《汽轮机原理》习题及答案2.pdf

第一章绪论一、单项选择题L新蒸汽参数为13.5MPa的汽轮机为（b）A.高压汽轮机C.亚临界汽轮机B.超高压汽轮机D.超临界汽轮机2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是（B）。A.一次调整抽汽式汽轮机B.凝汽式汽轮机C.背压式汽轮机D.工业用汽轮机第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题3.在反动级中，下列哪种说法正确?（C）A.蒸汽在喷嘴中的理想熠降为零B.蒸汽在动叶中的理想焰降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焰降相等D.蒸汽在喷嘴中的理想焰降小于动叶中的理想焰降4.下列哪个措施可以减小叶高损失?（A）A.加长叶片 B.缩短叶片C.加厚叶片 D.减薄叶片5.下列哪种措施可以减小级的扇形损失?（C）A.采用部分进汽 B.采用去湿槽C.采用扭叶片 D.采用复速级6.纯冲动级动叶入口压力为P”出口压力为P2，则 P1和 P2的关系为（C）A.P,P2C.P,=P2 D.P,P27.当选定喷嘴和动叶叶型后，影响汽轮机级轮周效率的主要因素（A）A.余速损失 B.喷嘴能量损失C.动叶能量损失 D.部分进汽度损失8.下列哪项损失不属于汽轮机级内损失（A）A.机械损失 B.鼓风损失C.叶高损失 D.扇形损失9.反动级的结构特点是动叶叶型（A.与静叶叶型相同C.近似对称弯曲B）,B.完全对称弯曲D,横截面沿汽流方向不发生变化1 0.当汽轮机的级在（B计青况下工作时，能使余速损失为最小。A.最大流量 B.最佳速度比C.部发进汽 D.全周进汽1 .汽轮机的级是由_ _ _ _ 组成的。A.隔板+喷嘴C.喷嘴+动叶2 .当喷嘴的压力比 大于临界压力比晨，时，A.C)Cc r3 .当渐缩喷嘴出口压力pj、于临界压力P e r时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,C B.汽缸+转子D.主轴+叶轮则喷嘴的出口蒸汽流速C.A B.C i =C.D.C W C,下列哪个说法是正确的？B A.只要降低p“即可获得更大的超音速汽流B.可以获得超音速汽流，但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度C rD.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Cc l.4.汽轮机的轴向位置是依靠 确定的？【D】A.靠背轮 B.轴封C.支持轴承 D,推力轴承5.蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是=【C A.轴向力 B.径向力C.周向力 D.蒸汽压差6.在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率/A A.增大 B.降低C.不变 D.无法确定7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级，受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是：A A.动叶顶部背弧处 B.动叶顶部内弧处C.动叶根部背弧处 D.喷嘴背弧处8.降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？D A.加隔板汽封B.减小轴向间隙C.选择合适的反动度D.在非工作段的动叶两侧加装护罩装置9.火力发电厂汽轮机的主要任务是：B A.将热能转化成电能 B.将热能转化成机械能C.将电能转化成机械能 D.将机械能转化成电能1 0.在纯冲动式汽轮机级中，如果不考虑损失，蒸汽在动叶通道中 C A.相对速度增加B.相对速度降低；C.相对速度只改变方向，而大小不变D.相对速度大小和方向都不变1 3.冲动级动叶入口压力为P”出口压力为B，则P和P 2有 关系。B 1 1.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焰降为4 0 k j/k g,该级的反动度为0.1 8 7,则喷嘴出口的理想汽流速度为D A.8 m/s B.1 2 2 m/sC.1 6 1 m/s D.2 5 5 m/s1 2.下列哪个说法是正确的C A.喷嘴流量总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A.P,P2C.P)=P2 D.PFO.5 P21 4.工作段弧长为1 0 3 7 m m,平均直径1 1 0 0 m m,该级的部分进汽度：【A 1 3 6A.0.3 B.0.5C.0.6 6 D.11 5.汽机中反动度为0.5的级被称为：【D】A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级1 6.蒸汽在某反动级喷嘴中的滞止理想焰降为3 0 k j/k g,则蒸汽在动叶通道中的理想焰降为:A.0 k j/k gB.1 5 k j/k gC.3 0 k j/k g D.4 5 k j/k g1 7.在反动式汽轮机级中，如果不考虑损失，则:A.蒸汽在动叶通道中的绝对速度增大B.蒸汽在动口卜通道中绝对速度降低C.蒸汽在动叶通道中相对速度只改变方向，而大小不变D.以上说法都不对1 8 .假设喷嘴前的蒸汽滞止焰为3 3 5 0 k j/k g,喷嘴出口蒸汽理想比焰值为3 3 0 4.4k j/k g,则喷嘴实际出口速度为【A】1 6A.9.5 m/s B.8 1.3 m/sC.8 1.9 m/s D.3 2 0 m/s1 9 .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2 0.反动级中，若喷嘴出口汽流角%=1 5 ,当速比取下列哪个值时，该级的轮周效率最高。【D】A.0.2 4 B.0.4 8C.0.6 D.0.9 6 62 1 .在喷嘴出口方向 角%和圆周速度M相等时，纯冲动级和反动级在最佳速比下所能承担的焰降之比为 B A.1：2 B.2：1C.1：1 D.1：42 2 .汽轮机级采用部分进汽的原因是 B A.叶片太长B.叶片太短C.存在鼓风损失D.存在斥汽损失2 3.下列哪儿项损失不属于叶栅损失。C A.喷嘴损失 B.动叶损失C.余速损失 D.叶高损失2 4.在圆周速度相同的情况下，作功能力最大的级为 C A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级 D,反动级2 5.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是【D】A.纯冲动级 B.带反动度的冲动级C.复速级 D.反动级2 6.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是 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2 7.在反动级中，下列哪种说法正确 C A.蒸汽在喷嘴中理想焰降为零B.蒸汽在动叶中理想焰降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焰降相等D.蒸汽在喷嘴的理想焰降小于动叶的理想焰降2 8.下列哪个措施可以减小叶高损失 A A.加长叶片 B.缩短叶片C.加厚叶片 D.减薄叶片2 9.下列哪种措施可以减小级的扇形损失 C A.采用部分进汽 B.采用去湿槽C.采用扭叶片 D.采用复速级3 0 .在汽轮机工作过程中，下列哪些部件是静止不动的？C A叶轮 B叶片C隔板 D轴3 1.哪些措施可以减小斥汽损失？【B】4 9A.采用扭叶片 B.减少喷嘴组数C.在叶轮上开孔D.在动叶非工作弧段加装护罩3 2 .纯冲动级内能量转换的特点是A.蒸汽只在动叶栅中进行膨胀C.喷嘴进出口蒸汽压力相等3 3 .汽在叶片斜切部分膨胀的特点包括A.蒸汽汽流方向不变B.其叶片前后的压力比 V e e rC.其叶片前后的压力比 e c rD.叶片出口只能得到音速汽流3 4.大型气轮机低压末级的反动度般为B B.蒸汽仅对喷嘴施加冲动力D.喷嘴理想焰降等于动叶理想焰降 B D A 0 B 0.3 C 0.5 D )0.51.喷嘴出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。2、动叶出口实际气流速度与理想速度的关系是（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。3、气流在喷嘴中流动的动能损失转变为蒸汽热能，所以其出口烙值是：（）A.升高；B.下降；C.不变。4、渐缩喷嘴超临界流动时，压比与临界压比的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。5、在喷嘴出口面积和蒸汽性质确定后，通过喷嘴的最大蒸汽量只与（）有关。A.蒸汽的初参数；B.蒸汽的终参数；C.A和B。6、在超临界流动条件下，蒸汽在斜切部分流动的情形是：A.超音速，汽流方向不偏转；B.亚音速流动，汽流方向不偏转;C.超音速，汽流方向偏转。7、为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对纯冲动级,下面选项哪项正确：（）A.动叶焰降为零，反动度亦为零；B.动叶焰降为零，反动度为0.5；C.动叶烙降不为零，反动度亦为零；8、为了表明在一个级中蒸汽在动叶内膨胀的大小引入反动度概念。对反动级，下面选项哪项正确：（）A.动叶焰降为零，反动度亦为零；B.动叶焰降为零，反动度为0.5；C.动叶焰降不为零，反动度为（0.4-0.6）；9、滞止状态点的蒸汽压力与实际状态点的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。1 0、滞止状态点的蒸汽焰值与实际状态点的关系是：（）A.相等；B.前者大于后者；C.后者大于前者。1 1、纯冲动级和复速级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。1 2、纯冲动级和反动级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。1 3、反动级和复速级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。1 4、轮周效率是针对下面哪项损失提出的。（）A.余速损失；B.部分进汽损失；C.级内损失。1 5、级的相对内效率是针对下面哪项损失提出的。（）A.余速损失；B.喷嘴和动叶内部流动损失；C.级内损失。1 6、长叶片级的速度三角形中，叶根、平均直径和叶顶三处的动叶进口角的大小排序是：（）A.B I 根 B 1 均 B 项；B.B i顶 B t 均 B 1 根；C.B i 均 B i 根 B i 项。1 7、长叶片级的速度三角形中，叶根、平均直径和叶顶三处的喷叶出口相对速度的大小排序是：（）A.Wi 根 W|BJ W|项；B.W|a w,15J W1 根；C.w,均根 W1 项。二、判断题1 .复数级具有两列或两列以上的静叶和动叶，所以也可以视为两个或以上级的串联。（）2 .在纯冲动级内，动叶的焰降为零，做功也为零。（）3 .带部分进汽的级中，动叶转动将停滞的蒸汽从叶轮一-侧鼓到另一侧消耗的有用功称为斥汽损失。（）4 .在部分进汽的级中，当动叶转动进入工作段时，蒸汽排斥流道中停滞汽流所消耗的能量称为鼓风损失。（）5 .反动级就是反动度等于0.2 的级。（）6 .叶轮转动时与其两侧和外缘蒸汽产生的摩擦称为摩擦损失。（）7 .冲动级就是反动度为零的级。（）8.对于纯冲动级，由于其动叶内没有焰降，所以轮周功等于零。（）9 .对于静叶，由于其静止不动，因此即使有焰降也没有能量的转换。（）1 0 .减缩喷嘴出口处的当地音速就是其临界速度。（）1 1 .当喷嘴出口压力小于临界压力时，汽流流动从喉部开始方向发生偏转（）。1 2 .当喷嘴出口压力大于临界压力时，汽流流动从出口截面开始方向发生偏转（）。1 3 .在平面叶栅中，喷嘴出口速度三角形是指喷嘴出口处汽流的绝对速度、相对速度和轮周速度三者的矢量关系（）。1 4 .在平面叶栅中，动叶入口速度三角形是指喷嘴叶出口处汽流的绝对速度、相对速度和轮周速度三者的矢量关系（）。1 5 .反动级的焰降在喷嘴和动叶中各占一半，所以喷嘴和动叶的叶型互为镜内映射形状。（）由于反动级的焰降在喷嘴和动叶中各占一半，所以为了加工简化，两者可采用同一叶型。（）三、填空题1.汽轮机级内漏汽主要发生在 隔板 和 动叶顶部 o2.口卜轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力的作用。3.部分进汽损失包括鼓 风 损 失 和 斥 汽 损失。4.汽轮机的外部损失主要有机 械 损 失 和轴封损失。5.湿气损失主要存在于汽轮机的 末级和次末级。6.在反动级、冲动级和速度级三种方式中，要使单级汽轮机的焰降大，损失较少,应采用 反动级 O7.轮周损失包括：喷嘴损失、动 叶 损 失、余速损失-四、名词解释1.反动度2.复数级3.冲动式汽轮机（级）4.反动式汽轮机（级）5.级的理想烙降6.级的滞止理想给降7.嘴斜切部分的膨胀极限。8.喷嘴斜切部分的极限压力。9.余速损失。10.部分进汽。11.部分进汽度。12.轮周功率。13.轮周效率。14.级的有效给降。15.级的相对内效率。1.速度比和最佳速比答：将（级动叶的）圆周速度u 与喷嘴出口（蒸汽的）速 度。的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。2.假想速比答：圆周速度u 与假想全级滞止理想比焰降都在喷嘴中等比嫡膨胀的假想出口速度的比值。3.汽轮机的级答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。4.级的轮周效率答：1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。5.滞止参数答：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等嫡地滞止到速度为零时的状态，该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。6.临界压比答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。7.级的相对内效率答：级的相对内效率是指级的有效焰降和级的理想能量之比。8.喷嘴的极限膨胀压力答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。9.级的反动度答：动叶的理想比焰降与级的理想比焰降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。10.余速损失答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。11.临界流量答：喷嘴通过的最大流量。12.漏气损失答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。13.部分进汽损失答：由于部分进汽而带来的能量损失。14.湿气损失答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后儿级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。15.盖度答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。16.级的部分进汽度答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。五、简答题17.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速,只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：区）初/区）卬=（一）（一）=（cosa,）/cosfz,=J A/i,rf/A/z,c,G 2 V 29:/A/?,=1/2上式说明反动级的理想焰降比冲动级的小一倍18.分别说明高压级内和低压级内主要包括哪儿项损失？答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；喷嘴损失低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。19.简述蒸汽在汽轮机的工作过程。答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。20.汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失9种。造成这些损失的原因：(1)喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。(2)动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。(3)余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。(4)叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。（5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。（6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在口卜轮的两侧形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。（7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动口十栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损耗一部分动能。此外,由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。（8）漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。（9）湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小，故当蒸汽带动水滴运动时.，造成两者之间的碰撞和摩擦，损耗一部分蒸汽动能；在湿蒸汽进入动叶栅时，由于水滴的运动速度较小，在相同的圆周速度下，水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口儿何角相差很大，使水滴撞击在动叶片的背弧上，对动叶栅产生制动作用，阻止叶轮的旋转，为克服水滴的制动作用力，将损耗一部分轮周功；当水滴撞击在动叶片的背弧上时，水滴就四处飞溅，扰乱主流，进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦，又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。2 1.指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。2 2.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明:（1）当喷嘴出口截面上的压力比p/p。大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点;（2）当喷嘴出口截面上的压力比pj p。小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。答：（1）p/p。大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面A C上的气流速度和方向与喉部界面A B相同，斜切部分不发生膨胀，只起导向作用。（2）当喷嘴出口截面上的压力比出/p。小于临界压比口 寸，气流膨胀至A B时,压力等于临界压力，速度为临界速度。且蒸汽在斜切部分A B C的梢前面部分继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的方向偏转一个角度。2 3.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。答：将（级动叶的）圆周速度u与 喷嘴出口（蒸汽的）速 度。的比值定义为速度比。1 k g蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比称为轮周效率。在纯冲动级中，反动度。产0,则其轮周效率可表示为:nu=2 2/I(c o s a11 +汕叶型选定后，6、w、5、B i 数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。同时，速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小，余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。2 4.什么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，反动级能承担的焰降或做功能力比纯冲动级小？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，（/反动级（力 J o p=C O S%；在圆周速度相同的情况下,纯冲动级人反动级 =*-=一2 2（c o s a J由上式可比较得到，反动级能承担的焰降或做功能力比纯冲动级小。2 5 .简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和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和反动级之间，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；反动级蒸汽在喷嘴和动叶中理想比焙降相等；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栅，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。2 6 .分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速 度 c变化的示意图。答：纯冲动级:C,c2p2反动级:27.减小汽轮机中漏气损失的措施。答：为了减小漏气损失，应尽量减小径向间隙，但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向轴封;对于较长的扭叶片将动叶顶部削薄，缩短动叶顶部和气缸的间隙;还有减小叶顶反动度，可使动口卜顶部前后压差不致过大。28.什么是动叶的速度三角形？答：由于动叶以圆周速度旋转，蒸汽进入动叶的速度相对于不同的坐标系有绝对速度和相对速度之分，表示动叶进出口圆周速度、绝对速度和相对速度的相互关系的三角形叫做动叶的速度三角形。29.简述轴向推力的平衡方法。答：平衡活塞法；对置布置法，叶轮上开平衡孔；采用推力轴承。30.简述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有若干高低相间的汽封片（齿），这些汽封片是环形的。蒸汽从高压端泄入汽封，当经过第一个汽封片的狭缝时，由于汽封片的节流作用，蒸汽膨胀降压加速，进入汽封片后的腔室后形成涡流变成热量，使蒸汽的焰值上升，然后蒸汽又进入下一腔室，这样蒸汽压力便逐齿降低，因此在给定的压差下，如果汽封片片数越多，则每一个汽封片两侧压差就越小，漏汽量也就越小。3 1 .汽轮机的调节级为什么要采用部分进汽？如何选择合适的部分进汽度？答：在汽轮机的调节级中，蒸汽比容很小，如果喷嘴整圈布置，则喷嘴高度过小，而喷嘴高度太小会造成很大的流动损失，即叶高损失。所以喷嘴高度不能过小，一般 大 于1 5 m m。而喷嘴平均直径也不宜过小，否则级的焰降将减少，所以采用部分进汽可以提高喷嘴高度，减少损失。由于部分进汽也会带来部分进汽损失，所以，合理选择部分进汽度的原则，应该是使部分进汽损失和叶高损失之和最小。3 2 .汽轮机的级可分为哪儿类？各有何特点？答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。各类级的特点：(1)纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p产p2;A h =0；Qm=0 o(2)反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动口卜中进行。它的动口卜栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p.P 2；A h A h,5 A ht；Qm=0.5 o(3)带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：P l p2;A h n A h b 0；Qm=o.0 5 0.3 5 o(4)复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。33.什么是冲击原理和反击原理？在什么情况下，动叶栅受反击力作用？答：冲击原理：指当运动的流体受到物体阻碍时，对物体产生的冲击力，推动物体运动的作功原理。流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大，则冲击力越大，所作的机械功愈大。反击原理：指当原来静止的或运动速度较小的气体，在膨胀加速时所产生的一个与流动方向相反的作用力，称为反击力，推动物体运动的作功原理。流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则反击力越大，它所作的机械功愈大。当动叶流道为渐缩形，且动叶流道前后存在一定的压差时，动叶栅受反击力作用。34.说明冲击式汽轮机级的工作原理和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，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。具有一定温度和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和大小，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：第一阶段是在喷嘴叶栅和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。35.汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？答：汽轮机内的能量损失可分为两类，一类是汽轮机的内部损失，一类是汽轮机的外部损失。汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流部分流动和进行能量转换时，产生的能量损失，可以在焰嫡图中表示出来。汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失，无法在焰嫡图中表示。36.什么是汽轮机的相对内效率？什么是级的轮周效率？影响级的轮周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽轮机内的有效焰降与其在汽轮机内的理想焰降的比值称为汽轮机的相对内效率。一公斤蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量之比称为轮周效率。影响轮周效率的主要因素是速度系数夕和“，以及余速损失系数，其中余速损失系数的变化范围最大。余速损失的大小取决于动叶出口绝对速度。余速损失和余速损失系数最小时，级具有最高的轮周效率。1.分别画出反动级、纯冲动级、复数级最佳速度比时的速度三角形，并解释作图依据。2.画出最佳速度比(XDop分 别 为cos a (cos a )/2和(cos a )/4的速度三角形，并解释作图依据。3.在h-s图上画出反动级的热力过程曲线，并标注动叶进口滞止状态点、动叶出口状态点、级有效焰降。4.在h-s图上画出纯冲动级的热力过程曲线，并标注静叶进口滞止状态点、动叶出口状态点、级的余速损失。六、计算题1.已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焰值为3369.3 k j/k g,初速度c0=50m/s,喷嘴出口蒸汽的实际速度为5 =470.21 m/s,速度系数=0.9 7,本级的余速未被下一级利用，该级内功率为P=1227.2 kW,流 量D i=47 T/h,求：(1)喷嘴损失为多少？(2)喷嘴出口蒸汽的实际焰？(3)该级的相对内效率？c,470.21.c.,=-=484.75 m/s解：0.97%=-C u (1 -)=-4 8 4-7 5-(1 -0.9 72)=6.9 4 kJ/kg喷嘴损失：喈2 2 1 0 0 021 2 5 0 J/kg=1 25 kJ!kgh*=h0+%=3 3 6 9.3 +1.2 5 =3 3 7 0.5 5 kJ /kgI 1 4 8 4 7 52h.,=A*一一cl=3 3 70.55-:=3 2 53 kJ I kg 2 2 1 0 0 0喷嘴出口蒸汽的实际烙：=3 2 53+6.94 =3 2 60 kJ/kg(3)h*=/?,*-/?.,=3 3 70.55-3 2 53 =1 1 7.55 kJ!kg%3 60 0,DT3 60 0 x 1 2 2 7.24 7x 1 0 0 0=94 kJ/kg级的相对内效率:h.94=0.80ht 1 1 7.552.某冲动级级前压力po=O.3 5M Pa,级前温度t =1 69 C,喷嘴后压力p.=0.2 5M Pa,级 后 压 力 p2=0.56M Pa,喷嘴理想焰降 h n=4 7.4 k J/k g,喷 嘴 损 失 h t=3.2 1 k J/k g,动叶理想焰降h b=1 3.4 k j/k g,动叶损失h b t=1.3 4 k j/k g,级的理想烙降A h ,=60.8k J/k g,初始动能%)=(),余速动能A h ,2=2.0 9k J/k g,其他各种损失Z h=2.0 5 k j/k g o计算：(1)计算级的反动度。w(2)若本级余速动能被下一级利用的系数尸0.97,计算级的相对内效率n解:级的反动度 Q 产 h/A h,=1 3.4/60.8=0.2 2级的相对内效率 qri=(A h-A h c-A hb t-A hc 2-S A h)/(A h,-U Ahc2)=0.923.某反动级理想烙降h,=62.I k J/k g,初始动能*=1.8 k j/k g,蒸汽流量G=4.8 k g/s,若喷嘴损失 h=5.6 k J/k g,动叶损失 hb4=3.4 k J/k g,余速损失hc2=3.5 k J/k g,余速利用系数口产0.5,计算该级的轮周功率和轮周效率。解：级的轮周有效焰降 hu=卜*-8 h-8 hb-S hl2=62.1+1.8-5.6-3.4-3.5=51.4kJ/kg轮周功率Pu=GX Ahu=4.8X51.4=246.7kW轮周效率n=A hu/E 0=A hu/(A h u,X 5 h c2)=51.4/(62.1+1.8-0.5X0.35)=82.7%4.某级蒸汽的理想焙降为 h,=76 k j/k g,蒸汽进入喷嘴的初速度为c。=70 m/s,喷嘴出口方向角a =18,反动度为f =0.2,动叶出汽角3=3,-6 ,动叶的平均直径为L=1080 mm,转速n=3000 r/m in,喷嘴的速度系数夕=0.95,动叶的速度系数”=0.9 4,求:(1)动叶出口汽流的绝对速度C 2(2)动叶出口汽流的方向角a 2(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。h；-A/t,+解：2=76+0.5X7071000=76+2.45=78.45 kj/kgG=(pc”-)A/z；=0.95 x 2x(1-0.2)x 78.45 x 1000=/j JO.o in/sk d,“n 314x1.08x300060 60 169.56 m/sw,=-C|2+M2-HCOSO)=5/336572+169562-2x33657x16956xcosl=|g 97 m/sc.c,sin P、-arcsin-L(336.57 x sin 18”-I =34.64182.976=3 4.64 6=2 8.64%=Q,“M =0.2 X 78.4 5=1 5.69 k j/k g%=3:=.94 j 2 x 669x l0 +18 2W=2 3 9.3 9 m/sc2=J w；+/-2吗 c o艰=72 3 93 9 +1 69562-2 x 2 3 93 9x 1 6956x 0 0 864?=,9/L乙 U Z J 111/S=a r c s i n X&=a r c s i n 2 3 9-3 9x si n 2 8.64I c,)(1 2 1.6970.54 动 口I,进出口蒸汽的速度三角形5.已知汽轮机某级的理想焰降为84.3 k j/k g,初始动能1.8 k j/k g,反动度0.0 4,喷嘴速度系数0=0.9 6,动叶速度系数=0.9 6,圆周速度为1 71.8 m/s,喷嘴出口角口=1 5 ,动 叶 出 口 角=a-3 ,蒸汽流量G=4.8 k g/so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：九=8 4 3 0/k g,Mo=L 8 0/k g,。“，=0.0 4,厂 1 7 1 1 8 m/s%；=M/+A c o=84.3 +1.8=86.1 卜 j/k g%=帅(1 =3 90.5 m/s喷嘴出 口相对速度：/=7ci2+M2-2H C,C O S,=2 2 8.9 m/s夕i=ar cs in =2 6.2 I j J(2)动叶出口相对速度：卬2 =加,4；+W=2 4 3.2皿 人(3)A=A-3 =2 3.2 轮周功率：Pu=G-“(卬 c os(3 1 +w2 c os/2)=4.8 x 1 71.8 x(2 2 8.9c os2 6.2 +2 2 4.7c os2 3.2)/1 0 0 0 =3 3 9.66 k W6.已知喷嘴进口蒸汽燧值h=3 3 3 6k j/k g,蒸汽初速度c=70 m/s；喷嘴后理想烙值 h 产3 2 56 k j/k g,喷嘴速度系数0=0.97。试计算(1)喷嘴前蒸汽滞止焰(2)喷嘴出口实际速度解：(1)喷嘴进口动能：/鼠=C072 =70 72 =2 4 50 (J/k g)=2.4 5 k j/k g喷嘴前蒸汽滞止焰：h *=h +/%=3 3 3 6+2.4 5=3 3 3 8.5(k j/k g)(2)%：=h：_ h”=3 3 3 8.5-3 2 56=82.5。”/$)%=J 2 M：=72 0 0 0 x 82.5=4 0 6.2(?/s)喷嘴出 口实际速度：C =0.97x 4 0 6.2 =3 94.0。”/s)7.某冲动级级前压力p=0.3 5M Pa,级前温度t =1 69 C,喷嘴后压力s=0.2 5M Pa,级 后 压 力 p2=0.56M Pa,喷 嘴 理 想 焙 降 h 0 =4 7.4 k J/k g,喷 嘴 损 失 h nt=3.2 Ik J/k g,动叶理想焰降 A h b =1 3.4 k J/k g,动叶损失 A h b t =1.3 4 k J/k g,级的理想焰降h t=60.8k J/k g,初始动能A h c 0=0,余速动能 h c 2=2.0 9k J/k g,其他各种损失Z h=2.0 5 k j/k g o计算：(1)计算级的反动度Q m(2)若本级余速动能被下一级利用的系数u 1=0.97,计算级的相对内效率nri o解：级的反动度 Om=A h b/A h t=1 3.4/60.8=0.2 2级的相对内效率 n r i=O h i h n C-A h b C-h c 2-2 A h)/(A h t-n IX h c 2)=0.928.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：Pa=8.83 M Pa,温 度 t 0=53 0,汽轮机排汽压力 Pc=0.0 0 3 4 M Pa,全机理想焰降A H,=1 4 50 k j/k g,其中调节级理想始降A h J=2 0 9.3 k j/k g,调节级相对内效率n 1=0.5,其余各级平均相对内效率n1=0.85。假定发电机效率储=0.98,机械效率3=0.99。试求:(1)该级组的相对内效率。(2)该机组的汽耗率。(3)在 Ts(焰 端)图上绘出该机组的热力过程线。解：因为调节级效率nZ=0.5=A h /A h /所以调节级有效焰降：A h i =0.5X Ah=1 0 4.65 k j/k g其余各级的有效焰降：!=n XAH j其中：A H,n=A H-A h 1 4 50-2 0 9.3=1 2 4 0.7 k j/k g.H J=n ri X H J =0.85 X 1 2 4 0.7=1 0 54.6 k j/k g故整机的相对内效率：nri=(A h i +A Hi)/A H t=1 1 59.2 5/1 4 50 =79.9%(2)机组的汽耗率：d =3 60 0 /(H t,nr i ,ng,n“)=3 60 0 /(1 1 2 4.7)=3.2 k g/k W.(3)热力过程线见右图。9.已知某级级前蒸汽入口速度C =0.0 m/s,级的理想焰降A h ,=78.0 k J/k g,级的反动度Q =0.3,a =1 2 ,/?2=1 8 ,圆周速度 尸1 78m/s,喷嘴速度系数8=0.97,动叶速度系数