘴+動葉D.主軸+葉輪

大于臨界壓力比￡什時，則噴嘴的出口蒸汽流速C

【A】

A.Cl〈CcrB.C]—Ccr

C.Ci>CcrD.C[WCcr

Pl小于臨界壓力Per時，蒸汽在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹，下列哪個說法是正確

的？【B】

A.只要降低P”即可獲得更大的超音速汽流

B.可以獲得超音速汽流，但蒸汽在噴嘴中的膨脹是有限的

C.蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速等于臨界速度

D.蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速小于臨界速度Ccr

4.汽輪機的軸向位置是依靠確定的？[D]

A.靠背輪B.軸封

C.支持軸承D.推力軸承

5.蒸汽流動過程中，能夠推動葉輪旋轉對外做功的有效力是o【C]

A.軸向力B.徑向力

C.周向力D.蒸汽壓差

6.在其他條件不變的情況下，余速利用系數(shù)增加，級的輪周效率〃u[A]

A.增大B.降低

C.不變D.無法確定

7.工作在濕蒸汽區(qū)的汽輪機的級，受水珠沖刷腐蝕最嚴重的部位是：[A]

A.動葉頂部背弧處B.動葉頂部內弧處

C.動葉根部背弧處D.噴嘴背弧處

8.降低部分進汽損失，可以采納下列哪個措施？[D]

A.加隔板汽封

B.減小軸向間隙

C.選擇合適的反動度

D.在非工作段的動葉兩側加裝護罩裝置

9.火力發(fā)電廠汽輪機的主要任務是：[B]

A.將熱能轉化成電能B.將熱能轉化成機

械能

C.將電能轉化成機械能D.將機械能轉化成

電能

10.在純沖動式汽輪機級中，如果不考慮損失，蒸汽在動葉通道中[C]

A.相對速度增加

B.相對速度降低；

C.相對速度只改變方向，而大小不變

D.相對速度大小和方向都不變

11.已知蒸汽在汽輪機某級的滯止理想焰降為40kJ/kg,該級的反動度為

0.187,則噴嘴出口的理想汽流速度為[D]

A.8m/sB.122

m/s

C.161m/sD.255m/s

12.下列哪個說法是正確的[C]

A.噴嘴流量總是隨噴嘴出口速度的增大而增大；

B.噴嘴流量不隨噴嘴出口速度的增大而增大；

C.噴嘴流量可能隨噴嘴出口速度的增大而增大，也可能堅持不變；

D.以上說法都分歧錯誤

!,出口壓力為P2,則R和P2有關系?！綛】

A.Pi<P2B.Pi>P2

C.PI=P2D.PFO.5P2

弧長為1037mm,平均直徑1100mm,該級的部分進汽度：【A】36

A.0.3B.

C.0.66D.1

15.汽機中反動度為0.5的級被稱為：[D]

A.純沖動級B.帶反動度的沖動級

C.復速級D.反動級

16.蒸汽在某反動級噴嘴中的滯止理想燧降為30kj/kg,則蒸汽在動葉通道中

的理想焙降為：[C]

A.0kj/kgB.15kj/kg

C.30kj/kgD.45kj/kg

17.在反動式汽輪機級中，如果不考慮損失，則：[B]

A.蒸汽在動葉通道中的絕對速度增大

B.蒸汽在動葉通道中絕對速度降低

C.蒸汽在動葉通道中相對速度只改變方向，而大小不變

D.以上說法都分歧錯誤

kj/kg,噴嘴出口蒸汽理想比熔值為3304.4kj/kg,則噴嘴實際出口速度為

[A]16

A.B.81.3m/s

C.81.9m/sD.320m/s

19.關于噴嘴臨界流量，在噴嘴出口面積一定的情況下，請判斷下列說法哪個

正確：[C]

A.噴嘴臨界流量只與噴嘴初參數(shù)有關

B.噴嘴臨界流量只與噴嘴終參數(shù)有關

C.噴嘴臨界流量與噴嘴壓力比有關

D.噴嘴臨界流量既與噴嘴初參數(shù)有關，也與噴嘴終參數(shù)有關

20.反動級中，若噴嘴出口汽流角%=15°,當速比取下列哪個值時，該級的輪

周效率最高。【D】

A.0.24B.0.48

C.0.6D.0.966

%和圓周速度“相等時，純沖動級和反動級在最佳速比下所能承擔的焰降之比

為【B】

A.1：2B.2：1

C.1：ID.1：4

22.汽輪機級采取部分進汽的原因是【B】

A.葉片太長B.葉片太短

C.存在鼓風損失D.存在斥汽損失

23.下列哪幾項損失不屬于葉柵損失。[C]

A.噴嘴損失B.動葉損失

C.余速損失D.葉高損失

24.在圓周速度相同的情況下，作功能力最大的級為[C]

A.純沖動級B.帶反動度的沖動級

C.復速級D.反動級

25.在各自最佳速比下，輪周效率最高的級是[D]

A.純沖動級B.帶反動度的沖動級

C.復速級D.反動級

26.蒸汽在噴嘴斜切部分膨脹的條件是[A]

A.噴嘴后壓力小于臨界壓力B.噴嘴后壓力等于臨界壓力

C.噴嘴后壓力大于臨界壓力D.噴嘴后壓力大于噴嘴前壓力

27.在反動級中，下列哪種說法正確[C]

A.蒸汽在噴嘴中理想焰降為零

B.蒸汽在動葉中理想焰降為零

C.蒸汽在噴嘴與動葉中的理想熔降相等

D.蒸汽在噴嘴的理想焰降小于動葉的理想焰降

28.下列哪個措施可以減小葉高損失[A]

A.加長葉片B.縮短葉片

C.加厚葉片D.減薄葉片

29.下列哪種措施可以減小級的扇形損失

[C]

A.采取部分進汽B.采取去濕槽

C.采取扭葉片D.采取復速級

30.在汽輪機工作過程中，下列哪些部件是靜止不動的？[C]

A葉輪B葉片

C隔板D軸

31.哪些措施可以減小斥汽損失？【B】49

A.采取扭葉片B.減少噴嘴組

數(shù)

C.在葉輪上開孔D.在動葉非工作弧

段加裝護罩

32.純沖動級內能量轉換的特點是[B]

A.蒸汽只在動葉柵中進行膨脹B.蒸汽僅對噴嘴施加沖動力

C.噴嘴進出口蒸汽壓力相等D.噴嘴理想熔降等于動葉理想焰降

33.汽在葉片斜切部分膨脹的特點包含[B]

A.蒸汽汽流方向不變

B.其葉片前后的壓力比￡V￡cr

C.其葉片前后的壓力比e>￡cr

D.葉片出口只能得到音速汽流

34.大型氣輪機低壓末級的反動度一般為[D]

1.噴嘴出口實際氣流速度與理想速度的關系是（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

2、動葉出口實際氣流速度與理想速度的關系是（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

3、氣流在噴嘴中流動的動能損失轉變成蒸汽熱能，所以其出口焰值是：

（）

A.升高；B.下降；C.不變。

4、漸縮噴嘴超臨界流動時，壓比與臨界壓比的關系是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

5、在噴嘴出口面積和蒸汽性質確定后，通過噴嘴的最大蒸汽量只與（）

有關。

A.蒸汽的初參數(shù)；B.蒸汽的終參數(shù)；仁人和七

6、在超臨界流動條件下，蒸汽在斜切部分流動的情形是：

A.超音速，汽流方向不偏轉；B.亞音速流動，汽流方向不偏轉;C.超音速，汽

流方向偏轉。

7、為了標明在一個級中蒸汽在動葉內膨脹的大小引入反動度概念。對純沖動

級，下面選項哪項正確：（）

A.動葉焰降為零，反動度亦為零；B.動葉熔降為零，反動度為0.5；C.動葉焰

降不為零，反動度亦為零；

8、為了標明在一個級中蒸汽在動葉內膨脹的大小引入反動度概念。對反動

級，下面選項哪項正確：（）

A.動葉熔降為零，反動度亦為零；B.動葉焰降為零，反動度為0.5；C.動葉焰

降不為零,反動度為（0.4-0.6）；

9、滯止狀態(tài)點的蒸汽壓力與實際狀態(tài)點的關系是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

10、滯止狀態(tài)點的蒸汽焙值與實際狀態(tài)點的關系是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

11、純沖動級和復速級做功能力的大小排序是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

12、純沖動級和反動級做功能力的大小排序是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

13、反動級和復速級的做功能力的大小排序是：（）

A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。

14、輪周效率是針對下面哪項損失提出的。（）

A.余速損失；B.部分進汽損失；C.級內損失。

15、級的相對內效率是針對下面哪項損失提出的。（）

A.余速損失；B.噴嘴和動葉內部流動損失；C.級內損失。

16、長葉片級的速度三角形中，葉根、平均直徑和葉頂三處的動葉進口角的大

小排序是：（）

A.81根＜81均＜81頂;B.Bi頂＜81均根；C.Bi均根頂。

17、長葉片級的速度三角形中，葉根、平均直徑和葉頂三處的噴葉出口相對速

度的大小排序是：（）

1根＜Wi均〈W1頂1頂＜W1均＜W1根I均＜W1根＜W1頂。

二、判斷題

1.復數(shù)級具有兩列或兩列以上的靜葉和動葉，所以也可以視為兩個或以上級

的串聯(lián)。（）

2.在純沖動級內，動葉的焰降為零，做功也為零。（）

3.帶部分進汽的級中，動葉轉動將停滯的蒸汽從葉輪一側鼓到另一側消耗的

有用功稱為斥汽損失。（）

4.在部分進汽的級中，當動葉轉動進入工作段時，蒸汽排斥流道中停滯汽流

所消耗的能量稱為鼓風損失。（）

5.反動級就是反動度等于的級。（）

6.葉輪轉動時與其兩側和外緣蒸汽發(fā)生的摩擦稱為摩擦損失。（）

7.沖動級就是反動度為零的級。（）

8.對于純沖動級，由于其動葉內沒有焰降，所以輪周功等于零。（）

9.對于靜葉，由于其靜止不動，因此即使有焰降也沒有能量的轉換。（）

10.減縮噴嘴出口處的當?shù)匾羲倬褪瞧渑R界速度。（）

11.當噴嘴出口壓力小于臨界壓力時，汽流流動從喉部開始方向發(fā)生偏轉

（）。

12.當噴嘴出口壓力大于臨界壓力時，汽流流動從出口截面開始方向發(fā)生偏轉

（）O

13.在平面葉柵中，噴嘴出口速度三角形是指噴嘴出口處汽流的絕對速度、相

對速度和輪周速度三者的矢量關系（）。

14.在平面葉柵中，動葉入口速度三角形是指噴嘴葉出口處汽流的絕對速度、

相對速度和輪周速度三者的矢量關系（）。

15.反動級的焰降在噴嘴和動葉中各占一半，所以噴嘴和動葉的葉型互為鏡內

映射形狀。（）

由于反動級的焰降在噴嘴和動葉中各占一半，所以為了加工簡化，兩者可采取

同一葉型。（）

三、填空題

隔板和動葉頂部O

2.葉輪上開平衡孔可以起到減小軸向推力的作用。

鼓風損失和斥汽損失。

機械損失和軸封損失。

末級和次末級。

6.在反動級、沖動級和速度級三種方式中，要使單級汽輪機的熔降大，損失較

少，應采取反動級□

7.輪周損失包含：噴嘴損失、動葉損失、余速損失o

四、名詞解釋

1.反動度

2.復數(shù)級

3.沖動式汽輪機（級）

4.反動式汽輪機（級）

5.級的理想焰降

6.級的滯止理想熔降

7.嘴斜切部分的膨脹極限。

8.噴嘴斜切部分的極限壓力。

9.余速損失。

10.部分進汽。

11.部分進汽度。

12.輪周功率。

13.輪周效率。

14.級的有效燧降。

15.級的相對內效率。

1.速度比和最佳速比

答：將（級動葉的）圓周速度〃與噴嘴出口（蒸汽的）速度。的比值定義為速

度比，輪周效率最大時的速度比稱為最佳速度比。

2.假想速比

答：圓周速度u與假想全級滯止理想比焰降都在噴嘴中等比焙膨脹的假想出口

速度的比值。

3.汽輪機的級

答：汽輪機的級是汽輪機中由一列靜葉柵和一列動葉柵組成的將蒸汽熱能轉換

成機械能的基本工作單元。

4.級的輪周效率

答：1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個級所消耗的蒸汽理想能量之比。

5.滯止參數(shù)

答：具有一定流動速度的蒸汽，如果假想蒸汽等端地滯止到速度為零時的狀

態(tài)，該狀態(tài)為滯止狀態(tài)，其對應的參數(shù)稱為滯止參數(shù)。

6.臨界壓比

答：汽流達到音速時的壓力與滯止壓力之比。

7.級的相對內效率

答：級的相對內效率是指級的有效焙降和級的理想能量之比。

8.噴嘴的極限膨脹壓力

答：隨著背壓降低，介入膨脹的斜切部分擴大，斜切部分達到極限膨脹時噴嘴

出口所對應的壓力。

9.級的反動度

答：動葉的理想比焰降與級的理想比焙降的比值。暗示蒸汽在動葉通道內膨脹

程度大小的指標。

10.余速損失

答：汽流離開動葉通道時具有一定的速度，且這個速度對應的動能在該級內不

克不及轉換為機械功，這種損失為余速損失。

11.臨界流量

答：噴嘴通過的最大流量。

12.漏氣損失

答：汽輪機在工作中由于漏氣而發(fā)生的損失。

13.部分進汽損失

答：由于部分進汽而帶來的能量損失。

14.濕氣損失

答：飽和蒸汽汽輪機的各級和普通凝汽式汽輪機的最后幾級都工作與濕蒸汽

區(qū)，從而對干蒸汽的工作造成一種能量損失稱為濕氣損失。

15.蓋度

答：指動葉進口高度超出噴嘴出口高度的那部分葉高。

16.級的部分進汽度

答：裝有噴嘴的弧段長度與整個圓周長度的比值。

五、簡答題

17.沖動級和反動級的做功原理有何分歧？在相等直徑和轉速的情況下，比較

二者的做功能力的大小并說明原因。

答：沖動級做功原理的特點是：蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉汽道中不膨脹加

速，只改變流動方向，動葉中只有動能向機械能的轉化。

反動級做功原理的特點是：蒸汽在動葉汽道中不但改變流動方向，而且還進行

膨脹加速。

動葉中既有動能向機械能的轉化同時有部分熱能轉化成動能。

在同等直徑和轉速的情況下，純沖動級和反動級的最佳速比比值：

上式說明反動級的理想焙降比沖動級的小一倍

18.分別說明高壓級內和低壓級內主要包含哪幾項損失？

答：高壓級內：葉高損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失、扇形損失、漏氣

損失、葉輪摩擦損失等；噴嘴損失

低壓級內：濕氣損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失，扇形損失、漏氣

損失、葉輪摩擦損失很小。

19.簡述蒸汽在汽輪機的工作過程。

答：具有一定壓力和溫度的蒸汽流經噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度

不竭降低，速度不竭升高，使蒸汽的熱能轉化為動能，噴嘴出口的高速汽流以

一定的方向進入裝在葉輪上的通道中，汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋

轉，即蒸汽在汽輪機中將熱能轉化為了機械功。

20.汽輪機級內有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？

答：汽輪機級內的損失有：

噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、葉輪摩擦損失、部分進汽損

失、漏汽損失、扇形損失、濕氣損失9種。

造成這些損失的原因：

(1)噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內流動時，汽流與流道壁面之間、汽流

各部分之間存在碰撞和摩擦，發(fā)生的損失。

(2)動葉損失：因蒸汽在動葉流道內流動時，因摩擦而發(fā)生損失。

(3)余速損失：當蒸汽離開動葉柵時，仍具有一定的絕對速度，動葉柵

的排汽帶走一部分動能，稱為余速損失。

(4)葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當蒸汽流動時，在端面

附面層內發(fā)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在端面附面層內，凹弧和背弧

之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，發(fā)生由凹弧向背弧的二次流動，其流

動方向與主流垂直，進一步加大附面層內的摩擦損失。

(5)扇形損失：汽輪機的葉柵裝置在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當葉片

為直葉片時，其通道截面沿葉高變更，葉片越高，變更越大。另外，由于噴嘴

出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力

沿葉高逐漸升高。而按一元流動理論進行設計時，所有參數(shù)的選取，只能包管

平均直徑截面處為最佳值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最佳值將

引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。

(6)葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉時，輪面與其兩側的蒸汽發(fā)生摩

擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉

輪的蒸汽將隨葉輪一起轉動，并受離心力的作用發(fā)生向外的徑向流動，而周圍

的蒸汽將流過來填補發(fā)生的空隙，從而在葉輪的兩側形成渦流運動。為克服摩

擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。

(7)部分進汽損失：它由鼓風損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有安插

噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不發(fā)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉，

從而損耗一部分能量；另外動葉兩正面也與弧段內的呆滯蒸汽發(fā)生摩擦損失，

這些損失稱為鼓風損失。當不進汽的動葉流道進入安插噴嘴葉柵的弧段時，由

噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內的呆滯汽體，將損耗一部分

動能。此外，由于葉輪高速旋轉和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間

隙會發(fā)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙中的低速蒸汽

進入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。

(8)漏汽損失：汽輪機的級由靜止部分和轉動部分組成，動靜部分之間

必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時，會發(fā)生漏汽，使介入作

功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱為漏汽損失。

(9)濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將發(fā)生濕汽損失。其原因是：濕蒸

汽中的小水滴，因其質量比蒸汽的質量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故

當蒸汽帶動水滴運動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動能；

在濕蒸汽進入動葉柵時，由于水滴的運動速度較小，在相同的圓周速度下，水

滴進入動葉的方向角與動葉柵進口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動葉片的背

弧上，對動葉柵發(fā)生制動作用，阻止葉輪的旋轉，為克服水滴的制動作用力，

將損耗一部分輪周功；當水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴就四處飛濺，擾

亂主流，進一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這

些損失稱為濕汽損失。

21.指出汽輪機中噴嘴和動葉的作用。

答：蒸汽通過噴嘴實現(xiàn)了由熱能向動能的轉換，通過動葉將動能轉化為機械

功。

22.據(jù)噴嘴斜切部分截面積變更圖，請說明：

(1)當噴嘴出口截面上的壓力比pi/p。大于或等于臨界壓比時，蒸汽的膨

脹特點；

(2)當噴嘴出口截面上的壓力比p/p。小于臨界壓比時，蒸汽的膨脹特

點。

答:(1)p/p。大于或等于臨界壓比時，噴嘴出口截面AC上的氣流速度和方向

與喉部界面AB相同，斜切部分不發(fā)生膨脹，只起導向作用。

(2)當噴嘴出口截面上的壓力比p/p°小于臨界壓比時，氣流膨脹至AB

時，壓力等于臨界壓力，速度為臨界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部

分繼續(xù)膨脹，壓力降低，速度增加，超出臨界速度，且氣流的方向偏轉一個角

度。

23.什么是速度比？什么是級的輪周效率？試分析純沖動級余速晦氣用時，速

度比對輪周效率的影響。

答：將(級動葉的)圓周速度〃與噴嘴出口(蒸汽的)速度a的比值定義為速

度比。

1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個級所消耗的蒸汽理想能量之比稱為

輪周效率。

在純沖動級中，反動度Q,n=0,則其輪周效率可暗示為：

(cosa,-z,fl+T

nu=2tcos。"

葉型選定后，中、“、a］、3數(shù)值基本確定，由公式來看，隨速比變更，

輪周效率存在一個最大值。同時，速比增大時，噴嘴損失不變，動葉損失減

小，余速損失變更最大，當余速損失取最小時，輪周效率最大。

24.什么是汽輪機的最佳速比？并應用最佳速度比公式分析，為什么在圓周速

度相同的情況下，反動級能承擔的焰降或做功能力比純沖動級??？

答：輪周效率最大時的速度比稱為最佳速度比。

對于純沖動級，??；反動級(%JOP=COS%；在圓周速度相同的情

況下,

1U

21

-COS6Z.

(2

純沖動級△'=2

由上式可比較得到，反動級能承擔的焰降或做功能力比純沖動級小。

25.簡述蒸汽在軸流式汽輪機的沖動級、反動級和復速級內的能量轉換特點，

并比較它們的效率及作工能力。

答：沖動級介于純沖動級和反動級之間，蒸汽的膨脹大部分發(fā)生在噴嘴中，只

有少部分發(fā)生在動葉中；反動級蒸汽在噴嘴和動葉中理想比焙降相等；復速級

噴嘴出口流速很高，高速氣流流經第一列動葉作功后其具有余速的汽流流進導

向葉柵，其方向與第二列動葉進汽方向一致后，再流經第二列動葉作功。

作功能力：復速級最大，沖動級次之，反動級最??；

效率：反動級最大，沖動級次之，復速級最小。

26.分別繪出純沖動級和反動級的壓力p、速度c變更的示意圖。

答：純沖動級：

反動級:

27.減小汽輪機中漏氣損失的措施。

答：為了減小漏氣損失，應盡量減小徑向間隙，但在汽輪機啟動等情況下采取

徑向和軸向軸封；對于較長的扭葉片將動葉頂部削薄，縮短動葉頂部和氣缸的

間隙；還有減小葉頂反動度，可使動葉頂部前后壓差不致過大。

28.什么是動葉的速度三角形？

答：由于動葉以圓周速度旋轉，蒸汽進入動葉的速度相對于分歧的坐標系有絕

對速度和相對速度之分，暗示動葉進出口圓周速度、絕對速度和相對速度的相

互關系的三角形叫做動葉的速度三角形。

29.簡述軸向推力的平衡方法。

答：平衡活塞法；對置安插法，葉輪上開平衡孔；采取推力軸承。

30.簡述汽封的工作原理？

答：每一道汽封圈上有若干高低相間的汽封片(齒)，這些汽封片是環(huán)形的。

蒸汽從高壓端泄入汽封，當經過第一個汽封片的狹縫時，由于汽封片的節(jié)流作

用，蒸汽膨脹降壓加速，進入汽封片后的腔室后形成渦流釀成熱量，使蒸汽的

焙值上升，然后蒸汽又進入下一腔室，這樣蒸汽壓力便逐齒降低，因此在給定

的壓差下，如果汽封片片數(shù)越多，則每一個汽封片兩側壓差就越小，漏汽量也

就越小。

31.汽輪機的調節(jié)級為什么要采取部分進汽？如何選擇合適的部分進汽度？

答：在汽輪機的調節(jié)級中，蒸汽比容很小，如果噴嘴整圈安插，則噴嘴高度過

小，而噴嘴高度太小會造成很大的流動損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不克

不及過小，一般大于15mm。而噴嘴平均直徑也不宜過小，否則級的焰降將減

少，所以采取部分進汽可以提高噴嘴高度，減少損失。

由于部分進汽也會帶來部分進汽損失，所以，合理選擇部分進汽度的原

則，應該是使部分進汽損失和葉高損失之和最小。

32.汽輪機的級可分為哪幾類？各有何特點？

答：根據(jù)蒸汽在汽輪機內能量轉換的特點，可將汽輪機的級分為純沖動級、反

動級、帶反動度的沖動級和復速級等幾種。

各類級的特點：

(1)純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進行膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨

脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：Pi=P2；hb=0；Q,?=0o

(2)反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進行，一半在動葉中進行。它的動

葉柵中不但存在沖擊力，蒸汽在動葉中進行膨脹還發(fā)生較大的反擊力作功。反

動級的流動效率高于純沖動級，但作功能力較小。在這種級中：P1>p2；hn

能h產ht；Qm=O.5。

(3)帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉柵中進行，只有一小

部分在動葉柵中進行。這種級兼有沖動級和反動級的特征，它的流動效率高于

純沖動級，作功能力高于反動級。在這種級中：P1>P2；hn>hl,>0；Q

ra=0.05?0.35O

(4)復速級：復速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復速級都帶有一定的反動度，即

蒸汽除了在噴嘴中進行膨脹外，在兩列動葉和導葉中也進行適當?shù)呐蛎?。由?/p>

復速級采取了兩列動葉柵，其作功能力要比單列沖動級大。

33.什么是沖擊原理和反擊原理？在什么情況下，動葉柵受反擊力作用？

答：沖擊原理：指當運動的流體受到物體阻礙時，對物體發(fā)生的沖擊力，推動

物體運動的作功原理。流體質量越大、受阻前后的速度矢量變更越大，則沖擊

力越大，所作的機械功愈大。

反擊原理：指當原來靜止的或運動速度較小的氣體，在膨脹加速時所發(fā)生

的一個與流動方向相反的作用力，稱為反擊力，推動物體運動的作功原理。流

道前后壓差越大，膨脹加速越明顯，則反擊力越大，它所作的機械功愈大。

當動葉流道為漸縮形，且動葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受反擊

力作用。

34.說明沖擊式汽輪機級的工作原理和級內能量轉換過程及特點。

答：蒸汽在汽輪機級內的能量轉換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉

換為蒸汽所具有的動能，然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉換為軸所輸出的機

械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動的噴嘴流道中進行膨脹加速，

蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉變成蒸汽的動

能。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進入裝在葉輪上的動葉柵，在

動葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對動葉柵發(fā)生作用力，推

動葉輪旋轉作功，通過汽輪機軸對外輸出機械功，完成動能到機械功的轉換。

由上述可知，汽輪機中的能量轉換經歷了兩個階段：第一階段是在噴嘴葉

柵和動葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉變成蒸汽所具有的動能，第二階段是在動

葉柵中將蒸汽的動能轉變成推動葉輪旋轉機械功，通過汽輪機軸對外輸出。

35.汽輪機的能量損失有哪幾類？各有何特點？

答：汽輪機內的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機的內部損失，一類是汽輪

機的外部損失。

汽輪機的內部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進行能量轉換時，發(fā)生

的能量損失，可以在熠熠圖中暗示出來。

汽輪機的外部損失是由于機械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在

焰燧圖中暗示。

36.什么是汽輪機的相對內效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的

因素有哪些？

答：蒸汽在汽輪機內的有效焰降與其在汽輪機內的理想焙降的比值稱為汽輪機

的相對內效率。

一公斤蒸汽在級內轉換的輪周功和其介入能量轉換的理想能量之比稱為輪

周效率。

影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)。和〃，以及余速損失系數(shù)，其中余速

損失系數(shù)的變更范圍最大。余速損失的大小取決于動葉出口絕對速度。余速損

失和余速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。

1.分別畫出反動級、純沖動級、復數(shù)級最佳速度比時的速度三角形，并解釋

作圖依據(jù)。

2.畫出最佳速度比（Xjop分別為cosai、（cosa（）/2和（cosaJ/4的速度

三角形，并解釋作圖依據(jù)。

3.在h—S圖上畫出反動級的熱力過程曲線，并標注動葉進口滯止狀態(tài)點、動

葉出口狀態(tài)點、級有效熔降。

4.在h-S圖上畫出純沖動級的熱力過程曲線，并標注靜葉進口滯止狀態(tài)點、

動葉出口狀態(tài)點、級的余速損失。

六、計算題

1.已知汽輪機某純沖動級噴嘴進口蒸汽的焙值為3369.3kj/kg,初速度co-

50m/s,噴嘴出口蒸汽的實際速度為G=470.21m/s,速度系數(shù)0:0.97,

本級的余速未被下一級利用，該級內功率為Pi=1227.2kW,流量D,=47

T/h,求：

（1）噴嘴損失為多少？

（2）噴嘴出口蒸汽的實際焙?

(3)該級的相對內效率?

G_470.21

=484.75mls

解:⑴萬一097

114R4752

△%=—薪(1一。2)=------0.972)=6.94kJ/kg

噴嘴損失:221000

Mo=1250J/kg=1.25kJIkg

⑵2

噴嘴出口蒸汽的實際焙：%=%+△%=3253+6.94=3260kJ!kg

(o\△〃：=〃；一幻=3370.55—3253=117.55kJ/kg

級的相對內效率:

2.某沖動級級前壓力po=O.35MPa,級前溫度t0=169°C,噴嘴后壓力

Pi=0.25MPa,級后壓力p2=0.56MPa,噴嘴理想熔降△h。=47.4kJ/kg,噴嘴損

失Ahnt=3.21kj/kg,動葉理想焰降△hb=13.4kJ/kg,動葉損失Ah…

=1.34kJ/kg,級的理想上降Aht=60.8kJ/kg,初始動能Ahc0=O,余速動能Ah

c2=2.09kJ/kg,其他各種損失2Ah=2.05kj/kgo計算：

(1)計算級的反動度Qm

(2)若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)勺=0.97,計算級的相對內效率

Hrio

解：級的反動度

級的相對內效率nri=(△ht-Ahnl△hbLAhC2-sAh)/(Ah-tx1XA

hC2)~0.92

3.某反動級理想野降Ahi=62.IkJ/kg,初始動能△hc°=1.8kj/kg,蒸汽流量

G=4.8kg/s,若噴嘴損失△hn,=5.6kj/kg,動葉損失AhbLBnkJ/kg,余速損失

Ahc2=3.5kJ/kg,余速利用系數(shù)j尸0.5,計算該級的輪周功率和輪周效率。

解：級的輪周有效焰降

△兒=Aht*一8hn-8hb-8hc2

輪周功率

Pu=GXAhuX

輪周效率

nu=△hu/E0=△h"(△ht*-P1X6hc2X0.35)=82.7%

4.某級蒸汽的理想熔降為Ah,二76kj/kg,蒸汽進入噴嘴的初速度為co-

70m/s,噴嘴出口方向角a]=18°,反動度為=0.2,動葉出汽角B2:

3一6°,動葉的平均直徑為&=1080mm,轉速n=3000r/min,噴嘴的速

度系數(shù)。k0.95,動葉的速度系數(shù)0.94,求：

⑴動葉出口汽流的絕對速度C2

⑵動葉出口汽流的方向角a2

⑶繪出動葉進出口蒸汽的速度三角形。

A/z*=A/i+—?

解：2X7071000=76+2.45=78.45kj/kg

c,=<pcu=帥=0.95x72x(1-0.2)x78.45x1000=33657m/s

7i-d._.._n—_3_._14_x_1_._0_8_x3—000

6060169.56m/s

K,=Jc；+/-2q"cos%=V336.572+169.562-2x336.57x169.56xcosl80=]8297m/s

.=/7,-6°=34.64-6。

△hb==x78.45=15.69kj/kg

2

/=VJ2AAz，+w：=0.94A/2x15.69x1000+182.97-23g39m/s

02=Jw；-2w'2〃cos42=5/239.392+169.56?-2x239.39xl69.56xcos28.64°=[2[59m/s

動葉進出口蒸汽的速度三角形

5.已知汽輪機某級的理想焰降為84.3kj/kg,初始動能1.8kj/kg,反動度

0.04,噴嘴速度系數(shù)。=0.96,動葉速度系數(shù)0.96,圓周速度為171.8

m/s,噴嘴出口角同=15°,動葉出口角=4一3°,蒸汽流量G=4.8

kg/so求:

(1)噴嘴出口相對速度？

(2)動葉出口相對速度？

(3)輪周功率？

解：⑴A^=84-3kj/kg,Mo=L8kj/kg,。，“=口04,u=171,8m/s

△〃；=+A/zr0=84.3+1.8=86.1卜J/kg

c,=^2(1-QJAA；=390.5m/s

噴嘴出口相對速度："=荷+/二2叼cos,=228.9m/s

(2)動葉出口相對速度：卬2=，#\9；+卬；=243.2m/s

(3)A-3°=23.2°

輪周功率：

6.已知噴嘴進口蒸汽焰值ho=3336kj/kg,蒸汽初速度Co=7Om/s；噴嘴后理想

焰值h產3256kj/kg,,噴嘴速度系數(shù)。=0.97。試計算

⑴噴嘴前蒸汽滯止焰

⑵噴嘴出口實際速度

2

解：(1)噴嘴進口動能:zdhco=CO/2=7072=2450(J/kg)=2.45

kj/kg

噴嘴前蒸汽滯止焰：h0*=ho+/hco=3336+2.45=3338.5(kj/kg)

(2)

噴嘴出口實際速度：G=097X406.2=394.0(/71/5)

7.某沖動級級前壓力po=0.35MPa,級前溫度t°=169°C,噴嘴后壓力

p尸0.25MPa,級后壓力p2=0.56MPa,噴嘴理想焙降△h“=47.4kJ/kg,噴嘴損失

Ahnt=3.21kJ/kg,動葉理想焰降△hb=13.4kJ/kg,動葉損失△hbt=L34kJ/kg,

級的理想熔降Aht=,初始動能AhcOR,余速動能AhcZuZ.OgkJ/kg,其他各

種損失2Ah=2.05kj/kgo計算：

(1)計算級的反動度Qm

(2)若本級余速動能被下一級利用的系數(shù)u,計算級的相對內效率nri。

解：級的反動度。m=Ahb/Aht=

級的相對內效率nri=(△ht-△hnC-△hbC-△hc2-SAh)/(Aht-u1X

A

8.凝汽式汽輪機的蒸汽初參數(shù)：P()=8.83MPa,溫度t0=530℃,汽輪機排汽

壓力Pc=0.0034MPa,全機理想焰降AHt=1450kj/kg,其中調節(jié)級理想焙降

△hJ=209.3kj/kg,調節(jié)級相對內效率n[i=0.5,其余各級平均相對內效率

n

nri=o.850假定發(fā)電機效率3=申98,機械效率nm=0.99。試求:

(1)該級組的相對內效率。

(2)該機組的汽耗率。

(3)在h~s(焰?熠)圖上繪出該機組的熱力過程線。

解:(1)因為調節(jié)級效率nli=0.5=Ahi1/Aht1

所以調節(jié)級有效焙降：Ah「XAh「=104.65kj/kg

其余各級的有效熔降：

n

其中：AHt=AHt-Ah「=1450—209.3=1240.7kj/kg

AHJ=nLXAX

ri?ng?nJ=3600/(1124.7)=3.2kg/kW.

(3)熱力過程線

見右圖。

9.已知某級級前蒸汽入口速度Co=O.0m/s,級的理想焙降△hk7,級的反動

度Q=0.3,Ei=12°,夕2=18°,圓周速度f178m/s,噴嘴速度系數(shù)。=0.97,

動葉速度系數(shù)"=0.9,余速利用系數(shù)瓦=1.0。

(1)計算動葉進出口汽流絕對速度及相對速度。

(2)畫出動葉進出口速度三角形。

(3)畫出該級熱力過程線并標注各符號。

解：⑴世。=(1-。，")岫°=(1-0.3)Xkj/kg

c?=72xlO3A/z?0=72x10'x54.6=330.5川/5

It]=(pcx=330.5x0.97=320.5田/5

2222

=7C1+M-2C1MCOS(Z1=V320.5+178-2x320.5x178cosl2°m/s

w二川=0.9x,2x0.3x78x103

2.7m/s

2222

c'2=yjw2+u-2W2UCOSJ32=A/194.7+178-2xl94.7xl78xcosl80m/s

(2)動葉進出口速度三角形:

(3)該級熱力過程線:

10.已知某級G=30Kg/s,Co,Wi=158m/s,Ci=293m/s,w2=157m/s,c2?軸向排

汽(a2=900),噴嘴和動葉速度系數(shù)分別為。=0.95,=0.88,汽輪機轉速為

3000轉/分。

(1)計算該級的平均反動度。

(2)計算輪周損失、輪周力、輪周功率和輪周效率(口。=0,h=)。

(3)作出該級的熱力過程線并標出各量。

兇。_/，—―空—=

22

解："2x10V2X103X0.9547.56KJ/Kg

922

卬2一小_1572158=3418

△你-

23

■2x10V2xl0'2X103X0.8822X103KJ/Kg

3.418

=0.07

。,“二-3.418+47.56-

(1)

(2)〃=J也三2?=J157?二62.5』44巾/s

%=arcM+i=arccos293^1442-1582

2c,w2x293x144=16°

噴嘴損失為：砌=皎°(1-d)=4756x(1—0.952)KJ/Kg

動葉損失為:KJ/Kg

余速損失為:

輪周損失為:

輪周力為:

P_G(c,coso；!+c2cosa2)=30x(293cosl6°+62.5cos900)-g51

(3)熱力過程線為:

11.已知汽輪機某級噴嘴出口速度c,=275m/s,動也進、出口速度分別為

w尸124m/s、w2=205m/s,噴嘴、動葉的速度系數(shù)分別為。1=0.97,獷=0.94,試計

算該級的反動度。

一。一端.T.2752

解：2xl()32x103^