《汽轮机原理》习题及答案 -

汽相比，节流损失较少，效率较高，

12.绘图说明最简单的发电厂生产过程示意图并说明各主要设备的作用？

答：

1—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—给水泵

13.写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。

G答：弗留格尔公式为：1?GP01?Pg1p0?pg2222。

使用条件为：保持设计工况和变工况下通汽面积不变。若由于其他原因，使通汽面积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。

14.何种工况为调节级的最危险工况，为什么？

答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。

当只有在上述情况下，不仅⊿htI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。

15.简述汽轮机初压不变，初温变化对汽轮机经济性和安全性的影响在其他参数不变的情况下并说明汽轮机初压升高时，为什么说末级叶片危险性最大？ 答：初温不变，初压升高过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调节汽门、导管等承压部件内部应力增大。若调节汽门开度不变，则除压升高，致使新汽比容减小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大，流量增大时末级叶片的比焓降增大的更多，而叶片的受力正比于流量和比焓降之积，故此时末级运行安全性危险。同时，流量增大还将使轴向推力增大。

16. 分析说明汽轮机某一中间级在理想焓降减小时其反动度的变化情况。 答：级的反动度变化主要是速比变化引起的，固定转速汽轮机圆周速度不变，此时反动度随级的比焓降变化。

（如图）当比焓降减小即速比增大时，c11?c1,w1减为w11，动叶进口实际有效相对速度为w11,若反动度不变，则

'w21c11?；在喷嘴出口面积和动叶出口面积w2c1不变的情况下，喷嘴叶栅中以流出的汽流，来不及以的速度流出动叶栅，在动叶汽道内形成阻塞，造成动叶汽道与叶栅轴向间隙中压力升高，使反动度增大，从

而使c11减小，w21增大，减轻动叶栅汽道的阻塞。

C1 C11 W’ 11 u

W1 W11

当比焓降增大时，则有

w21c11?，故由上可知反动度降低。 w2c117. 用h-s图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方式对变负荷的适应性好。

答：如图：以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进行说明。曲

线A1B1C1、A1B2C2是定压运行机组100%设计工况和75%设计负荷的热力过程线，曲线A1D1、A2D2为滑压运行相应工况热力过程线。由图可见，定压运行时排汽温度下降近60度，表明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，灵活性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增强了机组调峰的灵活性和安全性。

P0

A2 t=5400

A1 B1

B2

t=3200

D1 C1

h

s C2

D2 t=2620

18. 某背压式汽轮机才用喷嘴调节方式，其流量由设计工况增加，排汽压力近似不变，变工况前后为亚临界状态，请定性填写下表（只需填写增、减、基本不变）

调节级 中间级 末几级

19.分别指出凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的轴向推力随负荷的变化规律。 答：对于凝汽式汽轮机，负荷即流量变化时，各中间级焓降基本不变，因而反动度不变，各级前后压差与流量程正比，即汽轮机轴向推力与流量成正比；同时，末级不遵循此规律，调节级的轴向推力也是随部分进汽度而改变的，且最大负荷时，轴向推力最大，但调节级和末级其轴向推力在总推力中所占比例较小，一般

P2/p0 ⊿ht xa Ωm ηi

忽略，认为凝汽式汽轮机总轴向推力与流量成正比，且最大负荷时轴向推力最大。

20．渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差别？

答：缩放喷嘴与渐缩喷嘴的本质区别，是它的临界截面与出口截面不同，且缩放喷嘴设计工况下背压低于临界压力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面处理想速度等于音速。缩放喷嘴的变工况与渐缩喷嘴的差别是：当出口压力大于设计工况下背压时，在喷嘴出口截面或喷嘴渐扩部分将产生冲波，速度系数大大降低。另外，对应临界流量的压力比小于临界压力比。

21．为什么可以利用研究喷嘴变工况特性的结果分析动叶栅变工况特性？ 答：动叶栅为渐缩流道，压力比都用滞止压力比，渐缩喷嘴蒸汽参数与流量的特性完全可适用于动叶栅，所不同的是研究动叶栅变工况时，应使用相对速度w。

22．采用喷嘴调节的汽轮机进汽量减小时，各类级的理想焓降如何变化？反动度、速度比、级效率如何变化？

答：当汽轮机的工况变化时，按各级在工况变化时的特点通常级分为调节级、中间级和末级组三类。

（1）中间级：在工况变化时，压力比不变是中间级的特点。汽轮机级的理想焓降是级前温度和级的压力比的函数，在工况变化范围不大时，中间级的级前蒸汽温度基本不变。此时级内蒸汽的理想焓降不变，级的速度比和反动度也不变，故级效率不变。随着工况变化范围增大，压力最低的中间级前蒸汽温度开始变化，并逐渐向前推移。当流量减小，级前蒸汽温度降低，中间级的理想焓降减小，其速度比和反动度相应增大。由于设计工况级的速度比为最佳值，级内效率最高，当速度比偏离最佳值时，级内效率降低。而且速度比偏离最佳值愈远，级内效率愈低。

（2）末级组：其特点是级前蒸汽压力与其流量的关系不能简化为正比关系，且级组内级数较少。由于在工况变化流量下降时，汽轮机的排汽压力变化不大，级前压力减小较多。且变工况前级组前后的压力差越大，级前压力降低的多，级后压力降低的少。此时级的压力比增大，级内理想焓降减小，而且末级的压力比