汽轮机原理习题(作业题答案解析)(12页).doc

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1、-第一章 级的工作原理补1. 已知某喷嘴前的蒸汽参数为p0=3.6Mpa，t0=500，c0=80m/s，求：初态滞止状态下的音速和其在喷嘴中达临界时的临界速度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*点参数为p0*=3.6334；v0*=0.0956 音速a0*=671.85(或a0*=681.76 ; 或a0*=1017.7)ccr=626.512题. 假定过热蒸汽作等熵流动,在喷嘴某一截面上汽流速度c=650m/s，该截面上的音速a=500m/s，求喷嘴中汽流的临界速度ccr为多少？。解

2、: =52223题. 汽轮机某级蒸汽压力p0=3.4Mpa，初温t0=435，该级反动度m=0.38，级后压力p2=2.2Mpa，该级采用减缩喷嘴，出口截面积An=52cm2，计算：通过喷嘴的蒸汽流量若级后蒸汽压力降为p21=1.12Mpa，反动度降为m=0.3，则通过喷嘴的流量又是多少？答:1):17.9 kg/s; 2):20.5kg/s34题. 国产某机组在设计工况下其末级动叶（渐缩）前的蒸汽压力p1=0.0093Mpa，蒸汽焓值h1=2307.4kJ/kg，动叶出汽角2=38，动叶内的焓降为hb=137.76kJ/kg。问：汽流在动叶斜切部分是否膨胀、动叶出口汽流角是多少？动叶出口的理

3、想相对速度w2t是多少？解:确定初态:由h1,p1查图得s1=7.311 由h*1, s1查图得p1*=0.01Mpa,x1*=0.888k=1.124临界压力比: 极限压力比:流动状态判断:由s1=7.311,h2t=h1-hb=2169.6查图得p2=0.003Mpa动叶压力比b=p2/p*1=0.3显然b1d，即蒸汽在动叶中达极限膨胀，极限背压为p1d=1d*p1*=0.00347Mpa查焓熵图得：h2dt=2185.5,2dt=0.02954查临界压力比处的参数：p2cr=0.005797;h2cr=2247.52cr=0.046971.1535极限偏转角2=7.27 36题. 某机组

4、级前蒸汽压力p0=2.0Mpa，初温t0=350，初速c0=70m/s；级后蒸汽压力p2=1.5Mpa。喷嘴出汽角1=18，反动度m=0.2，动叶出汽角2=16，级平均直径dm=1080mm，转速n=3000r/min，喷嘴速度系数=0.95。求：动叶出口相对速度w2和绝对速度c2；喷嘴、动叶中的能量损失，余速动能；绘制动叶进、出口速度三角形。答：P9；1）w2=239.8m/s；c2=124 m/s 2)6.09kJ/kg;3.78 kJ/kg; 7.69 kJ/kg 3)c1=336.6 m/s;1=18; w1=183.5m/s;1=3451 w2=239.8m/s;2=2851； c2

5、=124 m/s；2=711246题. 已知某单级冲动式机组，级平均直径dm=1067mm，转速n=3000r/min，喷嘴出汽角1=18，级的速度比x1=u/c1=0.42，喷嘴速度系数=0.96，动叶速度系数=0.84。又知动叶出汽角2=13，通过该级的蒸汽流量G=7.26kg/s。求：蒸汽作用在动叶上的切向力Fu、轮周功率Pu和轮周效率u，并绘制级的进、出口速度三角形。解:叶轮圆周速度u=dmn/60=167.6m/s喷嘴出口速度c1=u/x1=399.06m/s动叶进口相对速度 w1=m/s动叶进口汽流角动叶出口汽流角2=27.2动叶出口相对速度m/s动叶出口绝对速度m/s动叶出口绝对

6、排汽角切向力Fu=G(c1cos1+c2cos2)=2857.6N轮周功率Pu=Fu*u=478.65kW级的理想能量kJ/kg轮周效率u=第二章 多级汽轮机123题. 已知某中压凝汽式汽轮机的内功率Pi=12340kW,发电机功率Pel=11900kW,蒸汽流量D=52.4t/h,初压p0=2.35Mpa,初温t0=380,凝汽器压力pc=0.0042Mpa。求该机组在没有回热抽汽工况下的汽耗率d，热耗率q，相对内效率i，相对电效率r.el，绝对电效率a。el，循环热效率t。解：汽耗率d=D/pel=52.4*1000/11900=4.403kg/(kWh)凝结水焓 124.95kJ/kg由

7、初压p0=2.35Mpa,初温t0=380知：新蒸汽焓h0=3198.7 kJ/kg由凝汽器压力pc=0.0042Mpa：Ht=1089.88 kJ/kg热耗率q= 13533.7 kJ/(kWh)有效焓降: Hi= 847.8kJ/kg相对内效率i=Hi/Ht=847.8/1089.88= 0.778相对电效率r.el=i*pel/pi=0.750绝对电效率a。el=3600/q= 0.266循环热效率t=a。el/r.el=0.3547;(或t=Ht/( h0-hc)=1089.88/(3198.7-124.95)=0.3547)127题. 某中间再热凝汽式汽轮发电机组电功率Pel=119

8、959kW下的热力过程线如下图示。 已知发电机损失Pg=1982Kw,机械损失Pm=1982Kw。求该汽轮机的内功率Pi、高压缸相对内效率hi、中压缸相对内效率ii、中低压缸相对内效率iei。解: 内功率Pi=PelPgPm=12393kW由得：Hth=447.7kJ/kg 由得：Hih=326.55 kJ/kg高压缸相对内效率hi=Hih/Hth=0.713由得：Hti=653.01kJ/kg 由得：Hii=553.8 kJ/kg中压缸相对内效率hi=Hih/Hth=0.848由得：Htre=1241.42kJ/kg,hr= 3558.24中低压缸相对内效率rei=( hr-hex)/Htr

9、e=(3558.24-2499.3)/1241.42=0.853114题. 某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成。第一段轴封齿数Z1=26，第二段Z2=20，第三段Z3=16。第一段轴封前蒸汽参数p0=1.8MPa， t0=340；第一段轴封后抽汽口与压力为p1=0.85MPa的第一级回热抽汽口相连。第二段轴封后与压力为p2=0.24MPa的第二级回热抽汽相连，第三段轴封后端接轴封冒汽管，排入大气。各段轴封直径dl=450mm，轴封间隙为=0.4mm。轴封流量系数l=1。试计算该机组前轴封的总漏汽量是多少？由回热抽汽口回收和排入大气的漏汽量各占多少？如该机组第二级回热抽汽故障停用，则该轴封的漏汽和

10、回收情况将发生怎样的变化？解：各段轴封漏汽面积均为：=5.66(cm2)1) 计算第一段轴封漏汽量由p0=1.8MPa， t0=340得0=6.592kg/m3Gl1=1.213T/h（0.337kg/s）2) Gl2=0.71T/h（0.197kg/s）;G1= Gl1- Gl2=0.503 T/h（0.1397kg/s）3) Gl3=0.211T/h（0.0586kg/s）; G2= Gl2- Gl3=0.499 T/h（0.1386kg/s）G=G1+G2=1.002 T/h（0.283kg/s）4) 第二级回热抽汽故障停用 Gl1=1.213T/h（0.337kg/s）; Gl2=0.

11、54T/h（0.15kg/s）; G1= Gl1- Gl2=0.673 T/h（0.187kg/s）115题. 某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成, 后轴封有二段曲径轴封组成(见图)。前轴封第一段轴封齿数Z1=48，轴封间隙面积Al1=8.75cm2，轴封前蒸汽参数p0=1.67MPa，密度0=5.875kg/m2；轴封后抽汽口与压力为p1=0.457MPa的第二级回热抽汽口相连。第二段齿数Z2=24，轴封间隙面积Al2=5.55cm2,段后轴封抽汽口与压力为p2=0.106MPa的均压箱及后轴封第一段后的抽汽口相连。第三段齿数Z3=8，轴封间隙面积Al3=5.55cm2,段后轴封抽汽口与压力为

12、p3=0.095MPa的轴封抽汽母管相连。后轴封第一段轴封齿数Z4=16，轴封间隙面积Al4=5.23cm2，段前蒸汽压力p2=0.106MPa，段后蒸汽压力p4=0.0128Mpa。第二段轴封齿数Z5=8，轴封间隙面积Al5=5.23cm2，段前蒸汽压力p2=0.106MPa，段后与蒸汽压力为p5=0.095Mpa的轴封抽汽母管相连。各段轴封流量系数均为l=1。试计算各段轴封漏汽量、进入第二段回热抽汽管、均压箱和轴封抽汽母管的蒸汽量。答:前轴封: Gl1=1.37T/h（0.381kg/s）;Gl2=0.334T/h（0.0928kg/s）; Gl3=0.061T/h（0.0169kg/s）

13、后轴封: Gl1=0.088T/h（0.0244kg/s）;Gl2=0.058T/h（0.0161kg/s）;进入第二段:G2= Gl1- Gl2=1.036 T/h（0.2878kg/s）进入均压箱: G=0.127 T/h（0.0353kg/s）进入轴封抽汽母管:G=0.119T/h（0.0331kg/s） 第三章 汽轮机变工况155题. 已知渐缩喷嘴前蒸汽压力p0=2.16MPa，温度t0=350，喷嘴后压力p1=0.589MPa，流量为3kg/s。问：1） 若蒸汽流量保持为临界值，则最大背压可以为多少？2） 若流量减为1/3，则背压p11要增加到多少？3） 若背压不变，初压p01应降到

14、多少才能使流量变为原来的4/7？解：1）蒸汽流量保持为临界值，则最大背压可以为pcr：=2.16*0.546=1.1794 Mpa2）流量减为1/3,则彭台门系数=1/3p11=11*p0=2.104 Mpa3)设:初压新状态为临界,则p01=4/7* p0=4/7*2.16=1.234 Mpa效验: 新状态下11=p1/p01=.589/1.234=.477.546 假设成立。156题. 渐缩喷嘴设计流量为G0=10kg/s，喷嘴前蒸汽压力p0=0.98MPa，喷嘴后压力p1=0.62MPa，变工况后背压不变，流量增加到G1=14kg/s。求变工况后喷嘴前压力p01。解：原状态下：=0.98

15、1616 MPa设新状态下为临界工况:p01=1.3468 Mpa效验: 新状态下11=p1/p01=.62/1.3468=. 0.46.546 假设成立。补1. 某台背压式汽轮机共有7级，一个调节级六个压力级。在设计工况下，调节级后压力p13MPa，前三个压力级后的压力分别为p22.5MPa，p32.0MPa，p41.6MPa，背压pZ0.7MPa。试问：当蒸汽流量减少一半，而背压pZ维持不变，前三个压力级的压力比将变为多少？解：由弗留格尔公式，将压力级作为一个级组：将第一压力级后的级作为一个级组：将第二压力级后的级作为一个级组：将第三压力级后的级作为一个级组：变工况后：补2. 某台喷嘴调节

16、的凝汽式汽轮机，当新汽流量D0=210T/h时，调节汽室压力P2=6Mpa，回热抽汽压力Pe=3Mpa，回热抽汽量De=35T/h（见下图）。运行中如新汽流量降为D01=150T/h，则该工况下调节汽室压力P21及回热抽汽压力Pe1各是多少？倘流量降为D01=150T/h的工况时，回热抽汽故障停运，则P21及Pe1又各是多少？解：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）当回热抽汽故障停运时，由pe1/pe= D01/(D0

17、-De)知： pe1=pe*D01/(D0-De)=3*150/(210-35)=2.571Mpa （2分） 将调节汽室至回热抽汽口划为一个级组，（1分）则有：p212=pe12+(D01/D0)2*(p22-p2e)=2.5712+(150/210)2*(62-32)p21=4.515Mpa （3分）第六章 汽轮机零部件的结构和强度1、某级叶片切向A0型自振静频率fA0=156163HZ，动频系数B=3.5，叶片安全倍率Ab=5，电网频率变动范围为48.550.5HZ。试问：（1）该级叶片能否作为不调频叶片处理？（2）倘该级叶片作为调频叶片，其运行是否安全？为什么？附1：不同K值，调频叶片的Ab值：K23344556Ab4.53.73.53.5附2：不同K值，不调频叶片的Ab值：K34567891011Ab10.07.86.25.04.44.14.03.93.8解：(1)fd1=fd2=fd1/n1 fd2/n2=3.613.85 取频位K=4。由K=34,查不调频叶片Ab值=10.0Ab=57.5Hz2=kn2-fd2=4*48.5-186.6=7.4HzAb 所以振动强度合格 叶片振动是安全的。献给所有努力的人.-第 12 页-