西交11秋学期《汽轮机原理》考试复习题

7．（15分）凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：P0=8.83 MPa，温度t 0=530℃，汽轮机排汽压力Pc=0.0034 MPa，全机理想焓降ΔH t = 1450 kJ/kg，其中调节级理想焓降Δh tI = 209.3 kJ/kg，调节级相对内效率ηη

IIri

Iri

=0.5，其余各级平均相对内效率

=0.85。假定发电机效率ηg=0.98，机械效率ηm=0.99。试求：

（1）该级组的相对内效率；

（2）该机组的汽耗率；

（3）在h~s(焓~熵)图上绘出该机组的热力过程线。

8．（15分）汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？ 9．（25分）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 = 0.2，动叶出汽角β2 = β

1

－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? = 0.95，动叶的速度系数? = 0.94，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。

10．（20分）主蒸汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？

11．（15分）某台机组带额定负荷与电网并列运行，机组的额定转速为3000r/min，由于电网事故，该机组甩负荷至零，如果调节系统的速度变动率δ=5%，问该级组甩负荷后的稳定转速应是多少？

12．（15分）多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？

13．（25分）已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg，初始动能1.8 kJ/kg，反动度0.04，喷嘴速度系数?= 0.96，动叶速度系数?= 0.96，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？

14．（20分）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？

15．（15分）已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为?=0.97, ?=0.94，试计算该级的反动度。

16．（15分）作用在转子上的轴向力包括哪些？如何减小作用在推力轴承上的轴向推力？

17．（25分）已知某级G=30Kg/s，c0=0.0，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=62.5m/s，轴向排汽(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为?=0.95，?=0.88，汽轮机转速为3000转/分。 （1）计算该级的平均反动度；

（2）计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）； （3）作出该级的热力过程线并标出各量。

18．（15分）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。 19．（20分）试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量

d?1.6G?9.5kg/s，平均直径mm，动叶高度

lb?370mm，叶轮轮毂直径d?0.6m，

轴端轴封直径

p2?0.0046dl?0.42m，喷嘴后的蒸汽压力p1?0.007MPa，动叶后的蒸汽压力

MPa。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。

20．（15分）何谓临界转速？在发电厂如何确定转子的临界转速？了解转子的临界转速有何意义？临界转速与转子的自振频率有何关系？

参考答案

一、选择题

1—5 BCABC 6—10 DACDB 11—15 ADBCD 16—20 BBDDC 21—25 ADBBA

二、分析计算题

1．解：(1) ?hn??1??m??ht=（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg

00 c1t?2?10?hn30?2?103?54.6?330.5m/s

c1??c1t?330.5?0.97?320.5m/s

w1?c1?u2?2c1ucos?1?320.52?1782?2?320.5?178cos120=149.4m/s w2??2?m?ht103?0.9?2?0.3?78?103=194.7 m/s

c2?w2?u2?2w2ucos?2?194.7?1782?2?194.7?178?cos180=55.1m/s

2202(2) 动叶进出口速度三角形：

C1 u C2 W2 W1 u

(3) 该级热力过程线：

h

P0

?hn?ht00 ?hb P1 P2

s

2．解：汽轮机运行中转子承受其高速旋转产生的离心力；蒸汽作用在转子叶轮、

轴肩和汽封凸肩上的轴向力；转子振动在其中产生的动应力；转子内部温度不均产生的热应力；传递机械功率的扭矩。

旋转产生的离心力与转速的平方成正比；蒸汽作用在叶轮上的轴向力与叶轮面积和其两侧蒸汽的压力差成正比；蒸汽作用在轴肩上的轴向力与其面积和该处蒸汽的压力成正比；转子振动在其中产生的动应力与振动的振幅和频率成比例，振动频率愈高、振幅愈大，动应力愈大；转子内的热应力与转子内、外壁温差和轴向温差有关，温差愈大，热应力愈大；传递机械功率的扭矩与机组的负荷成正比，以发电机短路时扭矩最大。

离心力过大，将使其合成应力大于许用应力，严重时造成转子飞车；轴向力的合力过大，使推力轴承承受的轴向推力超过其承载能力，推力轴承因温度过高而烧损，造成汽轮机轴向动、静间隙消失，而发生摩擦或叶片断裂；转子振动的动应力和热应力过大，可能使其合成应力大于许用应力，并将加快其材料的疲劳，使转子应力集中部位出现裂纹，缩短使用寿命，甚至发生断裂；转子振动过大，动、静间隙消失，而发生摩擦，造成转子弯曲，诱发更强烈的振动；转子扭转振动和传递机械功率的扭矩，在转子内部产生剪切应力，此应力过大，特别是转子扭转振动发生共振，会造成联轴节连接螺栓断裂，出现重大事故。

在运行中只要超速保护正常，控制转速不超过额定转速的120%；发电机设置短路保护；控制蒸汽的温升率和升负荷率不超过允许值，可保证转子安全工作，并使其具有一定的使用寿命。 3．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?FZ10?f?6910010?81.5?84.8(N/cm)2

pb?150N/cm2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：安全的。

。

n?pZ/pb?150/84.8?1.77>1.5, 故此推力瓦工作是