《汽轮机原理》习题及答案

模 拟 试 题 一 一 、 单 项 选 择 题 （ 每 题 2 分 ， 共 20 分 ） 1火力发电厂汽轮机的主要任务是：（B） A. 将热能转化成电能 B. 将热能转化成机械能 C. 将电能转化成机械能 D. 将机械能转化成电能 2具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时 （C） A. 压力下降，速度下降 B. 压力上升，速度下降 C. 压力下降，速度上升 D. 压力上升，速度上升 3汽轮机的级中做功能力最大的级为：（C） A. 纯冲动级 B. 带反动度的冲动级 C. 复速级 D. 反动级 4汽轮机除级内各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？（D） A. 湿汽损失 B. 隔板漏汽损失 C. 叶顶漏汽损失 D. 轴封漏汽损失 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 B.级内损失增大 C.进排汽损失增大 D.重热系数降低 6正常运行时，关于凝汽器内真空的形成，判断下列四个答案中哪一个是正确答案？ （B） A. 抽气器抽成的 B. 蒸汽在较低的温度下凝结形成的 C. 凝结水泵将水从凝汽器内抽出形成的 D. 汽轮机的末级叶片比较长，蒸汽膨胀得比较充分形成的。 7并列运行的机组，同步器的作用是（C） A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压 C. 改变汽轮机功率 D. 减小机组振动 8已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为 40 kJ/kg，该级的反动度为 0.187，则喷嘴出 口的理想汽流速度为（D） A. 8 m/s B. 122 m/s C. 161 m/s D. 255 m/s 9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 10当各种条件相同时，冲动式汽轮机与反动式汽轮机的级数比约为：（C） A. 2 B. 1 C. 1/2 D. 1/4 二、填空题（每题 2 分，共 20 分） 1叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。 2在多级汽轮机中，全机理想比焓降为 1200 kJ/kg，各级的理想焓降之和为 1230 kJ/kg ，则重热系数为 2.5% 。 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 。 4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 。 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。 6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 。 三、分析计算题 1已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为 3369.3 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 = 0.97，本级的余速未被下一级 利用，该级内功率为 Pi = 1227.2 kW，流量 D1 = 47 T/h，求：（15 分） （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？ 解：(1) smct /75.489.0211 喷嘴损失： kgJhtn /94.6)7.01(.42)( 2221 (2) kgJkgJc/5./520c37.369*0htt /210.4827211 喷嘴出口蒸汽的实际焓： kgJhnt /326094.5 (3) kgJttt /.735.1 *kDPhii /94047360 级的相对内效率： 80.5.1*tirih 2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 = 13，蒸汽流量 G = 4.8 kg/s。求：（15 分） （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) kJ/kg， kJ/kg， ，u = 171.8 m/s3.84th8.0ch04.m kJ/kg16.0 *ct m/s59)1(2 *1tmc 喷嘴出口相对速度: m/s9.28cos21 21uw011 .6sinarc (2) 动叶出口相对速度: m/s.43 21*2whtm (3) 0012.3 轮周功率: kW6.3910/2.3cos7.42.6cos9.8.178.4s021 wuGP 3汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？（10 分） 答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反 动度的冲动级和复速级等几种。 各类级的特点： （1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用 冲击力来作功。在这种级中：p 1 = p2；h b =0； m=0。 （2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅 存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯 冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p 1 p2；h n hb0.5h t； m=0.5。 （3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶 栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高 于反动级。在这种级中：p 1 p2；h n hb 0； m=0.050.35。 （4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在 喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶 栅，其作功能力要比单列冲动级大。 4轴封系统的作用是什么？（10 分） 答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 (2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气； (3) 冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影 响轴承安全； (4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。 5何种工况为调节级的最危险工况，为什么？（10 分） 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h tI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。模 拟 试 题 二 一 、 单 项 选 择 题 （ 每 题 2 分 ， 共 20 分 ） 1蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是（C） 。 A. 轴向力 B. 径向力 C. 周向力 D. 蒸汽压差 2汽轮机级采用部分进汽度的原因是（B） A. 叶片太长 B. 叶片太短 C. 存在鼓风损失 D. 存在斥汽损失 3汽轮机的外部损失主要有（D） 。 A. 排汽阻力损失 B. 机械损失 C. 进汽节流损失 D. 轴封漏汽损失 4若汽轮机的余速利用系数增大，则该机（D）增大。 A. 整机循环效率 B. 整机理想焓降 C. 重热系数增大 D. 整机相对内效率 5下列哪个因素是决定凝汽设备循环水温升的主要因素。 （A） A. 循环水量 B. 凝汽器的水阻 C. 凝汽器的汽阻 D. 冷却水管的排列方式 6汽轮机正常运行时，调节系统控制：（C） A. 汽轮机自动主汽门 B. 同步器 C. 汽轮机调节汽门 D. 调速器 7假设喷嘴前的蒸汽滞止焓为 3350 kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为 3304.4 kJ/kg， 则喷嘴实际出口速度为（A） A. 9.5 m/s B. 81.3 m/s C. 81.9 m/s D. 320 m/s 8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 u（A） A. 增大 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 9降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？（D） A. 加隔板汽封 B. 减小轴向间隙 C. 选择合适的反动度 D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置 10下列哪些指标可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？（A） A. 热耗率 B. 汽耗率 C. 发电机效率 D.机械效率 二、填空题（每题 2 分，共 20 分） 1汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。 2汽轮机机械效率的表达式为 m = pe/pi 。 3轮周损失包括： 喷嘴损失 、 动叶损失 、 余速损失 。 4考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是 增大末级叶片轴向排气面积 。 5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 。 6汽轮机调节系统速度变动率的表达式为 。%10minax 三、分析计算题 1某级蒸汽的理想焓降为 h t = 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 1 =18，反动度为 m = 0.2，动叶出汽角 2 = 16，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：（15 分） (1)动叶出口汽流的绝对速度 c2 (2)动叶出口汽流的方向角 2 (3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。 解： =76 + 0.5702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg 20*chtt 336.57 m/s1045.78)2.01(95.0)1( *1tmt hc 169.56 m/s 638.460ndum 182.97 m/s 022121 cos6.9.36.7.cosw01 47.18sin5arcsiiarnw =28.64o 64.3 012 0.278.45=15.69 kJ/kg *tmbh =239.39 m/s 2212 97.18069.154.0wb 121.69 m/s 022 64.cos533cosuc 70.54 .4sinariinarsi22 动叶进出口蒸汽的速度三角形 2试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量 kg/s，平均直径5.9G m，动叶高度 mm，叶轮轮毂直径 m，轴端轴封直径 m，6.1d370bl 6.0d42.0ld 喷嘴后的蒸汽压力 MPa，动叶后的蒸汽压力 MPa。根据级的计算，.1p 42p 已知其速度三角形为： m/s， ， ， m/s，6c118w ， m/s。 （15 分）0122w 解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力： )()sinsi( 2121 peldGFbZ = 610)4.07.3.630758.9 =4074（N） （2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似 ）：1pd)()(42122dlbZ = 60)4.07.6.37.061 =2173（N） （3)蒸汽作用在轴封上的作用力： 623 14.)(4lZdF （N） 3.006. 故总的轴向推力为： （N）5843.6217421 ZZFF 3什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况 下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？（10 分） 答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 对于纯冲动级， ；反动级 ；在圆周速度相同的情况2cos1111cos 下， w1 w2 c2c1 u u 21 21 纯冲动级h t= =2ac 212cos1uua 反动级h t= =a 21212 cs ua 由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。 4简答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？（10 分） 答：多级汽轮机每一级的轴向推力由 （1）蒸汽作用在动叶上的轴向力 （2）蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力 （3）蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力 （4）蒸汽作用隔板汽封和轴封套筒上的轴向推力组成。 平衡汽轮机的轴向