汽轮机技术问答.

1、汽轮机技术问答第一章 热工基础知识1.什么叫热机 ? 答 :将热能转变成机械能的设备,统称为热机 .如 :汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等都属于热机。2.什么叫工质 ?答 :在热机中 ,热能转变为机械能必须借助于某种工作物质,依靠它在热机中的状态变化(如膨胀 ) 而获得功 ,这种工作物质叫“工质” 。为了在工质中膨胀中获得较多的功,工质应具有良好的膨胀性 ,在热机的不断的工作中 ,为了使工质方便的流入与排出 ,还要求工质具有良好的流动性。因此 ,在物质的三态中 ,气体最适于作为工质 ,目前火力发电厂主要以水蒸气作为工质。3. 什么叫物质的三态 ?答 :自然界存在的物质有三种状态,即固态、液态、气态

2、,这三种状态叫做物质的三态。每一种物质随着外界条件的变化 ,它本身的状态也在发生变化。比如,水是液体加热时 ,它的温度升高 ,可变成气态 ,即水蒸气 ;反过来 ,如将水冷却 ,它的温度下降 ,又可以变为固体 - 冰。在热力原动机中 ,都是用气体来推动机件工作的,如汽轮机用的是水蒸汽,燃气轮机用的是燃气等。 所以了解气体的性质是很重要的。4. 什么是工质的状态参数 ?常用的状态参数有几个 ?基本状态参数有几个 ? 答:凡是能够表示工质状态特性的物理量就叫做状态参数。常用的状态参数有六个 ,即 :温度、压力、比容、内能、焓和熵。 基本状态参数有温度、压力、比容 ,这三个参数可以直接测得,它们是最早

3、被确定的具有简单物理意义的三个状态参数。5. 什么是温度 ?它有几种表示方法 ? 答:温度是表明物体冷热程度的度量。测量温度有二种标准(又称温标 ) 。测量温度的标尺称温标。常用的有百度温标和绝对温标。(1) . 百度温标又称摄氏温标。 规定在标准大气压下纯水的冰点的 0度,沸点为 100度,在 0度与 100度之 间分成100个格,每格为1度，这种这种温标摄氏温标，用“ C”表示度，用“ t ”表示度数。(2) . 绝对温标又称开氏温标。以摄氏零下 273 度作为 0 度, 以摄氏温度的度来划分的温标称为“绝对温标”。这是热工学上采用的一种温度表示方法，用“ K”表示度，用“ T”表示度数绝

4、对温标与摄氏温标之间的换算关系是 :摄氏t绝对：T=t+273(K)绝对t摄氏:t=T-273(°C )6. 什么叫压力 ?它有几种表示方法 ?答:单位面积上所受的垂直作用力称为压力。在物理学中称为压强用符号“P”表示。压力的单位 ,从上式定义中得出 ,即P=F/A在国际单位中，作用力F的单位为牛顿(N),承受作用力的面积 A的单位为就，则压力P的单位为帕斯卡 (Pa),简称帕，工程上常用兆帕(MPa)作为压力的单位。另外，在工程单位制中F的单位常用千克力(Kgf) 表示 , 并将 1Kgf/cm 2 定为一个工程大气压 (at) 。(1) 工程大气压 (1Kgf/cm 2=9806

5、6.5Pa) 压力的单位也可以用液柱高度来表示 : 一工程大气压 =1 0MH2O=9.81 N/cm2=981 00Pa=0.725mHg(2) 物理大气压 :,其值为760mmHg换算成物理学上 , 把纬度 45 度海平面常年平均气压定为标准大气压或称为物理大气压国际单位和工程单位为 :1 物理大气压 =0.1013MPa=1.033at(3) 绝对压力和表压力 :在容器内的气体压力有可能高于或低于大气压力。当其压力高于大气压时,称其为正压 , 反之,称为负压或真空。不论是正压或负压 , 容器内气体的真实压力称为绝对压力, 用 P 绝表示。而压力表测得的压力称为表压力 ,P 表 表示。P绝

6、=P表+Pb或P表=P绝-Pb7. 什么叫真空和真空度 ?答: 当容器内的压力低于大气压力时 , 把低于大气压的部分叫真空。 对于负压容器来说 , 由于表压力往往 用 H 来表示 , 其关系式为 :P b=P 绝+H 或 H=FB-P 绝有时真空的大小用百分数表示 , 则称其为真空度。真空度是真空与大气压力比值的百分数, 即 :真空度=H/PbX 100 %在凝汽器内绝对压力不变的情况下 ,真空度随着压力的变化而变化 , 所以在理论计算上 ,使用绝对压 力来表示汽轮机凝汽器内的真空较为妥善。在已经测得的大气压力和凝汽器内真空水银柱高度之后,绝对压力可由下列公式计算 :PB-HP 绝 =/ 73

7、58. 什么叫比容和密度 ?它们之间有什么关系 ?答:单位质量的工质所占有的容积 ,称为该物质的比热 ,用符号 u 表示。其单位为 (m3/Kg), 如有 M 千克质 量的工质占有vm的容积，则其比容为：u= V/M(m3/Kg)相反单位容积内的工质所具有的质量 ，称为该工质的密度。 其单位为千克/立方米(Kg/m3)。显然比容和密 度互为倒数 , 即比容和密度不是独立的两个参数 , 而是同一个参数的两种不同的表示方法。在热工学中,通常用比容作为状态参数。9. 什么叫做平衡状态 ?答： 所谓平衡状态 , 就是指在没有外界作用的情况下 , 可以长期保持的状态。工质处于平衡状态时 , 可以 认为其

8、各部分具有相同的压力 , 温度及比容 , 所以只有工质处于平衡状态时 , 才可以用一组参数加以描 述。10. 什么是不可逆过程 ?答： 存在能量损失的过程叫做不可逆过程。实际的过程都是不可逆过程。11. 什么叫绝热过程 ?答： 在与外界没有热量交换的情况下所进行的过程为绝热过程。如汽轮机等热机 , 为了减少散热损失 , 外有绝热材料 , 而工质所进行的膨胀过程极快 , 在极短时间来 不及散热 , 其热量损失很小 , 可忽略不计 , 把工质在这热机中的过程作为绝热过程处理。12. 什么是等熵过程 ?答： 绝热过程中 , 气体的熵不变 , 为等熵过程。在有能量损耗的不可逆过程中 , 虽然没有加入热

9、量 , 但工 质要吸收由于摩擦 ,扰动等损耗而转变成的热量 ,这部分热量使得工质的熵是增加的。 汽轮机工质膨胀是一个不可逆的绝热过程。13. 什么叫做水蒸汽的热焓 ?答：热焓简称焓 ,是热工计算中常用的一个状态参数。它等于内能和压力势能之和。用符号i 表示,单位是千焦 / 公斤 (KJ/Kg) 。从热力学的观点来看 , 蒸汽的热焓就是蒸汽的能量 , 对于一定状态下 (温度、 压力)单位重量的蒸汽 ,其热焓是一定的。14. 什么是蒸汽的熵 ?, 熵增大 , 表示气体做功答 : 熵也是一个常用的状态的参数, 它是衡量热力体系中不能利用的热能指标能力减小。在一定的条件下 , 熵在数值上等于温度除于热

10、量所得的熵。用符号S 表示15. 什么是理想气体 ? 我们知道 , 气体和答:分子之间不存在引力 , 分子本身不占体积的气体叫做理想气体。这是什么意思呢固体、液体不同 , 它的分子之间的距离很大。 当气体容积增大时 , 随着分子间距离的增大 ,气体分子间的 引力就减小 , 同时分子本身的体积在总容积中所占的比例减小。当分子间的距离很大很大时 , 这个比例 就变得很小很小 , 在极限情况下 , 分子间的引力就变为零 ,分子本身也不占体积了 , 这样的气体就变成了 理想气体。16. 什么是内能 ? 其单位是什么 ?答: 气体内部所具有的各种能量 ,统称为气体的内能 , 气体的内能主要包括分子的内动

11、能和内位能两部 分。气体内部分子的热运动所具有的动能 ,称为分子的内动能。分子内动能仅是温度 T 的函数、气体温度 越高 , 分子热动能就愈大。分子之间的吸引力同样具有分子的内位能 , 它的大小和分子间距离有关。分子的内位能是压力 P 或比容V的函数。可见气体的内能决定于它的温度T和比容V,也就是决定于气体所处的状态，所以内能也是一个状态参数。单位 : 工程单位制 - 千卡 / 公斤 (Kcal/Kg) 国际单位制 - 焦耳 / 千克 (J/Kg)17. 什么叫功 ?其单位是什么 ?答:功就是力和距离的乘积。功的大小根据物体在力的作用下,沿力的作用方向移动的距离来决定,改变它的距离 ,就改变了

12、功的大小 ,可见功不是状态参数 ,而是与过程有关的一个量。其单位：工程单位制 千克力米(Kg f M)国际单位制 牛顿米(N M)焦耳(J)18. 什么叫热量 ? 其单位是什么 ?答： 高温物体把一部分能量传递给低温物体 , 其能量的传递的多少用热量来度量。 热量的传递的多少和 热力过程有关 , 叫过程量。 只有在能量传递的热力过程中才有功和热量的存在 , 没有能量传递的热力状 态是根本不存在什么热量的 , 所以热量不是状态参数。其单位 ： 工程单位制 千卡 /(Kcal)国际单位制 1 千卡 =4.1868 千焦19. 什么是热力学第一定律 ?答 ： 热力学第一定律是能量守恒及转换定律 ,

13、能的形式可以相互转换 , 热能可以转变为机械能 , 机械能 可以转变为热能 , 转换时 , 它们的数量是相等的。这个客观规律称为热力学第一定律。比如, 质量 1 千克的某气体 , 在汽缸中进行热力过程时从外界吸热。气体温度升高时,表明气体内动能增加 ,气体比容增大 , 表明分子之间的距离增大 , 这就必须使加入气体的热量中消耗一部分热能用来克服分子间的吸引力而做功 , 以增加气体的内位能。因此 , 加入气体的热量除去增加气体的内位能和内动能以外, 其余部分才用来推动活塞对外界做功。放热情况则与此相反。这样, 根据能量守恒定律就可以得出一般情况下可用的热力学第一定律。20. 什么是热力学第二定律

14、 ?答： 热力学第一定律确立了热能在传递和转换时数量关系, 但它没有说明热能传递和转换的方向、 条件和程度 , 那么热能传递和转换的方向、条件、程度是 什么呢 ?如： 两个温度不同的物体相接触时 , 热量总是从高温物体传递到低温物体。又如 ： 机械能可以通过摩 擦转换成热能 , 等等。 上述过程进行时 , 不需要任何条件 , 能自发地进行 , 而要使上述过程反向进行成为 可能 , 就必须补充一定的条件。 所以 , 热能的传递和转换过程是有方向的 , 违反其方向性 , 必须补充一定的条件 , 付出一 定的代价。 另外 ,通过对卡诺循环的分析已经知道, 热能转换成机械能 ,不是全部而只能是其中的一

15、部分 , 其余的部分只能作为冷源损失。无数实践证明 ,在自然条件中 ,一切热力过程都是自发地遵循着一个方向进行的 , 当需要反方向进 行时,就要受到限制 , 需要附加一定的条件 ,付出一定代价 ,热力学第二定律揭示了热力过程进行方向、 条件、程度的基本规律。热力学第二定律是人们长期观察所得的结果。 由于各人所观察的事物不同 , 所以热力学第二定律有 各种不同的叙述方法。现将常见的几种说法引述一下 :(1) . 克劳斯修说法 :热不可能自发地 , 不付出代价地，从一个高温物体传到另一个低温物体。(2) . 开尔文说法 : 不可能从单一热源取热 , 使之全变为功而不产生其它影响。还有其它的说法 ,

16、在此不再一一引述 ,虽然各种说法不同 , 但其实质都说明热力过程具有方向性这一客 观规律。21. 什么是热力过程 ?有哪些典型的热力过程 ?答:工质在一定的条件下 , 由一状态改变为另一种状态所经过的路径 ,叫做热力过程。比如水的加热和 冷却都是热力过程。在热力工程上典型的热力过程有以下几种 :(1) 等温过程 :工质在温度维持不变的条件下(T=常数),由一种状态改变到另一种状态的过程，叫等温过程。汽轮机的排汽在凝汽器内的凝结过程 , 可近似地看作等温过程。(2) 等容过程 :工质在体积维持不变的条件下(V=常数)，由一种状态改变到另一种状态的过程，叫等容过程。等容过程的特点是不向外做功 ,

17、即 W=O。(3) 绝热过程 :这是在即不输入热量也不输出热量 (q=O) 的条件下 , 物质由一种状态改变到另一种状态的过程。理想绝 热过程的熵是不变的 , 蒸汽在汽轮机内的膨胀过程 , 就可以近似地看作这个过程。实际上发生的过程都不可能是上述某一个纯粹的过程。而是以某过程为主 , 其它过程影响较小 , 因而是忽略不计的过程。 如蒸汽在汽轮机内的膨胀过程 , 因为它的膨胀速度很快 , 可近似地看作绝热过程。 实 际上它也有输出热量损失 , 但相对来说数量很小 , 工程上可忽略不计。22. 什么叫饱和温度，饱和水，饱和压力，饱和蒸汽 ?答: 对水进行定压加热时 , 水温自零摄氏度开始升高 ,

18、当水温升高到一定温度 , 水开始沸腾 , 通常把水开 始沸腾的温度 , 称为饱和温度 , 即沸点。沸点状态下的水称为饱和水。此时对应有蒸汽压力, 称为饱和压力。蒸发的蒸汽称为饱和蒸汽。23. 什么叫干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽 ?答:当水达到饱和温度后 ,如继续定压加热 ,则饱和水开始汽化 ,此时比容增大 ,而水温并不升高 ,保持 饱和温度。继续加热 , 水不断汽化直至完全变为蒸汽 , 最后一滴水变为蒸汽的状态叫干饱和蒸汽。在水 没有完全汽化之前 ,这时饱和水与饱和蒸汽共存 ,通常把这种含有饱和水的蒸汽叫湿饱和蒸汽 ,简称湿 蒸汽。24. 什么是干度、湿度、液体热、汽化潜热 ?答: 为了表示在湿饱和

19、蒸汽中干饱和蒸汽所占的份额, 采用干度 (X) 这一参数。干度是指一公斤湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的重量。如湿饱和蒸汽的干度X=90 , 就是表示每公斤湿饱和蒸汽中有0.9 公斤干蒸汽和 0.1 公斤的水。显然 , 对于饱和水 ,X=0, 而对于干饱和蒸汽 ,X=1 。一公斤湿饱和蒸汽中饱和水 的重量叫湿度。在水加热到饱和水的阶段所加入的热量, 称为液体热。把一公斤已经加热到饱和温度的水在定压下完成汽化 , 所加入的热量叫汽化潜热。25. 什么是过热度 , 过热蒸汽 , 过热热 ?答:将干饱和蒸汽继续定压加热蒸汽温度就要上升,而超过饱和温度 ,其超过的温度叫过热度。具有过热度的蒸汽叫做过热蒸汽。过

20、热蒸汽吸收的热量叫做过热热。26. 什么是朗肯循环 ?答:针对卡诺循环在发电厂中的实际应用中存在的问题, 进行了适当的改进 , 就成为发电厂的基本循环 朗肯循环 , 主要改进有以下几点 :(1) 在锅炉中加装过热器 , 把干饱和蒸汽继续定压加热变成过热蒸汽。 这样 , 使热源中的饱和温度加热到 过热蒸汽温度 , 从而使吸收热温度大大提高了 , 提高了热效率。同时改变了汽轮机绝热膨胀后的干度问 题, 从而改善了汽轮机的工作条件。(2) 让汽轮机排汽排入凝汽器等压放热后 , 全部冷凝成该压力下的饱和水 , 这样避免使用庞大的压气机 只使用体积较小的水泵绝热压缩到锅炉即可。 由于水的比容比汽小得多

21、, 因而水泵消耗的压缩功比采用 压气机消耗的压缩功小得多。27. 为什么纯凝器式发电厂的总效率在25 %35% ?答: 纯凝器式发电厂对燃料热能的利用程度是很低的, 这主要是由于蒸汽在汽轮机内做完功的排汽排入凝汽器传给冷源的热量损失太大的缘故。所以 , 提高发电厂燃料热能利用程度的途径 ,是可以减少冷 源损失的。目前所用的回热、供热、中间再热等 , 就是以减少进入凝汽器的蒸汽量为出发点来减少冷 源损失 , 提高了电厂的总效率。28. 什么是回热循环 ?答:在朗肯循环中 , 有很大一部分热量在凝汽器中被冷却水带走而损失机掉了,提高循环热效率的关键是如何利用这部分热量。采用给水回热就是减少凝汽器损

22、失的有效方法。所谓给水回热就是利用从汽 轮机某中间级后抽出部分蒸汽来加热给水 , 具有给水回热的循环叫做回热循环。29. 采用回热循环的意义是什么 ?答:采用回热加热以后 , 一方面从汽轮机中间部分抽出一部分蒸汽 ,加热了给水提高了锅炉给水温度。 这样可使抽汽不在凝汽器中冷凝放热 , 减少了冷源损失。另外一方面 , 提高了给水温度 , 减少了给水在 锅炉中的吸热量。因此 , 在蒸汽初、终参数相同的情况下 , 采用给水回热循环的热效比朗肯循环热效率高。 一般回热级数不只一级 ,中参数的机组 ,回热级数 34 级 ;高参数机组 6 7级;超高参数机组不 超过 8 9 级。30. 采用中间再热的目的

23、是什么 ?答:为了提高发电厂的热经济性和适应大功率的机组发展的需要, 蒸汽初参数不断地得到提高。但是 ,随着初压力的提高 ,蒸汽在汽轮机中的膨胀终了的湿度增大了 , 为了使排汽湿度不超过允许数值 , 而采 用蒸汽中间再热。采用蒸汽中间再热以后 ,不仅减少了汽轮机的排汽湿度 , 改善了汽轮机末几级叶片的工作条件 ,提高了 汽轮机的相对内效率 ,同时由于蒸汽再热 , 使每千克工质的焓降增大了。如电功率不变 ,可减少汽轮机 总汽耗量。 此外, 蒸汽中间再热的应用 ,能够采用更高的蒸汽初压力 , 增大了单机容量 ,这些会使发电机 的热经济性得到提高。蒸汽在汽轮机高压缸做功后的排汽 , 再引入到锅炉的中

24、间再热器进行等压加热 , 使蒸汽温度恢复到 初温 , 然后在引回到汽轮机的低压缸继续膨胀做功, 最后排入凝汽器。由于采用中间再热 , 使汽轮机的结构 , 布置及运行方式复杂 ,金属消耗及造价增大 , 对调节系统要求更 高。因此，通常只有10MW以上的汽轮机机组才采用蒸汽中间再热。31. 什么是热电合供循环 ?其方式有几种 ?答:在发电厂中利用汽轮机中作过功的蒸汽(抽汽或排汽 )的热量供给热用户 ,可以避免或减少在凝汽器中的冷源损失 ,使发电厂的热效率提高 ,这种同时生产电能和热能的生产过程 ,称为热电合供循环。 热电合供循环的方式有两种 : 分为背压式机组和抽汽式机组。32. 调节抽汽式式汽轮

25、机的供热循环的应用及特点是什么?答: 调节抽汽供热方式的主要特点, 是电负荷和热负荷都可以进行单独调节 , 互不干扰 , 但是这种汽轮 机还有部分蒸汽进入凝汽器 ,造成部分冷源损失 , 因而其热量利用系数在一般情况下 , 总是小于背压供 热方式。另外 ,由于它的辅助系统复杂 ,增加了调节装置 , 其投资费用远高于背压供热方式。所以 ,调节 抽汽供热方式仅适用于在集中供热的场合。第二章 汽轮机的一般概念1. 汽轮机设备包括哪些 ?答 : 汽轮机设备包括以下几部分 :一 . 汽轮机本体 :(1) 配汽机构 : 包括有主蒸汽导汽管、自动主汽阀、调速器阀等。(2) 汽轮机转动部分 : 主要有主轴、叶轮

26、、叶片、拉筋、围带、联轴器和紧固件。(3) 汽轮机静止部分 : 包括有汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴、汽封轴承、以及一些紧固零件。二. 调节系统 : 主要有调速器、油动机、调节阀、主油泵、辅助油泵等。三 . 凝汽及抽气系统 : 主要有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。四 . 回热加热系统 : 主要设备有低压加热器、高压加热器、疏水泵、疏水器等。2. 汽轮机如何分类 ?答: 汽轮机的类型很多 , 分类的方法也很多 ,常按其工作原理、主蒸汽参数、热力过程和汽缸数目等进行 分类。按工作原理分为 :(1) . 冲动式汽轮机 : 在冲动式汽轮机中 , 蒸汽的膨胀降压主要是在喷嘴中进行, 在动叶片

27、中只将汽流的动能转换为机械能 ,叶片主要承受蒸汽的冲击力做功 , 并带有一定的反动度 ,所以称为冲动式汽轮机。(2) . 反动式汽轮机 :在反动式汽轮机中 ,蒸汽的膨胀不仅在喷嘴进行,也在动叶片中进行 ,通常其热能在喷嘴和动叶片中各占 50. 叶片不但承受蒸汽的冲击力 , 而且承受反作用力。为了简化汽轮机的结构 , 减 少级数 ,通常在反动式汽轮机的第一级 ,即调节级采用冲动级 , 因此,有时也称其为冲动反动式联合式汽 轮机。按主蒸汽参数分为 :(1).低压汽轮机 :主蒸汽压力为1.18MPa1.47MPa(2).中压汽轮机 :主蒸汽压力为1.96MPa 3.92MPa(3).高压汽轮机 :主

28、蒸汽压力为5.58MPa 9.81MPa(4).超高压汽轮机: 主蒸汽压力为11.77MPa 13.7MPa(5).亚临界压力汽轮机 : 主蒸汽压力为15.69MPa 17.65MPa(6). 超临界压力汽轮机 : 主蒸汽压力大于22.16MPa按热力过程分为 :(1) . 凝器式汽轮机 : 进入汽轮机内做功的蒸汽除回热抽汽和少量漏汽以外 , 其余的蒸汽做完工后全部排 入凝汽器 , 称为凝器式汽轮机。(2) . 背压式汽轮机 : 蒸汽在汽轮机内做完功后 , 以高于大气压的压力排出 ,供工业或采暖用汽 ,这种型式 的汽轮机为背压式汽轮机。(3) . 调整抽汽式汽轮机 : 从汽轮机的某些级后抽出部

29、分做过功的蒸汽供工业或采暖用汽 , 其余蒸汽排入 凝汽器 ,而且抽汽压力在一定范围内调整, 这种汽轮机称为调整式汽轮机。(4) . 中间再热式汽轮机 : 蒸汽在汽轮机内若干级做功后 , 用导汽管将其全部引入锅炉再热器再次加热到 某一温度 ,然后又回到汽轮机中继续膨胀做功, 这种汽轮机称为中间再热式汽轮机。按汽缸数目分为 :(1) . 单缸汽轮机 :只有一个汽缸的汽轮机 , 称为单缸汽轮机。（2）. 双缸汽轮机 :由一个高压缸和一个低压缸组成的汽轮机 , 称为双缸汽轮机。（3）. 多缸汽轮机 : 由一个高压缸 , 一个中压缸和数个低压缸组成的汽轮机, 称为多缸汽轮机。3. 国产汽轮机的型号是如何

30、表示的 ?, 这样的符号就是汽轮机的型号。国该型号分两段 : 第一段的字母代表机组, 第二组数字表示了汽轮机的蒸汽参答: 汽轮机的种类很多 , 可用统一的符号来表达汽轮机的基本特性 产汽轮机是采用汉语拼音字母和数字来表示其型号的。热力特性 ;第二段是两组数字 ,第一组数字表示汽轮机的额定功率 数。代号国产汽轮机型号中热力特性或用途代号表 热力特性凝汽式 背压式 一次调整抽汽式 二次调整抽汽式 变转速工业汽轮机移动式型号举例 : 例一 :N10090/5352 型: 表示为凝器式汽轮机 ,额定功率为535C ,第二次变型设计。例二 : B25 90/10 型汽轮机 表示为背压式汽轮机 , 额定功

31、率为MPa（10 绝对大气压 ）。 4. 什么是冲动作用原理 ?答: 在汽轮机中 , 蒸汽在喷嘴中膨胀加速 其速度方向发生改变 （ 其动量发生变化 变为机械能 , 这种利用冲动力做功的原理5. 什么是反动作用原理 ?100MW; 主蒸汽压力为8.83MPa（90 绝对大气压 ）;主蒸汽温度为25MW主蒸汽压力为 8.83MPa（90绝对大气压）排汽压力为 0.98, 压力降低 , 速度增加 , 热能转变为动能。 高速汽流进入动叶片后）, 对动叶片产生了冲击力 , 推动叶轮旋转做功 , 将蒸汽的动能转, 称为冲动作用原理。答:蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速 （其压力降低速度增加 ）, 而且在动叶栅中继

32、续加速 ,同时对动叶栅产生 一反作用力 , 利用此力推动叶轮旋转做功的原理 , 称为反动作用原理。6. 什么是汽轮机的“级” ?答 : 在汽轮机中由喷嘴和与它组合的动叶栅所组成的基本做功单元就叫汽轮机的“级”。7. 什么是单级汽轮机 ? 它是怎样工作的 ?答 : 具有一个“级”的汽轮机称为单级汽轮机。它是由汽缸、喷嘴、叶片和叶轮等部件组成。蒸汽进入喷嘴后 , 压力降低 , 速度增加 , 即在喷嘴中蒸汽的热能转换成动能。此后蒸汽进入动叶片流道, 在动叶片内改变流动方向 , 按冲动原理给叶片以作用力 , 使叶轮输出机械功 , 即在动叶片中 , 蒸汽的动能转变为机 械能。单级汽轮机由于功率小 , 所

33、以一般不用来带动发电机 , 在发电厂中单级汽轮机常用来带动辅助设备 如汽动油泵或汽动给水泵。8. 什么是速度级汽轮机 ?答 : 在单级汽轮机中装有一列叶片 , 而且蒸汽流出叶片时还具有很高的速度 , 这部分动能不能被充分利 用而形成了很大的余速损失 , 从而降低了汽轮机的效率 , 为了充分利用这部分余速 , 在同一叶轮上装有 两列动叶片 , 在两列动叶片之间装有导向叶片 , 使蒸汽在第一列动叶片做功后 , 经导向叶片又在第二列 动叶片中继续做功 , 使余速损失得到进一步的利用。在多级汽轮机中可利用双列速度级热焓降大的特点 , 将其制成一级 , 从而减少了多级汽轮机的级速,简化结构 ,缩小体积

34、,同时因高压段汽压汽温下降很多 , 中低压汽缸可用较差的材料制造。9. 什么是多级汽轮机 ? 它是怎样工作的 ?答 : 具有若干“级”的汽轮机 , 称为多级汽轮机。多级汽轮机是由若干个带有一定反动度的冲动级依次 排列组成的。它的第一级喷嘴安装在汽缸上 , 其余的各级喷嘴安装在隔板上 , 各级动叶栅都安装在轴的 叶轮上。大多数冲动式汽轮机都采用喷嘴调节, 即第一级喷嘴分成若干组 , 喷嘴相互隔开 ,各由一个调速汽门控制 ,根据负荷的大小 ,依次开启一个或几个调速汽门, 调节进入汽轮机的蒸汽量。显然 ,采用喷嘴调节时 ,第一级的进汽面积随负荷的变化而相应的变化 ,因此通常第一级作为调节级 , 其它

35、各级统称为 非调节级或压力级。具有一定压力温度的新蒸汽经调速汽门时产生节流损失 , 压力下降 , 然后进入汽轮机第一级喷嘴 , 在 喷嘴中膨胀加速 ,压力降低 , 速度增加 , 其热能转变为动能 ,然后进入动叶片 ,改变汽流的方向 ,对叶片产 生冲击力 ,同时蒸汽略有膨胀 , 压力下降 , 速度增加 , 对叶片产生反动力 ,蒸汽在动叶片中 ,将大部分动能 转变为机械能 ,蒸汽流出动叶时压力下降 ,此后蒸汽又进入第二级 , 重复上述过程膨胀做功。这样 ,蒸汽 逐级膨胀 ,直至最后一级动叶片出口压力降到P 排为止。汽轮机的各级功率之和就是多级汽轮机的总功率。由于蒸汽压力的逐级降低 ,其比容逐级增大

36、 , 所需要通流截面积逐级增加 , 因而各级平均直径也逐渐增大。按压力的高低 , 通常把多级汽轮机的前几级称为高压段, 中间级成为中压段 , 末几级称为低压段。10. 冲动式多级汽轮机有什么特点 ?答 : 冲动式汽轮机的特点如下 :(1) . 由于汽轮机的总焓降分级利用 , 使每级的焓降较小 , 汽流流经喷嘴出口速度较低 , 因而容易保证级的 最佳速比 ,且级的平均直径减小 , 提高了高压段喷嘴和动叶的高度,使叶高损失减小 ;对部分进汽的级 ,还可以使进汽面积增大 , 从而部分进汽损失减小 , 这些都使级效率有所提高。(2) . 多级汽轮机前一级的排汽就是后一级的进汽 ,通流部分平滑、紧凑 ,

37、 使前一级蒸汽的余速损失动能 被后一级全部或部分利用 ,从而余速损失减小 , 提高了级和全机的效率。(3) . 多级汽轮机中 , 由于重热现象的存在使前级的损失可在后级中被部分利用。(4) . 多级汽轮机可从某些级后抽出部分蒸汽 , 形成回热循环或供热循环 , 以便提高电厂的循环热效率。(5) . 多级汽轮机可以适当提高初参数 , 适合大功率机组的发展 , 不仅提高了热经济性 , 而且降低了每千 瓦容量所消耗的金属和运行费用。11. 多级汽轮机最末几级的湿汽问题是如何解决的 ?答:多级汽轮机的最末几级的蒸汽压力很低 , 一般湿蒸汽中的微小水滴不但消耗蒸汽的动能 ,形成湿汽损 失 , 还将冲刷腐

38、蚀叶片 , 对机组的安全运行起到了一定的影响, 为此采取了一些措施加以解决。(1). 采用各种去湿政治来减少蒸汽中的水分的一种去湿装置 , 就是利用离心力的原理 , 将水滴甩进去湿 装置的槽中 , 然后引入凝汽器。(2). 另一种去湿装置是将静叶制成空心结构 , 利用凝汽器很低的压力 , 附着在静叶表面的水滴沿静叶上开 设的吸水缝直接吸入凝汽器。(3) . 采取各种措施提高动叶片抗冲蚀能力,例如, 将多级汽轮机的末几级动叶片进汽边背弧的叶顶处局部淬硬 , 表面镀铬及镶焊司太硬质合金薄片等。12. 速度级应用于何处 ?答: 速度级应用于 :(1). 用作带动辅助设备的小功率单级汽轮机 ;(2).

39、 用来作单级汽轮机的复速级。13. 为什么多级汽轮机第一级采用速度级 ?答: 多级汽轮机第一级采用速度级有以下优点:(1). 减少整台汽轮机的级数 , 减少转子长度和重量 ,从而使机组结构紧凑 , 降低了金属的消耗和制造成 本。(2). 降低了调节级汽室的压力和温度 , 使汽缸有可能避免采用优质贵重金属。(3) . 机组变工况时 , 调节级焓降相对变化较小 , 因而级组效率变化较为平缓。(4) . 调节级汽室压力降低 , 比容增大 ,使蒸汽的容积流量增大 , 从而可以减少机组前端轴封的漏汽量。此 外对中小型机组还可以提高下一级的部分进汽度 , 以至做到全周进汽。14. 什么是多级汽轮机的重热现

40、象 ?答: 由于汽轮机级内损失转变成热能并重新为蒸汽所吸收 , 使得级后的蒸汽焓值增大 ,温度升高 , 对多 级汽轮机而言 , 各级理想焓降之和大于汽轮机的理想焓降,这种现象称为多级汽轮机的重热现象。15. 能否说重热系数越大 , 汽轮机的效率就越高 ?答:单从数学的关系来看 , 重热系数越大 ,则整个汽轮机的效率就高。 但实际并非如此 ,因为重热系数越 大,说明汽轮机各级损失增加 ,即效率越低 ,也就是说重热系数的增大是以降低级的效率为前提的 , 而 重热作用只能回收总的热损失中的一部分, 它不能完全补偿由于级的损失而造成的整个汽轮机效率的降低。所以 ,得出重热系数越大 ,整个汽轮机效率就越

41、高 , 或提高重热系数可以提高汽轮机的效率是错 误的。因此提高汽轮机的效率的根本途径就是从提高汽轮机各级的级效率方面来努力。16. 什么是反动度 ?答:所谓反动度 , 就是蒸汽在动叶片内膨胀时所降落的理想焓降与整个级的理想焓降之比。它反映了蒸汽在动叶片的膨胀程度的大小17. 根据反动度的大小 , 可以把级分为几种型式 ?答:根据 整齐在动叶中的焓降的大小 ,可以把汽轮机的级分为以下不同型式的级 :(1) . 纯冲动级 蒸汽仅在喷嘴中发生膨胀 ,而在动叶片中不发生膨胀 , 这样的级称为纯冲动级。(2) . 反动级蒸汽在喷嘴中的焓降等于在动叶片中的焓降 , 即蒸汽一半在喷嘴中完成 , 一半在动叶栅

42、完成。这样 的级称为反动级。(3) . 冲动级 这种级的反动度介于纯冲动级和反动级之间。习惯上成为冲动级。18. 什么是速度比 ? 答:动叶的圆周速度与喷嘴出口蒸汽速度之比, 称为速度比。19. 什么是部分进汽、全周进汽、部分进汽度 ?答: 喷嘴只布置在部分弧段内的进汽方式, 称为部分进汽。喷嘴连续布满整个圆周的进汽方式 , 称为全周进汽。 装有喷嘴的弧长与整个圆周长之比 , 称为部分进汽度。20. 进汽机构的节流损失是怎样产生的 ?答:蒸汽通过自动主汽阀 , 调节汽阀时 ,要产生压力降低 ,焓值不变的节流过程 ,由于这种进汽机构的节 流作用 ,使蒸汽在汽轮机中的理想焓降减少造成损失 , 这种

43、损失叫进汽机构的节流损失。23. 排汽管压力损失产生的原因是什么 ?答: 从汽轮机最末几级叶片排出的乏汽由排汽管引至凝汽器。乏汽在排汽管中流动时 , 存在着摩擦撞击和涡流等项损失 ,使其压力降低 ,这部分压降用来克服排汽管阻力,没有用来做功 , 叫排汽管的压力损失。24. 汽轮机的损失用几项 ?答: 汽轮机的内部损失有 :(1). 进汽机构的节流损失 ;(2). 排汽管压力损失 ;(3). 汽轮机的级内损失。25. 汽轮机的外部损失有几项 ?答: 汽轮机的外部损失有 :(1). 端部轴封漏汽损失 ;(2). 汽缸散热损失 ;(3). 机械损失。26.27.28.29.30.31.32.33.3

44、4.35.36.37.汽轮机的级内损失有几项 ?答 : 汽轮机的级内损失有 :(1) 叶栅损失 ;(2) 余速损失 ;(3) 叶轮鼓风摩擦损失 ;(4) 撞击损失 ;(5) 叶高损 失 ;(6) 扇形损失 ;(7) 部分进汽损失 ;(8) 湿汽损失 ;(9) 漏汽损失。什么是汽轮机的级内损失 ? 答:蒸汽在级内流动时所产生影响级的热力过程的损失 , 称为级内损失。什么是汽轮机的外部损失 ?答:汽轮机的外部损失与内部损失不同。 内部损失的大小直接影响到汽轮机的排汽状态和热力过程 , 而 外部损失对汽轮机的排汽状态和热力过程没有直接的影响, 也就是说对蒸汽状态没有影响的损失, 叫外部损失。外部漏汽

45、损失的原因是什么 ?答: 汽轮机主轴与汽缸部位之间留有一定的间隙 , 以防止动静部分发生摩擦 , 为减少漏汽设有轴封装 置。在高压端轴封蒸汽向大气漏出 ; 在低压端 , 轴封蒸汽的一部分向汽缸内漏入, 而其余部分仍向大气漏出,以防止大气中的空气漏入凝汽器而降低真空。漏汽不做任何有用功, 因而造成了漏汽损失。机械损失的原因是什么 ?答:汽轮机在运行时 , 克服主轴承和推力轴承的摩擦阻力以及带动主油泵,调整装置等都将消耗汽轮机的一部分有用功 ,这种损失 , 称为机械损失。机械损失约占额定功率的0.51.0 % ,具有减速装置的汽轮机其机械损失就更大些。什么是叶栅损失 ?答: 由于蒸汽是具有粘性的实

46、际汽体 , 因而它在喷嘴及动叶片的流动中是有损失的 , 其中包括 : 蒸汽与 喷嘴及叶片壁面的摩擦损失 , 蒸汽内部质点的摩擦损失以及所产生的涡流损失等。什么是余速损失 ?答:蒸汽从动叶片中排除时仍具有速度 ,此排汽速度具有一定的动能 ,这个动能在该级中未被利用 ,称 为余速损失。什么是叶轮鼓风摩擦损失 ? 答:叶轮在高速旋转时 ,与四周的蒸汽相摩擦 ,蒸汽对旋转的叶轮产生一个阻力 ,要克服这个阻力就要 消耗一部分可用功 , 此功称为摩擦损失。叶轮的鼓风损失 : 蒸汽质点随叶轮一起绕轴旋转而产生离心力 , 由于靠近叶轮壁面的蒸汽圆周速度大 , 则离心力亦大。而靠近隔板处的蒸汽圆周速度小 , 离

47、心力亦小。在这个离心力差的作用下 , 使叶轮四周 蒸汽产生涡流运动 , 消耗叶轮的有用功 , 形成了鼓风损失。什么是撞击损失 ?答: 撞击损失是指蒸汽进入动叶栅的相对进汽角与动叶片进口角不相符时, 引起的附加能量损失。什么是叶高损失 ?答:叶高损失就是叶栅损失中的叶端 ( 顶部与根部 ) 损失。 当叶片高度较高时 , 叶端损失对主汽流的影响 较弱 , 这时叶高损失就小 , 当叶片足够高时 , 叶高损失就近似为零。什么是扇形损失 ?答: 由于叶片沿轮缘成环形布置 , 使汽流道截面呈扇形 , 沿叶高各处的节距及圆周速度都不同 , 使汽流 进汽角Bi沿叶高方向不等于叶片的进口角Biy,形成了撞击损失

48、。另外等截面叶片沿叶高各断面上的型线,不可能使动、静叶间隙中的汽流保持径向平衡 , 从而使汽流产生径向流动 ,引起附加损失 ,这些损失 构成了扇形损失。什么是部分进汽损失 ?答:在 隔板的圆周上 , 只有一部分装有喷嘴的进汽方式称为部分进汽。在有部分进汽的级里(比如调节级) 会产生部分进汽损失它是由两部分组成。(i). 鼓风损失是指当叶轮转至没有喷嘴的隔板弧段时 , 象鼓风机那样、将那些不工作的蒸汽从一侧鼓 向另一侧 , 消耗叶轮的一部分能量 , 造成鼓风损失。(2). 当叶轮转到工作弧段时 , 由喷嘴流出的蒸汽首先要将停滞在动叶片中的蒸汽加速推出动叶 , 消耗 蒸汽的一部分动能。这些损失称为

49、部分进汽损失。38. 什么是漏汽损失 ?答:在凝器式汽轮机末几级中工作的蒸汽通常是湿蒸汽 , 有部分水滴不能在喷嘴中膨胀加速 , 因此减少 了做功的蒸汽量。另外 , 水珠由蒸汽带动 , 消耗了蒸汽的动能。此外 , 汽流从喷嘴流出时水滴的速度比 蒸汽流速低 , 进入动叶时 , 它将打在动叶入口的背弧上 , 不仅对叶片产生制动作用 , 而且冲蚀叶片 , 这些 损失称为湿汽损失。39. 什么是漏汽损失 ?答:蒸汽进入喷嘴和动叶通道时 ,由于级的动、静之间存在着间隙和压力差 , 有一部分蒸汽经隔板和主 轴的间隙漏过 ,形成隔板漏汽损失另一部分蒸汽从叶顶和汽缸的间隙漏过 , 形成叶顶漏汽损失。这些损 失

50、称为级的漏汽损失。40. 什么是汽轮机的经济功率和额定功率 ? 答:进行汽轮机设计时 , 作为计算根据的功率称为经济功率。汽轮机在这一负荷下运行时效率最高。 汽轮机长期运行可以发出的最大连续出力 , 叫做汽轮机的额定功率 (或铭牌功率 ) 。经济功率一般为额定功率的 0.81.0左右，实际选取时，根据机组将来运行时负荷的变化情况来, 对于担负基本负荷的大功率机组选取较大, 当蒸汽流至最末级叶片出口时 , 容积流量将, 纯凝器式汽轮机所通过的最大蒸汽量 ( 也就选定经济功率。对于负荷变化较大的小功率机组取较小值 值。41. 什么是汽轮机的极限功率 ?答:当一定的蒸汽量通过汽轮机时,容积流量将不断

51、增大增至最大值 , 所需要的通流面积也达到最大值。由此可知是产生的最大功率 ), 将被最末级的通流面积所限制。 当汽轮机最末几级的通流面积根据金属材料的许 用应力已设计成最大值时 , 与这一最末级 ( 单排汽口 ) 所能通过的最大流量相对应的功率称为纯凝汽轮 机的极限功率。42. 什么是汽轮机的设计值?设计工况 ?经济工况 ?变工况 ?答: 汽轮机热力计算所依据的各种原始参数和设计值, 称为设计值。汽轮机实际运行时 , 如果各种参数都等于设计值 , 这种工况称为设计工况。汽轮机在设计工况下运行时效率最高, 因此设计工况也称经济工况。汽轮机运行时 , 负荷蒸汽初参数等都不能始终等于设计值 , 这

52、种与设计工况不相符的工况 , 称为 汽轮机的变工况。43. 产生变工况的原因是什么 ?答:(1) 用户所需电热负荷发生变化 , 使得汽轮机的蒸汽流量及抽汽量发生变化 ;(2) 锅炉运行工况的变 化 , 使进入汽轮机的蒸汽温度、压力偏离额定值 ;(3) 汽轮机本身的状态发生了变化 , 如机组通流部分结 垢 , 叶片折断或加装喷嘴等。44. 什么是汽轮机的节流调节 ?答: 所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个节流阀或几个同时开关的节流阀。低负荷时, 节流阀开度减小 ,由于节流作用 , 汽轮机理想焓降减小 , 同时流动阻力增大 , 蒸汽流量也随着减小 , 在设计工况下 , 节流阀 全开,效率最高。但低负荷

53、时 , 由于阀门的节流作用 ,使效率下降。此种调节方式应用于小型汽轮机和带基本负荷的大功率机组上, 主要是简化调节系统。45. 什么是汽轮机的喷嘴调节 ?答: 喷嘴调节是进入汽轮机的蒸汽量是经过几个依次开启的调节阀来实现的。这种调节方法主要是改 变蒸汽流量来改变汽轮机的功率的。汽轮机理想焓降可认为基本不变。喷嘴调节经济性高, 而且在整个负荷变化范围内 , 汽轮机效率也较平稳。但是喷嘴调节在结构上比节流调节复杂。目前我国大多数 汽轮机都采用喷嘴调节。46. 为什么中小型汽轮机的调节级一般都采用双列速度级 ?答: 采用双列速度级有以下优点 :(1). 在蒸汽参数、汽轮机的功率相同的条件下 , 可使

54、汽轮机的级数减少 , 结构简单 , 而机组功率相差不 大。(2). 由于双列速度级后的蒸汽压力、 温度下降很多 , 所以调节级后的高压高温段缩短,在汽缸和转子上都节约一定数量的贵重金属材料 , 降低了汽轮机的造价。(3) . 由于蒸汽经过双列速度级后压力下降很多 , 所以高压轴封结构可以简化 ,且漏汽损失可以减少 , 尤 其是对小型机组很重要。第三章 汽轮机本体47. 汽缸的作用是什么 ?答:汽缸的作用主要是汽轮机的通流部分(喷嘴、隔板、转子等 ) 与大气隔开 ,保证蒸汽在汽轮机内完成其做功过程此外 ,它还要支承汽轮机的某些部件 ( 隔板、喷嘴室、汽封套等 ), 承受它们的重量。48. 为什么

55、汽缸做成上下缸的型式 ?答:汽缸通常制成具有水平接合面的水平对分形式 ,上半部叫上汽缸 , 下半部叫下汽缸 ,上下汽缸之间 用法兰螺栓联在一起 ,法兰接合面要求平整 , 光洁度极高 ,以保证上下汽缸接合面严密不漏汽。分成上、 下缸其主要是便于加工制造与安装、检修。49. 汽轮机汽缸数目确定的主要依据是什么 ?答: 每台汽轮机的汽缸数目在目前的技术情况下是随着机组的容量增加而增加 , 其主要的目的是为了 增大汽轮机的单机功率。50. 汽缸的结构如何 ?答:根据机组的功率不同，汽轮机有单缸和多缸结构。目前我国生产的功率为100MW以下的机组采用单缸结构，功率为100MW以上的机组采用多缸结构；功率

56、为100MW的机组采用单缸或多缸结构。高中压部分汽缸均为铸造结构 , 低压排汽缸除功率较小的机组采用铸铁结构外 , 大功率机组采用钢板焊接结构 或小铸件和钢板焊接的组合结构。汽缸从高压向低压方向看, 大体呈圆筒型或圆锥形。上下缸接合面均为法兰螺栓联接。51. 对汽缸的要求是什么 ?答: 在考虑汽缸的结构时 , 除了要保证有足够的强度、刚度和各部分受热时能自由膨胀外, 还应考虑通流部分有较好的流动性能 , 同时还应尽量减薄汽缸和法兰的厚度 , 并力求使汽缸性状简单、对称 , 以减 小热应力。52. 法兰螺丝的加热装置的作用是什么 ?答: 在汽轮机启动和运行时 , 根据汽缸与法兰、法兰与螺栓、法兰内外壁温差的实际数值, 用蒸汽或电热器对法兰和螺栓加热 , 以降低上述部件的温差和热应力 , 改善汽轮机的运行状况 , 缩短机组的启动时 间。使用蒸汽作法兰加热装置可以分为内部的、外部的或综合的三种类型。53. 什么情况下可以投入法兰加热装置 ?答: 在下述情况下可投入法兰加热装置 : 冷态启动 , 久停后再启动热态启动、以及从稳定的低负荷状态 增加负荷时。在运行中应注意的是汽缸顶部和水平法兰之间的温差。因法兰较厚,升温慢 ,其温度容易偏低。汽缸的膨胀受到法兰的约束 , 加负荷时其膨胀速度低于