燃气轮机与联合循环-姚秀平-课后题答案-第三单元.doc

1. 压气机在燃气轮机中的作用是什么？ 连续不断地从周围环境吸取空气并将其压缩后供给燃气轮机的燃烧室。2. 燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有什么特点？ 轴流式：流量大、效率高但级的增压能力低，多应用于大功率燃机。 离心式：级的增压能力高但流量小、效率低，多应用于中小功率燃机。3. 轴流式压气机由那两个组成部分？ 由转子、静子组成。 转子：动（工作）叶片、叶轮(转鼓)、主轴。静子：静(导)叶、气缸4. 何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压力能？ 扭速：气流经过叶栅内的流动发生了转折，气流转折所引起的相对速度圆周分量的变化 成为扭速。 理论功：基元级的动叶栅加给单位质量气体的机械功成为理论功或加功量。 不能。理论功的一部分用于气流的动能升高，也有一部分用于气流压力升高，还有一部分在气流流动过程中因摩擦等因素而转换成了热量。5. 压气机级的理论功为什么会受到限制？ u的增加要受到材料许用应力的限制，u过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。 的增大要受到叶栅气动性能的限制 ， 过大时，在叶栅中气流的转折角过大，叶栅表面上的气流边界层容易分离并形成漩涡，导致流动损失大幅度增加。所以压气机级的理论功会受到限制。6. 压气机的压比特性曲线有哪些主要特点？ （1）每一转速下，压比有一最大值 （2）转速不变，流量降至一定值时不稳定喘振 （3）转速不变，流量增至一定值后压比急剧下降阻塞 （4）转速越高，特性线越陡 （5）效率的流量特性与压比类同7.8. 试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，速度三角形的变化情况转速一定时，级的扭速与体积流量之间有什么关系？ 随着体积流量的增大，扭速必然减小，理论功也相应减小9. 何谓压气机的通用特性曲线？如何绘制通用特性曲线？ 压气机的通用特性曲线：用压气机的定性准则数为自变量绘制出的压气机的压比特性线和效率特性线，这些特性曲线是通用的，不只适用于一定几何尺寸和一定进气条件的压气机。 折合流量 折合转速 绘制的曲线。（任意两个与 和 成比例并且相互独立的无因此参数都可以代替其成为定性准则数作为自变量绘制通用特性曲线）10. 试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，叶栅内部的气体流动情况各发生什么样的变化？叠加效应 11. 何谓失速？失速与边界层分离有什么联系和区别？ 在一定的转速下，当压气机的流量减小到一定程度时，其中某一级叶栅中叶背上的边界层就会急剧增厚，导致气流在此处分离，当分离区占据大部分流道时，就会引起流动损失急剧增大，这种现象称为失速。 边界层分离又称为流动分离，是指原来紧贴壁面流动的边界层脱离壁面的现象。 当流体流过物体的时候，由于流体本身的粘性，靠近物体表面的流体的速度为零。12. 试绘图说明动叶栅中的局部失速区为什么会旋转？ 13. 多级压气机的失速位置具有哪些特点？ 轴流式的失速开始一般先发生在某一级叶栅的若干个局部区域，这可能是由于气流不均匀及叶片加工安装误差等引起的。14. 何谓喘振？喘振与失速之间有哪些联系与区别？ 喘振是在压气机与其管网组成的系统中出现的一种周期性的气流振荡现象。 压气机的喘振是内外因共同作用的结果，内因是压气机本身失速，外因是压气机下游一般有容积较大的管网部件。失速是喘振的必要条件，但失速是否会导致喘振则与压气机下游部件的容积有关。在高转速和高压比的压气机中，失速引起喘振是很普遍的区别：（1）失速是压气机本身的启动稳定性问题，而喘振是压气机与其管网组成的整个系统的稳定性问题。（2）失速时，气体流量沿叶栅周向的分布是脉动的，但压气机的总流量不随时间变化。而喘振时压气机的总流量时增时减，随时都在变化。（3）失速时，不同位置的叶栅轮流受到气流脉动的作用，喘振时，叶栅周向的叶片同时受到气流脉动的作用。15. 防止压气机喘振的主要措施有哪些？各有什么优缺点？ 常采用的防喘振的措施有：中间放气、旋转导叶和分轴压气机。 中间放气简单易行经济性差； 旋转导叶经济性好操纵机构及系统复杂，重量也增加； 压气机分轴可以相对容易地达到防喘要求，但需要采用复杂的同心套轴结构16. 燃烧室的作用是什么？ 燃烧室的作用是利用压气机送来的一部分高压空气使燃料燃烧，并将燃烧产物与其余的高压空气混合，形成均匀一致的高温高压燃气后送往透平。17. 燃烧室一般有哪些基本部件？ 燃烧室基本部件有：外壳、火焰筒、燃料喷嘴、点火器、过渡段等。18.保证燃气轮机在各种条件下都能正常、高效地工作，燃烧室至少应满足哪些要求？18. 为各工况下稳定燃烧不熄火，无燃烧脉动；燃烧完全；流动损失小；出口气流温度场要均匀；燃烧热强度高，尺寸小，重量轻；具有较长的使用寿命，便用调试、检修和维护；点火性能好；排气中的污染物含量少。 19. 何谓过量空气系数？燃气轮机燃烧室的过量空气系数一般在什么范围内变化？ 过量空气系数是实际空气量与理论上需要的空气量之比，一般比1略大一些。20. 现有燃气轮机燃烧室主要采取了哪些原则和手段来组织燃烧？ 21. 燃烧室有哪几种类型，他们各有什么优缺点？ 燃烧室有：圆筒形、分管形、环形和环管形等四种。分管形：尺寸小、便于系列化、便于解体检修、便于做全尺寸实验、燃烧过程易组织、燃烧效率高且稳定等优点，同时也具有空间利用差、流动损失大、压损率高等缺点。圆筒形：结构简单、布置灵活，易于与压气机和透平配装，拆装方便，燃烧效率高且稳定，流动损失较小，压损率较低等优点；体积大而笨重，困难以做全尺寸实验使设计调剂困难。环形：体积小，重量轻，特别适合与轴流式压气机和透平匹配，流动损失小，压损率低；燃烧过程难组织，出口温度场受进口气流流场的影响大而不易做到均匀化，困难以做全尺寸实验使设计调剂困难，解体维修非常困难。环管形：优缺点大体上介于分管形和环形之间。火焰尺寸小，便于系列化，便于解体检修，便于做全尺寸实验，燃烧过程易组织，燃烧效率高且稳定；流动损失稍大一些。22. 火焰管及过渡段的冷却方式有哪几种？ 三种冷却方式：气膜冷却、对流冷却和冲击冷却。23. 何谓扩散燃烧？扩散燃烧有哪些特点？为降低其氮氧化物的排放，通常可采取哪些措施？扩散燃烧：燃料和空气分别进入燃烧区，然后逐渐混合，在过量空气系数f1的区域内燃烧。燃料和空气是相互隔开的，然后在分子扩散和湍流扩散的联合作用下，迅速相互掺混，在离开管口一定距离处形成一个燃料空气混合物薄层并在该薄层内发生燃烧。特点：火焰面处的f1，温度差不多为与f1相对应的理论燃烧温度；燃烧速度取决于分子扩散和湍流扩散的速度，而不取决于化学反应速度。优点是燃烧稳定，不易熄火，不会回火。缺点是燃烧区温度高，所以NOx的生成率高。为了降低NOx的排放浓度，常采取以下两种措施：a、向燃烧区注水或注水蒸气，以强制性的降低火焰温度；b、在下游余热锅炉中布设翠花反应器，采用向烟气中喷氨水的方法将已生成的NOx还原为N224. 何谓预混燃烧？何谓均相贫预混燃烧？贫预混燃烧有哪些特点？ 预混燃烧：让燃料与空气混合成均匀的可燃气体后，再引入燃烧区的燃烧方式。f1的称为均相贫预混燃烧。 优点是可通过控制掺混比使燃烧温度低于理论燃烧温度，也低于或略高于热力NOx生成的起始温度，从而可降低NOx的生成量。缺点是因可燃气体的燃料浓度低，所以燃烧温度低，低负荷时很容易熄火，另外，还可能造成CO排放量增大。25. 何谓DLN燃烧室？ 干式低NOx燃烧室。26. 透平在燃气轮机中的作用是什么？ 透平是将来自燃烧室的燃气中的热能转化为机械功，带动压气机并向外界输出净功。27. 燃气轮机所使用的透平有哪两种类型，它们各有什么特点？ 透平有轴流式和向心式两种。轴流式流量大效率高，级的作功能力小；向心式级的做功能力大流量小效率低。28. 透平有哪两个组成部分？ （以转轴为主体的）转子，转子上装有（沿周向按照一定间隔排列的）动叶片； （以机壳及装在机壳上的各静止部件为主体的）静子，静子（上装有沿周向按照一定间隔排列的）静叶片。29. 相对于汽轮机，透平有哪些主要特点？ 气缸壁薄；级数少； 转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气进行冷却； 没有调节级； 其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更加显著。30. 燃气轮机初温的定义有哪三种，通常提到的是哪一种？ 燃烧室出口，亦第一级静叶流道入口处的平均滞止温度 第一级动叶入口流道入口处的平均滞止温度 进入透平各股气体平均31. 透平级的做工能力为什么会受到限制？ 提高级的做功能力，需提高圆周线速度u，但其速度的提高是有限制的，过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。32. 初压、初温和膨胀比一定时，透平的流量与转速之间存在着什么样的关系？ 转速越高，流量越大，但当转速高到一定值，流量反随其增加而减少。33. 透平冷却系统的设计一般应遵循哪些原则？ 透平不同部位所用的冷却空气要从