毕业设计答辩题签(燃气轮机方向).pdf

1A 涡轮的通流形式有几种 简述其特点 涡轮的通流形式有平的和扩张的 平流通用于工业小流量单级涡轮 而扩张 形通流又分为等内径 等中径和等外径 等外径通流由于内径逐级减小 径向尺寸较小 涡轮外环加工容易 但平均 直径和内径较小 叶片较长 叶片扭曲剧烈 等内径与等外径相反 由于平均直 径逐级增大 在通流面积相同的条件下 叶片较短 叶片扭曲趋于缓和 虽然外 环的加工麻烦 但转子的加工大为简化 等内径的缺点是涡轮的径向尺寸变化剧 烈 等中径通流的特点介于两者之间 2A 燃气轮机涡轮工作叶片受哪几种负荷 气动力 热负荷 自身的质量力 振动和装配应力 3A 燃气轮机工作轮盘受哪几种负荷 自身质量引起的离心力 叶片质量离心力 气动力 装配应力 温差应力 4A 什么是转子的临界转速 在一定范围内 转子的振幅随转速的增大而增大 到某一转速时振幅达到最 大值 超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少 且稳定于某一范围内 这一转 子振幅最大的转速称为转子的临界转速 这个转速等于转子的固有频率 当转 速继续增大 接近 2 倍固有频率时振幅又会增大 当转速等于 2 倍固有频率时称 为二阶 级 临界转速 依次类推有三阶 四阶 5A 叶片振动有哪几种形式 叶片尾迹引起的强迫振动 颤振 旋转失速和随机振动 6A 影响转子临界转速的因素有哪些 1 主轴长度直径 主轴上集中的载荷大小 数量及分布 2 两支撑间跨距 外伸端情况 3 轴承油膜刚度 支撑及基础刚度 4 叶轮回转力矩的影响以及叶 轮与主轴间过盈配合的影响 5 轴系对临界转速的影响 7A 采用哪几种结构可以减少叶片振动 减震阻尼台 叶冠 拉筋 8A 转子的动不平衡产生的原因 怎样平衡 不平衡力引起的 加重或去重 9A 转子的动不平衡产生的原因 怎样平衡 转子同时存在静不平衡力和动不平衡力偶 对刚性转子可在低速动平衡机上 进行 对挠性转子采用振型平衡法和影响系数法 10A 涡轮叶片冷却有几种结构 对流冷却 喷射式冷却 气膜冷却 发散冷却 11A 压气机的通流形式有几种 简述其特点 三种 等外径各级圆周速度较大 每级有较大加功量 有利于减少级数 机 匣容易加工 等内径在迎风面积相同时 最后一级叶片高度较大 可减少端面损 失 提高效率 相同压比下等内径级数较多 等中径特点介于以上两者之间 12A 简述单转子燃气轮机轴向力产生的原因 1 由于压气机与涡轮内气体压力不同而引起的轴向力 2 由于气动力而 产生的轴向力 13A 简述轴流压气机采用的防喘装置 中间级放气 活塞式放气结构 连带式放气机构 进口可转导叶和可转静子 叶片 可变弯度进口导流叶片 双转子压气机 机匣处理 14A 压气机的可转导叶 放气活门的作用 并解释其作用 防喘 通过调节可转导叶可使压气机进口预旋量改变 只要角度合适 可使 第一级攻角恢复到设计值 使各级气流攻角也恢复到设计值 压气机中气体通过 放气活门排向大气 可以扩大压气机稳定工作范围 改善燃气轮机启动特性 15A 燃烧室的结构形式有哪几种 分管燃烧室 环管燃烧室 环形燃烧室 直流燃烧室 回流燃烧室 16A 简述燃烧室的组成部件及各部件的作用 扩压器 降低从压气机流出的气流速度 并与火焰筒配合实施分流 以利于 燃烧的组织 燃烧室壳体 构成两股气流通道 火焰筒 火焰筒包括涡流器 火焰筒筒体和燃气导管 涡流器 使高温燃气在火焰筒头部形成回流区 保证点火 稳定燃烧和完全 燃烧 火焰筒筒体 保证合理进气 与燃料均匀混合 形成回流区 便于点火 稳 定燃烧和掺混降温 传焰管 在分管和联管燃烧室中用来传递燃烧区之间的火焰 并均衡各火焰 管间的压力 燃料喷嘴 将燃料雾化 加速混合气的形成 保证稳定燃烧和提高燃烧效率 点火装置 用于燃气轮机启动时 向燃烧室提供初始点火火炬 17A 简述涡轮的部件组成 涡轮由静子和转子组成 涡轮转子由涡轮盘 涡轮轴 工作叶片和和连接零 件 涡轮静子由涡轮外环 导向器 涡轮支撑和传力系统组成 18A 简述轴流压气机的构成部件 转子 静子 封气装置 进气和防冰装置 减荷装置 防喘装置 19A 燃气轮机主要有那几个主要部件组成 压气机 燃烧室 涡轮 20A 影响轮盘强度的因素 1 自身的离心力 2 叶片的质量力 3 装配应力 4 气动力 5 温 差应力 21A 叶片振动是怎样产生的 叶片是安装在转子上的 转子由于材料不均匀总会有一些不平衡 它转动时 将产生一个不平衡力 另外转子在旋转的过程中会受到不均匀的气动力作用 这 对于叶片来说相当于一个干扰力 当叶片的固有频率等于干扰力频率或整数倍 时 叶片会产生强烈的振动 22A 减少叶片振动的措施有哪些 改变激振力或减弱激振力 改变叶片的自振频率 提高叶片抗震阻尼 23A 轮盘弯曲振动的形式 扇形 伞形和复合形 24A 发动机振动的主要根源 转子震动 而转子的临界转速和不平衡是引起振动的主要原因 25A 在实际设计中 采用什么措施避开燃气轮机转子的临界转速 1 改变轴的长度和直径及载荷的分布 2 改变支撑间的跨距及外伸端 3 改变轴承油膜刚度和支座及基础刚度 26A 简述混流压气机的组成及特点 由若干轴流级和离心级组成 混流式压气机在小流量条件下 可以充分发挥 轴流压气机和离心压气机组成级的特点 获得满意的性能和简捷的结构 27A 燃烧室的旋流器 火焰筒 扩压器的作用 旋流器的作用是使高温燃气在火焰筒头部形成低速回流区 保证点火 稳定 燃烧和完全燃烧 火焰筒是燃烧室的核心部件 由涡流器 火焰筒壳体 燃气导 管 燃气收集器 等部分组成 扩压器的功用是降低从压气机流出的气流速度 并与火焰筒配合实施分流 以利于燃烧的组织 28A 涡轮叶片的组成及榫头结构的选取 涡轮叶片由叶身 中间叶根和榫头组成 销钉连接榫头 承载力有限 且利用尺寸小 质量较大的中间承力件 销钉 和衬套 结构比较笨重 燕尾形榫头 质量轻 尺寸小 结构简单 装拆方便 并能承受较大的负荷 枞树形榫头 尺寸小 质量轻 承载能力强 但应力集中严重 工艺性较差 29A 有的涡轮工作叶片顶端为什么加有叶冠 可以减少叶片叶尖由叶盘向叶背的燃气泄露 降低二次流损失提高涡轮效 率 相邻叶片的叶冠抵紧后 可以减少叶片的扭曲和弯曲变形 增强叶片的刚性 提高叶片的振动频率 并且可以利用相邻叶冠之间的摩擦来吸收振动能量 起到 阻尼减振的作用 30A 采用什么结构可减少压气机转子与静子间漏气损失 蓖齿密封 蜂窝密封 涮式密 31A 压气机叶片设计时要考虑哪几方面 扭曲规律 流场状况 叶片强度性能 级效率 级压比 32A 压气机工作叶片榫头结构有几种 最常用的是哪种 销钉连接 燕尾形和枞树形榫头 燕尾形榫头使用最广泛 33A 轴流压气机转子的结构形式有哪几种 每一种的特点是什么 1 鼓式转子 结构简单 零件数目少 加工制造容易 成本低廉并具有 较高的抗弯刚性 但强度较差 2 盘式转子 强度比鼓式的好 但是抗弯刚性差 临界转速不高 且传 递大扭矩及保证工作定心的可靠性较差 特别容易发生振动 3 混合式转子 这种转子兼有鼓式抗弯刚性好以及盘式转子强度好的双 重优点 34A 分管燃烧室的特点 1 装拆 维修 检修方便 2 因各个分管的工质流量不大 调试容易 实验结果比较接近 实际情况 3 外形尺寸大 笨重 4 空间利用不好 热散失大 5 涡轮部件进口温度场不均匀 流体阻力大 35A 环管燃烧室的特点 1 适合与轴流压气机配合 布局紧凑 尺寸小 刚性好 2 气流转弯小 流体阻力小 热散失小 3 调试比较容易 4 加工制造的工作量比分管小 36A 环形燃烧室的特点 结构简单 节省空间 长度短 质量轻 与涡轮压气机配合方便 流动阻力 小 气流均匀 有利于缩短扩压器长度 降低扩压损失 节约冷却气量 由于面 积大 流速低 流阻小可以更充分燃烧 减少污染 联燃性好 调试难 试验时 所需气源大 成本高 尺寸大刚性差 拆装难 一个火焰筒坏整个报废 出口旋 流强度低 回流区比较弱 燃料浓度不均匀 组织燃烧难 37A 简述分管型燃烧室 环管型燃烧室 环型燃烧室的结构 1 分管燃烧室的结构特点是管型火焰筒外围包有一个单独的壳体 构成一个 分管 沿燃气轮机圆周均匀安置有 6 16 个分管 各分管用传焰管连通 以传播 火焰和分配压力 2 环管燃烧室将若干个 6 14 火焰筒沿周向均布 排列安装 在同一个燃烧室内外壳体组成的环腔内 相邻火焰筒燃烧区之间用传焰管连通 3 环型燃烧室内外壳体与环管型燃烧室类似 但是火焰筒是在内外壳体之间的环 形腔室中布置了一个呈环形的火焰筒 由火焰筒内外壁构成主燃区 38A 燃气轮机有哪几大附属系统 滑油系统 燃油系统 附件传动系统 启动系统 盘车系统 船舶燃机还需 有进气滤清装置和通流部分的清洗装置 39A 简述燃气轮机燃油系统的组成 主燃油系统 启动燃油系统 漏油系统 主燃油系统 燃油箱 燃油滤 低 压燃油泵 燃油加温器 兼做滑油冷却器 高压燃油泵 燃油流量调节器 燃油 分配器 燃油总管 燃油喷嘴和多种限制器 40A 简单画出燃气发生器的单转子的三种支撑方案 并说明哪一种方案是广泛采 用的 双支点 四支点 三支点 三支点最为常用 1B 定义轴流叶轮机械的采用的基元级 用一个与叶轮机械同轴的圆柱面 轴向的去切叶片得到的 dr 后的叶片薄层 薄层组成的叶栅通道叫做基元级 由动叶和静叶组成 2B 写出压气机基元级理论功的欧拉方程表达式 并指明提高增压能力的途径 uu u wL 1 提高圆周速度 2 提高扭速 3B 画图表示气体流经压气机级时参数 P 和 P 的变化规律 并对其变化规律作简 要解释 4B 画图表示气体流经涡轮级时参数 T 和 P 的变化规律 并对其变化规律最简单 解释 5B 压气机级的损失有哪些 二元损失 1 叶型附面层中的摩擦损失 2 尾迹中的涡流损失 3 尾迹和主 流的掺混损失 4 分离引起的损失 5 激波的波阻损失 除此以外还有 1 环面 附面层的摩擦损失 2 掺混损失在叶片排之后建立起来的环面附面层 后面的一 个叶片排就有把他们和主流混合的趋势 从而引起掺混损失 3 通道涡引起的损 失 4 叶片附面层迁移引起的损失 5 径向间隙引起的损失 6B 轴流叶片机械的叶型损失有哪些 1 叶型附面层中的摩擦损失 2 尾迹中的涡流损失 3 尾迹和主流 的掺混损失 4 分离损失 5 激波的波阻损失 7B 什么是径向二次流损失 工作叶片上附面层内的气体微团 可以认为是与叶片粘在一起旋转的 因此 它的切向速度等于圆周速度 因为圆周速度大于切向速度 因此微团作圆周运动 的向心力大于原来的压力梯度 结果在附面层的气体微团就沿这叶片由叶根向叶 尖流动 在整流器中 由于整流器叶片附面层内的气体微团的切向速度接近于 0 在 压力梯度产生力的作用下 附面层内气体微团由外径向内径移动 因此造成流动 损失 这两种损失叫做径向二次流损失 9B 画出等环量扭曲规律时 涡轮机叶片沿径向速度三角形的变化规律 10B 画出等环量扭曲规律时 压气机叶片沿径向速度三角形的变化规律 11B 画出等环量扭曲规律时 压气机叶片沿径向反动度的变化规律 12B 画出轴流涡轮机的冲动式基元级叶栅流道示意图及其速度三角形 13B 简单解释压气机单级效率和多级效率的大小关系 由于热阻的存在 多级效率小于单级效率 14B 简单解释涡轮机单机效率和多级效率的大小关系 多级涡轮多变功和轮缘功等于各级相加 但多级的等熵膨胀功小于各级之 和 前级流动损失的一部分 再生热 使第二级进口温度增加 等熵膨胀功变大 多级效率高于各级平均效率 15B 写出简单径向平衡方程 并解释其物理意义 2 u Cdp drr 单位容积的气体以切向速度 Cu 绕轴线作圆周运动时所具有的离 心惯性力等于轴向间隙内单位容积气体因径向压差而受到的径向作用力 17B 解释旋转失速产生机理 失速是由于附面层承受逆压力梯度能力有限造成的 旋转失速是是由覆盖少 些叶片的若干失速团组成 失速团以部分转速沿转子旋转方向旋转 18A 防喘的措施有哪些 中间级放气 活塞式放气结构 连带式放气机构 进口可转导叶和可转静子 叶片 可变弯度进口导流叶片 双转子压气机 机匣处理 19A 定义基元级的能量反动度 反动度 在动叶中的膨胀比比上在这一级总的膨胀比 表征在这一级中增压 比在动叶与静叶的分配情况 为了防止在叶根部出现反动度小于零的情况 引入 能量反动度 以计算根部界面的反动度 2 1 f R u dp L L 20B 画出反动度为 0 5 的轴流涡轮基元级的焓熵图和速度三角形 21B 画出反动度为 0 的轴流式涡轮基元级的焓熵图和速度三角形 23B 画出反动度为 0 5 轴流压气机基元级速度三角形 24B 画出反动度为 1 轴流压气机基元级速度三角形 25B 长叶片为什么要扭曲 为了提高叶片机的效率 使叶片的几何进口角与气流的进气角接近 气流能 顺畅的流入叶栅通道 并且要适应不同半径上的各基元级的速度三角形 叶片需 要扭曲 26B 确定压气机的速度三角形的四个参数是什么 1 工作轮进口气体绝对速度的轴向分速 2 工作论进口气体绝对速度的 切向分速 3 圆周速度 4 工作论前后气体相对速度或绝对速度在切向的变 化量 27B 喘振和颤振有何区别 喘振是由压气机及其进出口管道和下游节流装置等构成的整个压缩系统的 一种气流中断为特征的不稳定流态 发生颤振时 压气机气动性能没有发生改变 也没有温度的突然升高 它虽然也是自激振动 但他是叶片机的一种气动 弹性 不稳定现象 28B 什么是特性速比 什么是最佳速比 对效率有何影响 定性分析 特性速比 假设一级的焓降全部转换为速度是ca 那么u ca叫做特性速比 效率最大时对应的速比叫最佳速比 速比对效率的影响与反动度有关 在速 比等于 0 5 左右 效率有一个最大值 偏离最佳速比 效率就要下降 30B 解释下列公式中的各项意义 222222 211221 222 u ccwwuu h 第一项是绝对速度引起叶轮对气体所做功的变化 第二项是相对速度引起叶 轮对气体所做功的变化 第三项表示由于不同半径上离心效果引起的叶轮对气体 所做功的变化 31B 画出涡轮机基元级静叶的焓熵图 并表示出静叶损失 32B 画出涡轮机基元级动叶的焓熵图 并表示动叶的损失 2h 动叶的损失 33B 什么是总压损失系数 12 2 1 1 2 pp w 总压损失系数 34B 什么是总压恢复系数 定义为叶栅出口总压与进口总压的比值 即 p2 p 1 35B 画出单级轴流压气机的特性曲线 36B 轴流压气机流量减少时 速度三角形的形状如何变化 流量减小 轴向速度降低 使攻角增大 加功量增大 37B 简单径向平衡方程的假设前提是什么 1 径向速度为零 2 定常流动 3 流动轴对称 4 气体无粘性 5 只考虑叶排 与叶排间的流动 忽略叶片力 6 不记气体重力 38B 多级轴流压气机特性有何特点 1 总压比等于各级压比乘积 2 整台压气机的效率比各分级效率低 3 多级压气机级间出现不协调性 4 随着级数的增加 特性线变得陡峭 39B 叶轮机械的三个速度矢量关系是什么 相对速度加圆周速度等于绝对速度 40B 涡轮和压气机叶片与气流间的能量交换有何不同 涡轮中气体内能转化为气体动能在转移为叶片动能 进而使涡轮对外做功 压气机中叶片对气体做功使之内能增加 1C 舰船燃气轮机的发展历史大致可以分为几个阶段 特点如何 一阶段 1947 1957 探索阶段 改装航空发动机也有舰船专用燃机的研制 第二阶段 1958 1968 技术基本定型 燃机大规模装舰 第三阶段 1969 1989 全燃化推进阶段 第四阶段 至今 新发展阶段 2C 以 LM2500 为例 目前典型舰用燃气轮机的主要性能指标 压比 燃气初温 效率 单机功率 寿命 如何 压比 17 22 燃气初温 1443K 效率 37 单机功率 20220KW 寿命超过 8000 10000h 3C 就你所知 舰船燃气轮机主要适合应用于哪几类舰船 大中型水面舰艇 高性能气艇 豪华游轮等民船 4C 舰船燃气轮机与其它类型舰船发动机相比有何优缺点 单机功率大 体积小 重量轻 起动加速性好 运行平稳 工作可靠性好 5C 舰船燃气轮机的联合动力装置的主要形式有哪些 各有何特点 1 蒸燃联合动力装置 2 柴燃交替联合动力装置 3 柴燃并 列联合动力装置 4 燃燃交替联合动力装置 5 燃燃并列联合动力装置 6 燃蒸联合动力装置 6C 舰船燃气轮机的主要技术性能指标有哪些 1 单机功率 2 比重量 3 耗油率 4 耗气率与比功 5 翻修期限 6 加速性和机动性 低负荷的工作稳定性 7 噪声 振动与抗冲击性 7C 画出单轴燃气轮机装置原理图与 T S 图并说明开式理想简单循环燃气轮机的 工作原理与工作过程 压气机从大气中吸入空气 在压气机中将空气等熵压缩 具有一定温度和压 力的气体进入燃烧室与燃油混合后燃烧 生成的燃气进入涡轮中等熵膨胀做功 做功的气体排入大气 涡轮所做的功一部分用来带动压气机 例外一部分用来带 动负荷 8C 燃气轮机理想简单循环的假设条件都有哪些 1 工质为理想的无粘性流体 2 过程理想 3 部件效率为 1 4 热力系统与外界绝热 9C 燃气轮机理想简单循环的热效率与哪些因素有关 压比越高效率越高 温比只限制最大效率值 10C 燃气轮机理想简单循环的比功与效率是否存在最佳压比 关系如何 是 效率最佳压比大于比功最佳压比 11C 何为有用功系数 有用功系数的大小反映了发动机的那些特性 le lt 1 lc lt 间接反映燃气轮机循环效率 12C 实际简单循环燃气轮机的损失来源有哪些 1 涡轮和压气机中的内部损失 2 燃烧室的热损失 3 在空气和燃烧通路中的 压力损失 4 在涡轮压气机 轴承轴系 齿轮传动机构和轴承及齿轮啮合中的机 械摩擦损失 5 冷却涡轮等受热部件的抽气冷却损失和压气机外气封和管路连接 处因不严密造成的漏气损失 6 能量损失 7 热辐射损失 13C 燃气轮机实际简单循环的热效率主要与哪些因素有关 压气机的压比 温比 燃烧室的过量空气系数 涡轮的温比膨胀比 冷气抽 气量等所有影响各部件效率的参数 16C 燃气轮机 3大部件中那个部件的效率变化对装置的循环效率影响最大 如 3 大部件的效率各变化 1 则装置的循环效率大致各变化百分之几 涡轮影响最大 压气机变化 2 燃烧室变化 1 涡轮变化 3 17C 提高燃气轮机装置循环热效率的途径主要有哪些 简单循环提高部件效率 2 提高温比 3 提高压比 4 降低冷却空气量 先进循环 1 不改变工质的情况下降低 T4 回热 2 用间冷的方法减少压缩 功 3 用在热的方法提高膨胀比 4 余热利用 5 湿压缩 18C 何谓燃气轮机回热循环 在舰船上为什么不采用太大的回热度 利用涡轮排气中的部分热量来加热燃烧室前面的压缩空气 使废气中的这部 分热量又回到循环中 可使循环效率得到显著增加 若采用较大回热度 则会使 回热器尺寸和重量大大增加 这对船舶来说很重要 19C 用 T S 图说明回热循环的主要作用是什么 何谓回热循环的极限压比 回热的主要作用是提高装置的热效率 提高低工况的经济性 降低排气温度 当涡轮的排气温度等于压气机出口气体的温度时的压比叫做极限压比 20C 随着回热度的提高 效率的最佳压比如何变化 当压比趋于极限压比时 装 置的循环效率会如何变化 最佳压比下降 效率趋近于无回热时的循环效率 21C 燃气轮机中间冷却循环的主要作用是什么 提高循环比功 22C 如果采用一级间冷的话 比功的最佳压比分配方案如何 画 T S 图说明 c1 c2 c 0 5 23C 与实际简单循环相比 间冷回热循环的比功与效率最佳压比随回热度的提高 会发生什么样的变化 间冷回热循环在回热度 r效率最佳压比 r 1 3 时 比功最佳压比 效率最佳压比 r 1 3 时 比功最佳压比 效率最佳压比 24C 画出间冷回热循环的 T S 图 并说明工作过程 回热 利用涡轮排气中的部分热量加热燃烧室前的压缩空气 使废气中的这 一部分热量回收到循环内 间冷 在循环中 使用多级压气机 并在中间冷却器 内使空气得到冷却 尽量实现等温压缩的工作过程 从而减少压缩功 提高燃机 总体效率 25C 燃气轮机中间再热循环的主要作用是什么 中间再热可以实现等温膨胀 从而增加等熵膨胀功来提高循环比功 26C 如果采用一级再热的话 比功的最佳膨胀比分配方案如何 画 T S 图说明 单级再热比功最佳膨胀比的分配是两级的膨胀比相等 28C 画出再热回热循环的 T S 图 并说明工作过程 将整个等温膨胀过程分为几个等熵膨胀过程 这些等熵过程之间有燃气的中 间加热 使气体实现等温膨胀来增加膨胀功 29C 以理想循环为例 只采用间冷的燃气轮机循环可否提高装置的循环热效 率 为什么 不能 如下图 可将间冷循环看成两个理想循环的叠加 因为理想循环的效 率只取决于压比 由于大循环的效率大于小循环的效率 所以间冷循环不能提高 装置的热效率 30C 以理想循环为例 只采用再热的燃气轮机循环可否提高装置的循环热效率 为什么 不能 如下图 可将再热循环看成两个理想循环的叠加 因为理想循环的效 率只取决于压比 由于大循环的效率大于小循环的效率 所以间冷循环