汽轮机原理习题作业题答案解析

1、WORD完美格式编辑第一章级的工作原理补1.已知某喷嘴前的蒸汽参数为p°=3.6Mpa, 10=500C,Co=8Om/s,求：初态滞止状态下的音速和其在喷嘴中达临界时的临界 速度Ccr。解：由 po=3.6Mpa 10=500°C查得：h 0=3349.5; s。=7.14391h0 二 h0hc0 =3349.5+3.2=3452.72查得 0*点参数为 p°=3.6334; V0*=0.0956二音速 Q = ；kp0v0 =671.85(或 a0 = ： kRT； =681.76 ;或 a° = . (k-1) h； =1017.7)2 *Ccr

2、= *玄=626.5' K 112题.假定过热蒸汽作等熵流动，在喷嘴某一截面上汽流速度 c=650m/s,该截面上的音速a=500m/s,求喷嘴中汽流的临界速度 6 为多少？。hC2 二 hcrk PcrVcrk£22 k -122(k-1)j智 40=52223题.汽轮机某级蒸汽压力p0=3.4Mpa,初温t°=435C，该级反动度Q m=0.38，级后压力p2=2.2Mpa,该级采用减缩喷嘴，出口截面积A=52cm,计算：通过喷嘴的蒸汽流量若级后蒸汽压力降为p21=1.12Mpa,反动度降为Q m=0.3，贝卩通过喷嘴的流量又是多少？答:1):17.9 kg/s

3、; 2):20.5kg/s34题.国产某机组在设计工况下其末级动叶（渐缩）前的蒸汽压力p=0.0093Mpa,蒸汽焓值hi=2307.4kJ/kg，动叶出汽角B 2=38° 动叶内的焓降为厶hb=137.76kJ/kg。问：汽流在动叶斜切部分是否膨胀、动叶出口汽流角是多少？动叶出口的理想相对速度 也是多少？确定初态：由h1,p 1查图得S1=7.311* 1 2h1 = hiw1 = 2316.42000由 h 1,s 1 查图得 p1 =0.01Mpa,X1 =0.888 k=1.1242 临界压力比：= （ 2 ）2 =0.5797k +12k极限压力比：；1cJ = ；cr*（

4、sin： 2）厂=0.5797*0.5985 = 0.347流动状态判断:由 S1=7.311,h2t=hi- A hb=2169.6查图得 p2=0.003Mpa动叶压力比& b=p2/p 1 = 0.3显然& b<£ 1d，即蒸汽在动叶中达极限膨胀，极限背压为 "=&1d*p1 =0.00347Mpa查焓熵图得：h2dt=2185.5, p 2dt=0.02954- w?t = 、2（入-h?dt） = 511.7查临界压力比处的参数：p2cr=0.005797;h 2cr=2247.5 p 2cr =0.04697W2cr = ： 2（h

5、1 - h2cr） = 3712sin（ ：2W2t：2dtsin（ 、2） =0.7102订、2 =45.27极限偏转角3 2=7.2736题.某机组级前蒸汽压力p°=2.0Mpa,初温t °=350C，初速C0=70m/s;级后蒸汽压力p2=1.5Mpa。喷嘴出汽角a 1=18° 反动度Qm=0.2，动叶出汽角B2= B 1 6 °，级平均直径dm=1080mm转速n=3000r/min，喷嘴速度系数=0.95。求：动叶出口相对速度 W2和绝对速度C2 ；喷嘴、动叶中的能量损失，余速动能； 绘制动叶进、出口速度三角形。答：P9; 1)w=239.8m

6、/s； C2=124 m/s2) . hn =6.09kJ/kg;.汕康：=3.78 kJ/kg;：hc7.69 kJ/kg3) c1=336.6 m/s; a 1=18° ; w 1=183.5m/s; B 1=34° 51w2=239.8m/s; B 2=28° 51 ; c 2=124 m/s; a 2=71° 1246题.已知某单级冲动式机组，级平均直径dm=1067mm转速n=3000r/min，喷嘴出汽角a 1=18°，级的速度比X1=u/c 1=0.42，喷嘴 速度系数=0.96，动叶速度系数® =0 .84。又知动叶出

7、汽角B2=B 13°,通过该级的蒸汽流量 G=7.26kg/s。求：蒸汽作用在动叶上的 切向力Fu、轮周功率Pu和轮周效率n u,并绘制级的进、出口速度三 角形。解：叶轮圆周速度u= n chn/60=167.6m/s喷嘴出口速度 C1=u/x1=399.06m/s动叶进口相对速度 w1= , c12 u2 -2uq cos】1 =245.2 m/s动叶进口汽流角= arcsin(c sin r)=30.2w1动叶出口汽流角B 2=27.2动叶出口相对速度w *w1 =205.95m/s动叶出口绝对速度 c2 二.w； u2 -2uw2 cos ：2 = 95.42 m/s* p 动

8、叶出口绝对排汽角 二arcco cos 2u = 80.64Q切向力 Fu=G(dcosa 计C2COS a 2)=2857.6N轮周功率 Pu=Fu*u=478.65kW* 1级的理想能量Eo = htc222Ci2=86.397 kJ/kg轮周效率n u= pu0.76GEo第二章多级汽轮机123题.已知某中压凝汽式汽轮机的内功率R = 12340kW发电机功率 Pel=11900kW蒸汽流量D=52.4t/h,初压 p°=2.35Mpa,初温t°=380C ,凝汽器压力pc=0.0042Mpa。求该机组在没有回热抽汽工况 下的汽耗率d,热耗率q,相对内效率n i,相对

9、电效率n诃，绝对电 效率n a。el，循环热效率n t。解：汽耗率 d=D/pel =52.4*1000/11900=4.403kg/(kW h)凝结水焓 he = f(Pc)二 124.95kJ/kg由初压 p0=2.35Mpa,初温 10=380C知：新蒸汽焓 2=3198.7 kJ/kg由凝汽器压力 pc=0.0042Mpa A H=1089.88 kJ/kg热耗率 q=d (h0 -hC)二 13533.7 kJ/(kW h)有效焓降：A H = 3600 P = 12340 3600 = 847.8kJ/kg 1000 D1000 52.4相对内效率n i = AH/ A Ht=84

10、7.8/1089.88= 0.778相对电效率 n r.el = n i*pel/p i =0.750绝对电效率 n a。el =3600/q= 0.266循环热效率n t=na。el/ n r® =0.3547;(或 n t = AH/( h 0-hc' )=1089.88/(3198.7-124.95)=0.3547)127题.某中间再热凝汽式汽轮发电机组电功率Pel = 119959kW下的热力过程线如下图示。已知发电机损失A Fg=1982Kw,机械损失A Pn=1982Kw求该汽轮机的内功率F、高压缸相对内效率n hi、中压 缸相对内效率n ii、中低压缸相对内效率

11、n iei。解：内功率 R=Ri + A Pg+A P=12393kW由 p。=12.868MPa,t° =537C , p2.71MPa得：A Hh=447.7kJ/kg由 ph =2.71MPa,th =346.7C 得：A Hh=326.55 kJ/kg高压缸相对内效率n hi=A Hh/ A Hh=0.713由 pr =2.63MPa,tr =544C , p 0.282MPa 得：A H =653.01kJ/kg由 Pj =0.282MPa,tj = 267.7C 得：A H =553.8 kJ/kg中压缸相对内效率n hi =A Hh/ A Hh=0.848由 pr =2

12、.63MPa,tr =544C , p0.00762MPa 得：A He=1241.42kJ/kg,h r= 3558.24中低压缸相对内效率 n rei=( h r-h ex)/ A Hire =(3558.24-2499.3)/1241.42=0.853114题.某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成。第一段轴封齿数Z1=26，第二段Z2=20,第三段Z3=16。第一段轴封前蒸汽参数p°=1.8MPa, t 0=340C ;第一段轴封后抽汽口与压力为 p=0.85MPa的第一级回热抽汽口相连。第二段轴封后与压力为p2=0.24MPa的第二级回热抽汽相连，第三段轴封后端接轴封冒汽管，排入

13、大气。各段轴圭寸直径dl=450mm轴圭封间隙为3 =0.4mm轴圭寸流量系数卩l=1。试计算该机组前轴封的总漏汽量是多少？由回热抽汽口回收和排入大气的漏汽量各占多少？如该机组第二级回热抽汽故障停用，则该轴封的漏汽和回收情况将发生怎样的变化？解：各段轴封漏汽面积均为：2A =兀46=3.14 汉 45 汉 0.04=5.66(cm)1) 计算第一段轴封漏汽量由 p0=1.8MPa, t 0=34OC得 p 0=6.592kg/m3G=1.213T/h (0.337kg/s )2) G2=O.71T/h (0.197kg/s ) ; A G= G1- Gl2 =0.503 T/h (0.1397

14、kg/s )3) G3=0.211T/h (0.0586kg/s ) ; AG= G2- Gl3=0.499 T/h (0.1386kg/s )A G=A G+AG=1.002 T/h (0.283kg/s )4) 第二级回热抽汽故障停用G l1=1.213T/h (0.337kg/s ) ; G l2=0.54T/h (0.15kg/s ) ; AG= G- G *0.673 T/h (0.187kg/s115题.某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成，后轴封有二段曲 径轴封组成(见图)。前轴封第一段轴封齿数 乙二48，轴封间隙面积 A =8.75cmi,轴封前蒸汽参数p0=1.67MPa密度p

15、0=5.875kg/m2;轴圭寸后0.106MPa抽汽口与压力为 Tpi=0.457MPa 的第二级回热抽汽口相连。第二段齿数乙=24,轴圭寸间隙去均压箱1.67MPaaaMQ260.106MPaZ4Z50.457MPa0.095MPai-去轴封抽汽母管专业资料整理106MPa的均压箱及面积A2=5.55cm ,段后轴封抽汽口与压力为 p2=0.后轴封第一段后的抽汽口相连。第二段齿数乙=8,轴封间隙面积A3=5.55cm2,段后轴封抽汽口与压力为p3=0.095MPa的轴封抽汽母管相连。后轴封第一段轴封齿数 乙=16,轴封间隙面积A4=5.23cm2，段前蒸汽压力p2=0.106MPa段后蒸汽

16、压力p4=0.0128Mpa。第二段轴封齿数Z5=8,轴封间隙面积A5=5.23cm2，段前蒸汽压力°=0.106MPa段后与蒸汽压力为p5=0.095Mpa的轴封抽汽母管相连。各段轴封流量系 数均为卩1=1。试计算各段轴封漏汽量、进入第二段回热抽汽管、均压箱和轴封 抽汽母管的蒸汽量。答:前轴封:Gl1=1.37T/h (0.381kg/s ) ;Gl2=0.334T/h (0.0928kg/s ) ; Gl3=0.061T/h (0.0169kg/s )后轴封:Gn =0.088T/h (0.0244kg/s ) ;Gl2=0.058T/h (0.0161kg/s );进入第二段：

17、A G= G1- G l2=1.036 T/h (0.2878kg/s )进入均压箱：A G=0.127 T/h (0.0353kg/s )进入轴封抽汽母管:A G=0.119T/h (0.0331kg/s )第三章汽轮机变工况155题.已知渐缩喷嘴前蒸汽压力p°=2.16MPa温度t°=350C, 喷嘴后压力p=0.589MPa流量为3kg/s。问：1) 若蒸汽流量保持为临界值，则最大背压可以为多少？2) 若流量减为1/3，则背压pn要增加到多少？3) 若背压不变，初压 S应降到多少才能使流量变为原来的4/7 ?解：1)蒸汽流量保持为临界值，则最大背压可以为 pcr :P

18、er = P0；cr = P0；cr 二2.16*0.546.1794 Mpa2)流量减为1/3,则彭台门系数卩=1/31 _（ 11 - ；cr）2 =1/3=. ；11 =0.9740353V 1 -&crpn= e n*po=2.1O4 Mpa3）设:初压新状态为临界，则 po1=4/7* p 0=4/7*2.16=1.234 Mpa 效验：新状态下 e 11=p/p01=.589/1.234=.477 < .546假设成立。156题.渐缩喷嘴设计流量为G=10kg/s，喷嘴前蒸汽压力p0=0.98MPa喷嘴后压力p1=0.62MPa变工况后背压不变，流量增加到G=14kg

19、/s。求变工况后喷嘴前压力 S。解：原状态下：卩=1-（ p1 一 ）2 =0.981616 MPaP0 - Per设新状态下为临界工况：G1二p01二1 p01=1.4G0Px p00.98161.98p01=1.3468 Mpa效验：新状态下 e n=pVp 01=.62/1.3468=. 0.46< .546假设成立。补1.某台背压式汽轮机共有7级，一个调节级六个压力级。在设计工况下，调节级后压力p1= 3MPa前三个压力级后的压力分别 为 p2= 2.5MPa, p3= 2.0MPa p4= 1.6MPa 背压 pz= 0.7MPs。试问: 当蒸汽流量减少一半，而背压pz维持不变

20、，前三个压力级的压力比将 变为多少？解：由弗留格尔公式，将压力级作为一个级组:G1G _2 2p11一 pZ12 2 P1- Pz_ :月12/ 222p11 -（ G ） （ p1- pZ ） pZ11 2222、(2)2(32 -0.72) 0.72 =1.618MPa将第一压力级后的级作为一个级组:P21 = j(|1)2(P22 - PZ)' + PZ121 2222(2)2(2.52 - 0.72 ) 0.72 = 1.389MPa将第二压力级后的级作为一个级组:p31£12/22、2-.(,)(P3- PZ ) PZ1G= *1)2 (22 0.72) +0.72

21、 =1.169MPa将第三压力级后的级作为一个级组：2/2 2 2(P4 - PZ )PZ1-0.72) 0.72 = 1.004MPa变工况后：P21 = 1.389 =0.858P111.618l"624P211.1691.389-0.842P41P311.0041.169二 0.859补2.某台喷嘴调节的凝汽式汽 22P21 Pe1 P2_P2轮机，当新汽流量D0=21OT/h时，调节 汽室压力P2=6Mpa,回热抽汽压力Pe=3Mpa回热抽汽量De=35T/h （见下图）。运行中如新汽流量降为Di=150T/h，则该工况下调节汽室压力 P21及回热抽汽压力 陽各是多少？倘流量

22、降为 D0i=150T/h的工况时，回热抽汽故障停运，则P?1及Pei又各是多少?解：由 C0l/Do=pai/p 2=pel/pe 知: P21=(D01/D0)*p 2=(150/210)*6=4.286Mpa(2 分) pe1=(D01/D0)*p e=(150/210)*3=2.143Mpa(2 分)当回热抽汽故障停运时，由pe1/pe= D01/(D 0-De)知：p e1 =pe*D01/(D 0-De)=3*150/(210-35)=2.571Mpa(2 分)将调节汽室至回热抽汽口划为一个级组，(1分)则有:2 2 2 2 2 2 2 2 2 P21 =pe1 +(D01/D。)*(p 2 -p e)=2.571 +(150/210) *(6 -3 ) p21=4.515Mpa(3 分)第六章汽轮机零部件的结构和强度1、某级叶片切向A型自振静频率fA°=156163HZ动频系数B=3.5，叶片安全倍 率A=5,电网频率变动范围为 48.550.5HZ。试问：(1) 该级叶片能否作为不调频叶片处理？(2) 倘该级叶片作为调频叶片，其运行是否安全？为什么？附1:不同K值，调频叶片的Ab值:K23344556Ab4.53.73.53.5附2:不同K值，不调频叶片的