汽轮机原理习题及答案

《汽轮机原理》

一、单项选择题

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ηu 【 A 】 A. 增大 B. 降低C. 不变

D. 无法确定

B. 机械损失越大

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 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，同步器的作用是【 C 】A. 改变机组的转速 C. 改变汽轮机功率

D. 减小机组振动

B. 改变调节系统油压

5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D）。A.余速利用系数降低

C.进排汽损失增大

D.重热系数降低

B.级内损失增大

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和P2有______关系。【 B 】

A. P1＜P2

B. P1＞P2 C. P1＝P2

D. P1=

6.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δ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 8.评价汽轮机热功转换效率的指标为【 C 】A. 循环热效率

C. 汽轮机相对内效率

B. 汽耗率

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 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和PB，则【 C 】

A. PA＝PB B. PA＜PB C. PA＞PB D. 无法确定 二、填空题

4.汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。

1.压力反动度是指 喷嘴后与级后蒸汽压力之差 和 级前与级后压力之差 之比。 1.滑压运行方式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 和 射水抽汽器 两种。 1.汽轮机级内漏汽主要发生在 隔板 和 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.若应用汽耗率和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 和 水环式真空泵 三种型式。 3.部分进汽损失包括 鼓风 损失和 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 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?= ，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为Pi = 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？

c1t?c1解：(1)

??470.21?484.75m/s0.97

喷嘴损失：

?hn?121484.7522?c1t(1??)??(1?0.972)?6.94kJ/kg221000

2c0?hc0??1250J/kg?1.25kJ/kg2(2) *h0?h0??hc0?3369.3?1.25?3370.55kJ/kg

121484.752h1t?h?c1t?3370.55???3253221000*0kJ/kg

kJ/kg喷嘴出口蒸汽的实际焓：

h1?h1t??hn??3253?6.94?3260

(3)

?ht*?ht*?h1t?3370.55?3253?117.55kJ/kg

?hi?3600Pi3600?1227.2??94D147?1000kJ/kg

?ri?级的相对内效率：

?hi94??0.80*?ht117.55

dm?1.66．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量G?9.5kg/s，平均直径

lb?370m，动叶高度

mm，叶轮轮毂直径d?0.6m，轴端轴封直径

dl?0.42m，喷嘴后的蒸汽压力p1?0.007MPa，动叶后的蒸

汽压力p2?0.0046MPa。根据级的计算，已知其速度三角形为：c1?360m/s，?1?20?，?1?51?，w1?158m/s，

?2??1?10?，w2?327m/s。

解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：

FZ1?G(w1?sin?1?w2?sin?2)???db?lb?e?(p1?p2)

6 =9.5?(158?sin51??327?sin30?)???1.6?0.37?(0.007?0.0046)?10

=4074（N）

（2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似

pd?p1）：

FZ2??4[(db?lb)2?d2](p1?p2)

?=4[(1.6?0.37)2?0.62]?(0.007?0.0046)?106=2173（N）

（3)蒸汽作用在轴封上的作用力：

FZ3???4(d2?dl2)?0.0046?106

（N）

（N）

???4(0.62?0.422)?0.0046?106??663.3故总的轴向推力为：

FZ?FZ1?FZ2?FZ3?4074?2173?663.3?55845．已知汽轮机某级的理想焓降为 kJ/kg，初始动能 kJ/kg，反动度，喷嘴速度系数?= ，动叶速度系数?= ，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角?1 = 15°，动叶出口角?2 =?1－3°，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)

?ht?84.3 kJ/kg，

?hc0?1.8 kJ/kg，

?m?0.04，u = 171.8 m/s

?ht*??ht??hc0?84.3?1.8?86.1 kJ/kg

c1??2(1??m)?ht*?390.5 m/s

22w?c?u?2uc1cos?1?228.9 m/s 11喷嘴出口相对速度:

?1?arcsin???c1sin?1?0??26.2??w1?

m/s

(2) 动叶出口相对速度:

00????3?23.221(3)

w2??2?m?ht*?w12?243.2轮周功率:

Pu?G?u?w1cos?1?w2cos?2??4.8?171.8?228.9cos26.20?224.7cos23.20/1000?339.66kW

3．某反动级理想焓降Δht=kg，初始动能Δhc0= kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=kg, 动叶损失Δhbζ=kg，余速损失Δhc2=kg，余速利用系数μ1=，计算该级的轮周功率和轮周效率。 解：级的轮周有效焓降

Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2 =+－－－ =kg 轮周功率 Pu=G×Δhu=×= 轮周效率

ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=（+－×）= %

4．某级蒸汽的理想焓降为Δht = 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α1 =18°，反动度为Ωm = ，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为dm = 1080 mm，转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数? = ，动叶的速度系数? = ，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α2

(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。

2c0?h??ht?2=76 + ×702/1000 = 76 + = kJ/kg 解：

*t??c1??c1t??2(1??m)?ht*?0.95?2?(1?0.2)?78.45?1000?u?336.57 m/s

??dmn60?3.14?1.08?3000?60169.56 m/s

w1?c12?u2?2c1ucos?1?336.572?169.562?2?336.57?169.56?cos180?182.97 m/s

?c1sin?1??336.57?sin180????1?arcsin??34.640???w??arcsin?182.97??1??