《汽轮机原理》习题及答案 -

kJ/kg

????ri?h2?hc?0.85?h2?hct

已知所有压力级的相对内效率：

所以压力级的实际出口焓（即整机的实际出口焓）：

??h2??ri??(h2?hct?)?3370.4?0.85?(3370.4?2100)?2290.6hc（kJ/kg）

故，整机有效焓降：

整机理想焓降：

??3475?2290.6?1184.4?Hi?h0?hc (kJ/kg)

?Ht?h0?hct?3475?2025?1450( kJ/kg)

?ri?整机相对内效率：

?Hi?81.7%?Ht

由于汽轮机输出电功率：所以汽轮机汽耗量：

d?Pel?D??Hi??g??mD?Pel/(?Hi??g??m)

汽耗率：

D11??Pel?Hi??g??m1184.4?0.99?0.98?4

=8.7?10（kg/kW.s）=3.13（kg/kW.h）

4．试求蒸汽初参数为

p0?8.83MPa，初温

t0?540?c，终参数

pc?3t?400?cMPa，0

的背压式汽轮机的相对内效率和各压力级的相对内效率。已知：第一级级后压力

cp2?5.88MPa，内效率?ri?0.67，其余四个压力级具有相同的焓降和内效率，进

汽机构和排汽管中的损失可忽略不计。（重热系数??0.03）

pp,tph?3487.7解：0 由00和p2，c可在h-s图上查得，蒸汽初始焓0kJ/kg； ?Htht1 第一级理想出口焓

ht1?3350.9kJ/kg； kJ/kg

汽轮机的理想出口焓

?hthct?3148.9 又已知汽轮机实际排汽参数pcpctch?3231.6，，可查得c kJ/kg

整机有效焓降

?Hi?h0?hc?3487.7?3231.6?256.1（kJ/kg）

h s 整机理想焓降?Ht?h0?hct?3487.7?3148.9?338.8（kJ/kg）

?ri? 图4 级的热力过程线 整机相对内效率：

?Hi256.1??75.6%?Ht338.8?ht

由于已知整机的重热系数，且各压力级焓降相等，所以有：

(1??)? 故：

??hi?15ti?Ht??ht1???htii?25?Ht??ht1?4?ht?Ht

4?ht?(1?0.03)??Ht??ht1?1.03?Ht?(h0?ht1) =1.03?338.8?(3487.7?3350.9)?212.6(kJ/kg)

各压力级的理想焓降：

?ht?53.04(kJ/kg)

各压力级的有效焓降：

?hi?(h2?hc)/4?h0?(h0?ht1)??is?hc)/4?41.1(kJ/kg)

?i?所以，各压力级的相对内效率为：

?hi41.1??77.5%?ht53.04

5．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为： 蒸汽初压轮机排汽压力

pc?0.0046p0?8.83MPa，初温

t0?535?c，汽

MPa，进汽节流损失

?p0?0.05p0，试问进汽节流损失

使理想焓降减少多少？ 解： p0 ?p0 由

p0,t0和

pc在h-s图上可查得,

h0?3475kJ/kg，理想排汽焓

蒸汽初始焓

hct?2053kJ/kg

?Ht 则汽轮机理想焓降：

?Ht??Ht?h0?hct?1422（kJ/kg）

pc 因节流损失

?p0?0.05p0，所以节流后的初压：

??0.95p0?8.39p0MPa，又由于节流过程焓值不变，

??h0?3475h0 图2 进汽节流过程示意图 所以节流后的焓值

对应的理想排汽焓： 此时的汽轮机理想焓降：

??2065hctkJ/kg，

kJ/kg

(kJ/kg)

(kJ/kg

??3475?2065?1410?Ht??h0?hct所以节流造成的理想焓降减少为：

?Ht??Ht??1422?1410?126．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

dm?1.6m，动叶高度

lb?370mm，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)

69.5?(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?55847．某机组在最大工况下通过的蒸汽流量G?130.2T/h，此时计算得到作用在动叶上的轴向推力?FZ1?104900N，作用在叶轮上的轴向推力?FZ2?58600N,

作用在各凸肩上的轴向推力?FZ3??94400N，机组轴向推力轴承共装有10个瓦

2pb?150N/cm2f?81.5cm块，每块面积，轴承工作面能承受的最大压力为，要

求的安全系数为1.5~1.7。 解：机组总的轴向推力：

FZ??FZ1??FZ2??FZ3?104900?58600?94400?69100（N）

推力轴承瓦块上所承受的压力为：

pZ?FZ69100??84.8(N/cm2)10?f10?81.5

。

由已知得，轴承工作面最大能承受的压力所以其轴承安全系数为：是安全的。

pb?150N/cm2n?pZ/pb?150/84.8?1.77>1.5, 故此推力瓦工作

8．一台多缸凝汽式汽轮机如图所示，推力轴承位于高、中压缸之间，它共有10

2f?110cm个瓦块，每块面积。最大工况下动叶轴向力为：高压部分

15F?3.4?10?Z1N，中低压部分

25F?5?10?Z1N；叶轮上的轴向力：高压部分