2022年《汽轮机原理》习题及答案.pdf

汽轮机原理习题及答案汽轮机原理一、单项选择题6、在其她条件不变的情况下, 余速利用系数增加 , 级的轮周效率 u【 A 】A、 增大B、 降低 C、 不变D 、 无法确定9、在多级汽轮机中重热系数越大, 说明 【 A 】 A、 各级的损失越大B、 机械损失越大 C 、 轴封漏汽损失越大D、 排汽阻力损失越大1、并列运行的机组 , 同步器的作用就是【 C 】A、 改变机组的转速B、 改变调节系统油压C 、 改变汽轮机功率D、 减小机组振动5. 多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因就是(D) 。A、余速利用系数降低B、级内损失增大C、进排汽损失增大D、重热系数降低19、关于喷嘴临界流量 , 在喷嘴出口面积一定的情况下, 请判断下列说法哪个正确: 【 C 】A.喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B.喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C.喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关D、 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关, 也与喷嘴终参数有关13、冲动级动叶入口压力为P1, 出口压力为 P2, 则 P1与 P2有_关系。 【 B 】A、 P1P2B、 P1P2C、 P1P2D 、 P1=0、5P26、汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓【 C 】A、 增大 B、 减小 C 、 保持不变 D、 以上变化都有可能14、对于汽轮机的动态特性 , 下列哪些说法就是正确的？【 D 】A、 转速调节过程中 , 动态最大转速可以大于危急保安器动作转速B、 调节系统迟缓的存在 , 使动态超调量减小C 、 速度变动率越小 , 过渡时间越短D、 机组功率越大 , 甩负荷后超速的可能性越大27、在反动级中 , 下列哪种说法正确 【 C 】A、 蒸汽在喷嘴中理想焓降为零 B 、 蒸汽在动叶中理想焓降为零 C 、 蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等 D、 蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降25、在各自最佳速比下 , 轮周效率最高的级就是【 D 】A、 纯冲动级 B、带反动度的冲动级 C、复速级 D、反动级26、蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件就是【 A 】A、 喷嘴后压力小于临界压力 B、 喷嘴后压力等于临界压力 C 、 喷嘴后压力大于临界压力D、 喷嘴后压力大于喷嘴前压力12、下列哪个说法就是正确的【 C 】A、 喷嘴流量总就是随喷嘴出口速度的增大而增大; B、 喷嘴流量不随喷嘴出口速度的增大而增大; C、 喷嘴流量可能随喷嘴出口速度的增大而增大, 也可能保持不变 ;D、 以上说法都不对8、评价汽轮机热功转换效率的指标为【 C 】A、 循环热效率B、 汽耗率C、 汽轮机相对内效率D、 汽轮机绝对内效率13、在其它条件不变的情况下, 冷却水量越大 , 则【 A 】A、 凝汽器的真空度越高B、 凝汽器的真空度越低精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案 C、 机组的效率越高D、 机组的发电量越多4、两台额定功率相同的并网运行机组A, B 所带的负荷相同 , 机组 A 的速度变动率小于机组B 的速度变动率 ,当电网周波下降时 , 两台机组一次调频后所带功率为PA与 PB, 则【 C 】A、 PAPB B、 PAPB C、 PAPBD、 无法确定二、填空题4、汽轮机的外部损失主要有机械损失与轴封损失。1、压力反动度就是指喷嘴后与级后蒸汽压力之差与 级前与级后压力之差之比。1、滑压运行方式就是指当机组复合变化时, 主汽压力滑动 , 主汽温度基本不变。3. 背压式汽轮机非调节级 ,流量增大 ,级的理想比焓降增大,反动度降低。5. 喷射式抽汽器由于采用的工质不同,又分为射汽抽汽器与 射水抽汽器两种。1、汽轮机级内漏汽主要发生在隔板与动叶顶部。6、 汽轮发电机组中 , 以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为相对效率以整个循环中加给 1kg 蒸汽的热量为基准来衡量的效率为绝对效率。8 、 若 应 用 汽 耗 率 与 热 耗 率 来 评 价 汽 轮 机 经 济 性 , 对 于 不 同 初 参 数 的 机 组 , 一 般 采 用热 耗 率评价机组经济性。4、汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比, 节流损失少 , 效率 高。1、抽汽器有射汽抽汽器、 射水抽汽器与水环式真空泵三种型式。3、部分进汽损失包括鼓风损失与斥汽损失。2、叶轮上开平衡孔可以起到减小轴向推力的作用。3、凝汽式汽轮机中间级 , 流量变化时级的理想比焓降不变 , 反动度 不变。背压式汽轮机非调节级 , 流量增大 , 级的理想比焓降增大 , 反动度 降低。5、两种配汽方式 , 汽轮机带高负荷时 , 宜采用 喷嘴配汽 , 低负荷时宜采用节流配汽。3、相同条件下 , 冬季与夏季相比 , 凝汽器效果较好的就是冬季。三、计算题1. 已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369、3 kJ/kg,初速度 c0 = 50 m/s,喷嘴出口蒸汽的实际速度为 c1 = 470 、21 m/s, 速度系数= 0、97, 本级的余速未被下一级利用, 该级内功率为 Pi = 1227 、2 kW,流量D1 = 47 T/h,求:(1) 喷嘴损失为多少 ? (2) 喷嘴出口蒸汽的实际焓？ (3) 该级的相对内效率？解:(1) smcct/75.48497.021.47011喷嘴损失 :kgkJchtn/94.6)97.01(100075.48421)1(2122221(2) kgkJkgJchc/25.1/12502200精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案kgkJhhhc/55.337025.13 .336900*0kgkJchhtt/3253100075.4842155.337021221*01喷嘴出口蒸汽的实际焓 :kgkJhhhnt/326094.6325311(3) kgkJhhhttt/55.117325355.33701*kgkJDPhii/941000472 .1227360036001级的相对内效率 :80.055.11794*tirihh6. 试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量5 .9Gkg/s, 平均直径6.1mdm,动叶高度370blmm, 叶轮轮毂直径6. 0dm,轴端轴封直径42.0ldm,喷嘴后的蒸汽压力007.01pMPa,动叶后的蒸汽压力0046.02pMPa。根据级的计算,已知其速度三角形为:3601cm/s,201,511,1581wm/s,1012,3272wm/s。解:(1) 蒸汽作用在动叶上的轴向推力: )()sinsin(2122111ppeldwwGFbbZ =610)0046.0007.0(37.06.1)30sin32751sin158(5.9 =4074(N) (2) 作用在叶轮轮面上的作用力(近似1ppd): )()(421222ppdldFbbZ=62210)0046.0007.0(6 .0)37.06.1(4=2173(N) (3) 蒸汽作用在轴封上的作用力: 6223100046.0)(4lZddF3.663100046.0)42.06.0(4622(N) 故总的轴向推力为 :55843 .66321734074321ZZZZFFFF(N) 5. 已知汽轮机某级的理想焓降为84、3 kJ/kg,初始动能 1、8 kJ/kg,反动度 0、04, 喷嘴速度系数= 0、96,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案动叶速度系数= 0、96, 圆周速度为 171、8 m/s, 喷嘴出口角1 = 15, 动叶出口角2 =13, 蒸汽流量 G = 4、8 kg/s 。求:(1) 喷嘴出口相对速度？ (2) 动叶出口相对速度？ (3) 轮周功率？解:(1) 3 .84th kJ/kg,8.10ch kJ/kg,04.0m,u = 171 、8 m/s 1 .868.13.840*ctthhh kJ/kg 5 .390)1 (2*1tmhc m/s 喷嘴出口相对速度 : 9.228cos2112211ucucw m/s 011112 .26sinarcsinwc(2) 动叶出口相对速度 : 2 .243221*2whwtm m/s (3) 00122 .233轮周功率 : kW66.3391000/2.23cos7 .2242.26cos9.2288.1718. 4coscos002211wwuGPu3. 某反动级理想焓降 ht=62、1kJ/kg, 初始动能 hc0=1、8 kJ/kg, 蒸汽流量 G=4 、8kg/s, 若喷嘴损失 hn=5、6kJ/kg, 动叶损失 hb=3、4kJ/kg, 余速损失 hc2=3、5kJ/kg, 余速利用系数1=0、5, 计算该级的轮周功率与轮周效率。解: 级的轮周有效焓降hu=ht*- hn-hb-hc2 =62、1+1、85、63、43、5 =51、4kJ/kg 轮周功率Pu=G hu=4、851、4=246、7kW 轮周效率u=hu/E 0= hu/( h t* 1h c2)=51 、4/(62 、1+1、80、50、35)= 82 、7% 4. 某级蒸汽的理想焓降为 ht = 76 kJ/kg,蒸汽进入喷嘴的初速度为 c0 = 70 m/s,喷嘴出口方向角1 =18,反动度为m = 0 、2, 动叶出汽角2 = 16, 动叶的平均直径为dm = 1080 mm, 转速 n = 3000 r/min,喷嘴的速度系数 = 0 、95, 动叶的速度系数 = 0 、94, 求: (1) 动叶出口汽流的绝对速度c2(2) 动叶出口汽流的方向角2(3) 绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案解:220*chhtt=76 + 0 、5702/1000 = 76 + 2、45 = 78 、45 kJ/kg 100045.78)2.01 (295.0)1 (2*11tmthcc336、57 m/s 60300008.114.360ndum169、56 m/s 02211221118cos56.16957.336256.16957.336cos2 ucucw182、97 m/s 00111164.3497.18218sin57.336arcsinsinarcsinwc664.346012=28、64o *tmbhh0、278、45=15、69 kJ/kg 221297.182100069.15294. 02whwb=239、39 m/s 02222222264.28cos56.16939.239256.16939.239cos2uwuwc121、69 m/s 69.12164.28sin39.239arcsinsinarcsin2222cw70、54动叶进出口蒸汽的速度三角形10. 已知某级 G=30Kg/s,c0=0、0,w1=158m/s,c1=293m/s,w2=157m/s,c2=62、5m/s, 轴向排汽 ( 2=900), 喷嘴与动叶速度系数分别为=0、95,=0、88, 汽轮机转速为 3000转/ 分。(1) 计算该级的平均反动度。 (2) 计算轮周损失、轮周力、轮周功率与轮周效率(0=0,1=0、9) 。(3) 作出该级的热力过程线并标出各量。解:2322321095.0102293102chn47、56 KJ/Kg 418.310215888. 0102157102102322323212223wwhbKJ/Kg (1)07.056.47418.3418.30bnbmhhh (2)2222225.62157cwu=144 m/s 1442932158144293arccos2arccos2221212211ucwuc=160 w1w2c2c1uu2121精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案0222261575 .62arcsinarcsinwc喷嘴损失为 :22095.0156.471nnhh=4、64 KJ/Kg 动叶损失为 :59.388.011024.17811022322322tbwh KJ/Kg 余速损失为 :3232221025 .62102chc1、95 KJ/Kg 轮周损失为 :2hchhbn4、64+3、59+1、95=10、18 KJ/Kg 轮周力为 : Fu=0221190cos5.6216cos29330coscos0ccG=851N (3) 热力过程线为 : 四、简答题4. 轴封系统的作用就是什么？(10 分) 答:(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。(2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气; (3) 冷却轴封 , 防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高, 影响轴承安全 ;(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。11、简答多级汽轮机每一级的轴向推力就是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？答: 多级汽轮机每一级的轴向推力由(1) 蒸汽作用在动叶上的轴向力(2) 蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力(3) 蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力(4) 蒸汽作用隔板汽封与轴封套筒上的轴向推力组成。平衡汽轮机的轴向推力可以采用:(1) 平衡活塞法 ;(2) 对置布置法 ;(3) 叶轮上开平衡孔 ;(4) 采用推力轴承。25. 简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级与复速级内的能量转换特点, 并比较它们的效率及作工能力。答: 冲动级介于纯冲动级与反动级之间, 蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中, 只有少部分发生在动叶中; 反动级蒸s 0th0nhnhbhbh2chP1P2h 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案汽在喷嘴与动叶中理想比焓降相等; 复速级喷嘴出口流速很高, 高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速的汽流流进导向叶柵 , 其方向与第二列动叶进汽方向一致后, 再流经第二列动叶作功。作功能力 : 复速级最大 , 冲动级次之 , 反动级最小 ; 效率: 反动级最大 , 冲动级次之 , 复速级最小。34. 说明冲击式汽轮机级的工作原理与级内能量转换过程及特点。答: 蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程, 就是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能, 然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。具有一定温度与压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速 , 蒸汽的压力、温度降低 , 速度增加 , 将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷出的高速汽流 , 以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅, 在动叶流道中继续膨胀, 改变汽流速度的方向与大小, 对动叶栅产生作用力 , 推动叶轮旋转作功 , 通过汽轮机轴对外输出机械功, 完成动能到机械功的转换。由上述可知 , 汽轮机中的能量转换经历了两个阶段: 第一阶段就是在喷嘴叶栅与动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能, 第二阶段就是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功, 通过汽轮机轴对外输出。5. 为什么采用多级汽轮机能提高效率？(10 分) 答: 多级汽轮机效率大大提高。主要因为:(1) 循环热效率提高。多级汽轮机可采用较高的初参数与较低的终参数, 并可采用给水回热与再热等手段, 使循环热效率提高。 (2) 相对内效率提高。a) 多级汽轮机可使各级都设计在最佳速比附近工作, 各级相对内效率都较高 ; b) 在一定条件下 , 各级余速可部分或全部利用, 使相对内效率提高 ; c) 多级汽轮机所具有的重热现象也使整机的相对内效率提高。3. 什么就是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析, 为什么在圆周速度相同的情况下, 反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？(10 分) 答: 轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。对于纯冲动级 ,2cos11; 反动级11cos; 在圆周速度相同的情况下, 纯冲动级 ht=22ac=212cos212121uua反动级 ht=22ac=21212cos21221221ucuua由上式可比较得到 , 反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。12、大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？在h-s 图上说明什么就是多级汽轮机的重热现象？答:(1) 大功率汽轮机多采用多级的原因为: 多级汽轮机的循环热效率大大高于单机汽轮机; 多级汽轮机的相对内效率相对较高 ; 多级汽轮机单位功率的投资大大减小。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 汽轮机原理习题及答案(2) 如下图 : 3 2 1 5 4 P3T2 T1 P2 P1 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -