汽轮机原理习题(作业题答案)

1、第一章级的工作原理补1.已知某喷嘴前的蒸汽参数为po=,to=500C,co=80m/s,求:Ccro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解：由po=,to=500°C查得：ho=;so=,111h0h0hc0=+=2查得0*点参数为P0*=；V0*=*.日a0=kp0v0=(或a0*=、1kRT0=;或a0*=(k1)h0=Ccr=1KK1.*a0=12题.假定过热蒸汽作等嫡流动，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ccr为多少。12J12k12k12解：h二chcr二ccr-'pcrvcr二ccr八

2、ccr22k122(k1)22(k1),a212、V(c2)=522k1k1223题.汽轮机某级蒸汽压力p0=，初温t0=435C,该级反动度Qm=,级后压力p2=,该级采用减缩喷嘴，出口截面积An=52cm2,计算:通过喷嘴的蒸汽流量若级后蒸汽压力降为p21=,反动度降为Qm=,则通过喷嘴的流量又是多少答:1):kg/s;2):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Pi=,蒸汽始值h1=kg,动叶出汽角B2=38,动叶内的始降为4hb=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w2t是多少解：确定初态：由hi,pi查图得si=*h

3、ii2Aw223i6.42000由h*i, si查图得 k=* *pi =,xi =：临界压力比：cr ci2 二 ()ki 0.5797k i2k极限压力比：idcr*(sin2)此0.5797*0.59850.347流动状态判断：由si=,h2t=hi-Ahb=查图得P2=动叶压力比£b=p2/p*i=显然£bV£id,即蒸汽在动叶中达极限膨胀，极限背压为pid=*£id*pi=查及含燃图得：h2dt=,p2dt=w2 t,/2(hih2dt)511.7查临界压力比处的参数:p2cr=；h2cr=p2cr=, W2cr,2(h；h2cr)371.2S

4、in(22)W2cr2crsin2W2t2dtsin(22)0.7i022245.27:极限偏转角B2=36题.某机组级前蒸汽压力p0=，初温t°=350C,初速o=70m/s;级后蒸汽压力P2=。喷嘴出汽角i=i8°,反动度Qm=,动叶出汽角(32=3i6°,级平均直径dm=i080mm,转速n=3000r/min,喷嘴速度系数=。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)W2=s;c2=124m/s2) hnkg；hbkJ/kg；hc2kJ/kg3)ci=m/s;a1=18;wi=s;3

5、1=3451W2=s;32=28°51;c2=124m/s；a2=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%1=18°,级的速度比X1=Wc尸，喷嘴速度系数二，动叶速度系数少=0.84。又知动叶出汽角(32=(313°,通过该级的蒸汽流量G=&求：蒸汽作用在动叶上的切向力Fu、轮周功率Pu和轮周效率刀u,并绘制级的进、出口速度三角形。解:叶轮圆周速度u=ndmn/60=s喷嘴出口速度C1=u/X1=S动叶进口相对速度W1=c2u22ugcos1245.2m/s动叶进口汽流角1ar

6、csin(C1*Sin1)30.2w1动叶出口汽流角B2=动叶出口相对速度W2*W1205.95m/s动叶出口绝对速度c2w2u22uw2cos295.42m/s动叶出口绝对排汽角2arccosW2*COS2u80.64C2切向力Fu=G(cicosa1+C2COS0C2)=轮周功率Pu=Fu*u=1 c2级的理想能量E0h；c；T86.397kJ/kg2 22P.轮周效率刀u=0.76GEo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P=12340kW发电机功率Pei=11900kW蒸汽流量D=h,初压p0=，初温t0=380C,凝汽器压力pc=。求该机组在没有回热抽汽工况下的汽

7、耗率d,热耗率q,相对内效率刀i,相对电效率刀，绝对电效率刀a。叫循环热效率刀to解：汽耗率d=D/pei=*1000/11900=(kWh)'凝结水焙hCf(Pc)kg由初压Po=，初温t0=380C知：新蒸汽烙h0=kJ/kg由凝汽器压力Pc=：Ht=kJ/kg热耗率q=d(h0hC)kJ/(kWh)有效烙降：AHi=3600 Pi12340 36001000 D1000 52.4kg相对内效率ri=AHi/AHt=相对电效率刀=Ti*pel/pi=绝对电效率Ta°el=3600/q=循环热效率Tt=ael/T=;(或TiaAHtah0-hc尸题.某中间再热凝汽式汽轮发电

8、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4Pg=1982Kw机械损失Pm=1982Kwfc求该汽轮机的内功率R、高压缸相对内效率刀hi、中压缸相对内效率刀ii、中低压缸相对内效率刀iei。解：内功率Pi=Pei+Pg+Pm=12393kW由p012.868MPa,t0537,ph2.7lMPa得：Hth=kg由ph2.7lMPa,th346.7C得：HkJ/kg高压缸相对内效率yhi=AHih/AHth=由pr2.63MPa,tr544C,pi0.282MPa得：Hti=kg由pi0.282MPa,ti2677c得：Hii=kJ/kg中压缸相对内效率Yhi=AH

9、ih/AHth=由pr2.63MPa,tr544C,pi0.00762MPa得：Htre=kg,hr=中低压缸相对内效率nrei=(hr-hex)/66=题.某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成。第一段轴封齿数乙=26,第二段Z2=20,第三段Z3=16o第一段轴封前蒸汽参数p°=,t°=340C;第一段轴封后抽汽口与压力为p1=的第一级回热抽汽口相连。第二段轴封后与压力为p2=的第二级回热抽汽相连，第三段轴封后端接轴封冒汽管，排入大气。各段轴封直径d=450mm,轴封间隙为S=。轴封流量系数wi=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

10、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：Adi3.14450.04=(cm2)1)计算第一段轴封漏汽量由po=,to=34O°C得po=m3Gii=h(s)2) Gi2=h(s);AGi=Gii-Gi2=T/h(s)3) Gi3=h(s);AG2=G12-Gi3=T/h(s)AG=AGi+AG2=T/h(s)4)第二级回热抽汽故障停用Gii=h(s);Gi2=h(s);AGi=Gii-Gi2=T/h(s)ii5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Zi=48,轴封间隙面积Ai

11、=,轴封前蒸汽参数po=,密度Po=m2;轴封后抽汽口与压力为pi=的第二级回热抽汽口相连。第二段齿数Z2=24,轴封间隙面积Ai2=,段后轴封抽汽口与压力为P2=的均压箱及后轴封第一段后的抽汽口相连。第三段齿数乙=8,轴封间隙面积Ai3=，段后轴封抽汽口与压力为p3q轴封抽汽母管相连。后轴封第一段轴封齿数乙=i6,轴封间隙面积Ai4=,段前蒸汽压力P2=,段后蒸汽压力P4=。第二段轴封齿数Z5=8,轴封间隙面积A5=,段前蒸汽压力P2二,段后与蒸汽压力为p5q轴封抽汽母管相连。各段轴封流量系数均为w=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：G

12、ii=h(s)；Gi2=h(s);Gi3=h(s)后轴封：Gii=h(s)；Gi2=h(s);进入第二段：AG2=Gi-Q2=T/h(s)进入均压箱：AG=T/h(s)进入轴封抽汽母管：AG=h(s)第三章汽轮机变工况155题.已知渐缩喷嘴前蒸汽压力p0二,温度t0=350C,喷嘴后压力Pi二,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pii要增加到多少3) 若背压不变，初压P01应降到多少才能使流量变为原来的4/74) 1)蒸汽流量保持为临界值，则最大背压可以为Per：一*perp0crp0cr=Mpa2)流量减为1/3,则彭台门系

13、数B=1/3pn=e11*p0=Mpa1/3110.97403533）设:初压新状态为临界，则p01=4/7*p0=4/7*=Mpa效验：新状态下e11=p1/p01=.589/=.477V.546;假设成立。156题.渐缩喷嘴设计流量为G0=10kg/s,喷嘴前蒸汽压力p0=,喷嘴后压力p1=,变工况后背压不变，流量增加到G=14kg/s。求变工况后喷嘴前压力p01。解：原状态下：3=1(p1pcr)2=MPaP0Per设新状态下为临界工况：G11p01_L_p0一1.4G0p00.981616.98P01=Mpa效验：新状态下e11=p1/p01=.62/=.V.546;假设成立。补1.某

14、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=,p3=,p4=,背压pZ=。试问：当蒸汽流量减少一半，而背压pz维持不变，前三个压力级的压力比将变为多少解：由弗留格尔公式，将压力级作为个级组:G1p11pZ1G:p：pz2pn©2/22.2.(G)(p1pZ)pZ11 2222_.(2)2(320.72)0.721.618MPa将第一压力级后的级作为一个级组：J/G12/n222p21(G)(p2pz)pZ12 2222.1)(2.50.7)0.71.389MPa将第二压力级后的级作为一个级组：G12222p3

15、1(G)(p3pZ)pZ13 22224 2)(20.7)0.71.169MPa将第三压力级后的级作为一个级组:P41.G12222.(G)(p4pZ)pZ1.(2)2(1620.72) 0.721.004MPa变工况后：£113890.858p111.618p311.169210.842p211.38931p41p311.0041.1690.859补2.某台喷嘴调节的凝汽式汽轮机，当新汽流量D0=210T/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D01=150T/h,则该工况下调节汽室压力P21

16、及回热抽汽压力Pe1各是多少倘流量降为D01=150T/h的工况时，回热抽汽故障停运，则P21及Pe1又各是多少解：由D01/D0=p21/p2=pe1/pe知：p21=(D01/D0)*p2=(150/210)*6=(2分)：pe1=(D01/D0)*pe=(150/210)*3=(2分)当回热抽汽故障停运时，由pe1/pe=D01/(D0-De)知:(2分)pe1=pe*D01/(D0-De)=3*150/(210-35)=DoiP221Pel将调节汽室至回热抽汽口划为一个级组，(1分)则有：dq-pF障P2i2=pei2+(D0i/Do)2*(p22-p2e)=+(150/210)2*(

17、62-32)p21=(3分)第六章汽轮机零部件的结构和强度1、某级叶片切向Ao型自振静频率fA0=156163Hz动频系数B=叶片安全倍率Ab=5,电网频率变动范围为。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，具运行是否安全为什么附1:不同K值，调频叶片的Ab:K23344556Ab附2:不同K值，不调频叶片的Ab值:K34567891011Ab解:(1)fd1=,15623.5*50.52182.4Hzfd2=.16323.5*48.52186.6Hz ,fd1/n1fd2/n2= 取频位K=4。由K=34,查不调频叶片Ab®=.A=5Ab=安全倍率不符合不调频叶片要求，不能作为不调频叶片处理(2)由K=34,查调频叶片Ab侑=安全倍率符合调频叶片要求。频率避开量： 1=fd1-(k-1)n1=*=A2=kn2-fd2=4*频率指标不合格，不能安全运行。2、已知某级调频动叶的静频率fAO=98106Hz动频系数Bb=,安全倍率最小值为Ab=,电网周波变动范围为。试问：(1)频率分散度是否合格(2