汽轮机练习题及答案集锦

汽轮机练习题及答案集锦考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（下列每题只有一个正确答案，请将正确答案选项字母填在题后括号内）1.汽轮机将热能转变为机械能的基本依据是（）。A.热力学第一定律B.热力学第二定律C.质量守恒定律D.物质不灭定律2.在汽轮机中，蒸汽主要依靠其（）对动叶片做功。A.动能B.静压能C.内能D.位能3.汽轮机冲动式级中，蒸汽的绝大部分压力降发生在（）。A.动叶片通道B.静叶片通道C.隔板D.汽缸4.汽轮机反动式级中，蒸汽的膨胀主要发生在（）。A.静叶片通道B.动叶片通道C.隔板D.汽缸5.汽轮机中，用于防止蒸汽从汽缸流向轴承座或轴封间隙的部件是（）。A.调节阀B.轴封C.隔板D.汽封6.汽轮机中，将轴的热膨胀或收缩与汽缸分离的部件是（）。A.联轴器B.推力轴承C.汽缸D.轴向位移计7.汽轮机运行中，为了减少蒸汽对叶轮的冲蚀，通常采用（）叶片。A.折叠式B.光滑圆柱形C.等厚度D.错列式8.汽轮机负荷增加时，调节阀开大，导致进入汽轮机的蒸汽量增加，进而引起（）升高。A.汽缸内压力B.背压C.主蒸汽压力D.轴功率9.汽轮机在额定负荷下运行时，其效率通常处于（）。A.最高点B.最低点C.稳定值D.无法确定10.汽轮机运行中，造成叶片弯曲的主要原因之一是（）。A.蒸汽初温过高B.蒸汽初压过低C.叶片动应力过大D.汽封间隙过小11.汽轮机凝汽器的主要作用是（）。A.降低蒸汽温度B.增加蒸汽压力C.冷凝乏汽，降低排汽背压D.增加蒸汽湿度12.汽轮机给水回热加热的主要目的是（）。A.提高给水温度B.降低给水温度C.增加给水流量D.减少热损失13.汽轮机润滑油系统的主要功能不包括（）。A.润滑轴承B.冷却轴承C.清洁汽轮机内部D.润滑调节阀14.朗肯循环是由（）组成的理想热力循环。A.蒸汽压缩、定压加热、定温膨胀、定压冷却B.蒸汽压缩、定压加热、绝热膨胀、定压冷却C.蒸汽压缩、定温加热、绝热膨胀、定压冷却D.蒸汽压缩、定压加热、绝热膨胀、定温冷却15.汽轮机运行中，轴向位移突然增大可能的原因是（）。A.负荷增加过快B.轴封磨损严重C.汽缸与转子热膨胀不匹配D.以上都是二、多项选择题（下列每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案选项字母填在题后括号内）1.汽轮机的热力循环通常包括哪些主要设备？（）A.汽轮机B.锅炉C.水泵D.凝汽器E.过滤器2.汽轮机冲动式汽流作用在动叶片上的力主要由哪些因素决定？（）A.蒸汽流量B.蒸汽初温C.蒸汽初压D.蒸汽焓降E.叶片角度3.汽轮机中，下列哪些部件属于转动部分？（）A.汽缸B.叶轮C.隔板D.轴E.调节阀4.汽轮机运行中，可能引起振动的原因有哪些？（）A.轴弯曲B.轴承损坏C.油膜振荡D.转子不平衡E.蒸汽参数波动5.汽轮机轴封的作用是什么？（）A.防止蒸汽泄漏B.减少热量损失C.降低排汽背压D.限制轴向位移E.减少噪声6.汽轮机调节保安系统通常包括哪些部分？（）A.调节阀B.速度调节器C.轴向位移计D.超速保护装置E.汽封加热器7.汽轮机回热加热系统的主要优点有哪些？（）A.提高循环效率B.降低排汽温度C.减少给水流量D.降低锅炉出口蒸汽焓E.改善蒸汽品质8.汽轮机常见的故障有哪些？（）A.叶片断裂B.振动加剧C.轴向位移超限D.油系统泄漏E.调节阀卡涩9.影响汽轮机效率的因素有哪些？（）A.蒸汽初温和初压B.蒸汽焓降C.损失（机械损失、容积损失、泄漏损失等）D.回热加热效果E.轴封设计10.汽轮机运行中，为了保护设备安全，需要监测哪些重要参数？（）A.轴振动B.轴向位移C.转速D.汽缸振动E.蒸汽温度和压力三、填空题1.汽轮机是将______能转变为______能的旋转式热力发动机。2.汽轮机按照工作原理可分为______式和______式两类。3.汽轮机中，将蒸汽的热能转变为机械能的主要场所是______。4.汽轮机轴封的作用是防止______泄漏，减少______损失。5.汽轮机调节阀通常采用______阀或______阀。6.汽轮机凝汽器的作用是______，从而降低汽轮机的______。7.汽轮机给水回热加热利用______来加热给水，提高______，从而提高循环______。8.汽轮机运行中，监测______和______是确保设备安全的重要手段。9.汽轮机叶片冠的作用是______。10.汽轮机发生水冲击的主要原因是______。四、简答题1.简述汽轮机冲动式级的工作原理。2.简述汽轮机反动式级的工作原理。3.简述汽轮机调节阀的作用及其工作方式。4.简述汽轮机轴封的类型及其作用。5.简述汽轮机运行中可能导致轴向位移增大的原因。五、计算题1.某汽轮机冲动式级，入口蒸汽参数为：压力P1=3.0MPa，温度T1=450°C；出口蒸汽压力P2=0.6MPa（绝压）。假设蒸汽在级内绝热膨胀，忽略动能差和位能差。试计算该级的焓降和理想功（蒸汽流量暂不考虑，单位为kJ/kg）。2.某汽轮机采用回热加热，给水初温为20°C，在各级后分别进行加热。若某一级加热器能将进入的给水温度从100°C加热到150°C，假设给水流量为100kg/s，加热介质为抽汽，试计算该加热器提供的加热量（单位为kW）。六、论述题1.试分析影响汽轮机循环效率的主要因素，并提出提高效率的途径。2.试述汽轮机运行中振动产生的原因及其危害，并提出预防措施。试卷答案一、单项选择题1.B解析：汽轮机的工作基于热力学第二定律，将热能不可逆地转化为机械能。2.A解析：冲动式汽轮机中，蒸汽的动能变化是驱动动叶片做功的主要形式。3.B解析：冲动式级中，蒸汽大部分压力降发生在静叶片通道，对动叶片做功。4.B解析：反动式级中，蒸汽膨胀主要发生在动叶片通道，产生反作用力推动叶片。5.D解析：汽封安装在汽缸与转子之间，用于密封蒸汽，防止泄漏。6.B解析：推力轴承承受转子沿轴心线的推力，并将转子与汽缸分离，允许热膨胀。7.D解析：错列式叶片交错排列，改变了蒸汽流束方向，能减少蒸汽对叶片的冲蚀。8.D解析：负荷增加，蒸汽量增加，根据能量方程，轴功率随之增加。9.A解析：汽轮机在额定负荷附近运行时，通常接近其设计工况，效率较高。10.C解析：叶片动应力过大可能导致叶片疲劳损坏或弯曲，是常见原因。11.C解析：凝汽器通过冷凝乏汽，降低汽轮机的排汽背压，从而提高循环效率。12.A解析：给水回热加热目的是提高给水温度，减少在锅炉中的热量损失，提高效率。13.C解析：清洁汽轮机内部是清洗系统的功能，润滑油系统主要提供润滑和冷却。14.B解析：朗肯循环由蒸汽压缩、定压加热、绝热膨胀、定压冷却四个过程组成。15.D解析：以上选项都是轴向位移突然增大的可能原因。二、多项选择题1.A,B,D,E解析：朗肯循环设备包括锅炉（产生蒸汽）、汽轮机（做功）、凝汽器（冷凝乏汽）、水泵（水泵水）和过滤器（辅助设备）。2.A,C,D,E解析：汽流作用力与蒸汽流量、初压（决定初焓）、焓降（决定蒸汽膨胀做功能力）和叶片角度（决定能量转换效率）有关。3.B,D解析：叶轮和轴是汽轮机中旋转的部分。汽缸、隔板是固定部分。4.A,B,C,D,E解析：以上各项都是汽轮机振动可能的原因，包括机械故障、设计缺陷和运行工况变化。5.A,B解析：轴封主要防止蒸汽泄漏和减少热量损失。其他选项不是其主要作用。6.A,B,D,E解析：调节阀控制蒸汽流量，速度调节器调节转速，超速保护装置保护安全，汽封加热器防止汽蚀，属于保安系统。轴向位移计属于监测系统。7.A,B,E解析：回热加热可以提高给水温度，降低排汽温度（提高循环平均吸热温度），从而提高效率。选项C、D不准确。8.A,B,C,D,E解析：以上各项都是汽轮机可能出现的常见故障。9.A,B,C,D,E解析：所有选项都是影响汽轮机效率的因素，包括初参数、焓降、各种损失和设计因素。10.A,B,C,D,E解析：这些参数都是汽轮机运行中需要重点监测的重要参数，关系到设备安全和性能。三、填空题1.热力；机械解析：汽轮机是热力发动机的基本定义。2.冲动；反动解析：这是汽轮机按工作原理划分的两大类。3.叶片解析：蒸汽在叶片通道中膨胀做功，是能量转换的核心场所。4.蒸汽；热解析：轴封主要密封的是高温高压蒸汽，目的是减少其泄漏和热量损失。5.旋转；滑阀解析：调节阀通常指旋转式阀门，滑阀（或称截止阀）也常用于调节。6.冷凝乏汽；排汽背压解析：凝汽器冷凝乏汽，降低排汽压力，是提高效率的关键。7.抽汽；锅炉；效率解析：回热加热利用抽汽加热给水，提高给水温度，从而提高循环效率。8.轴振动；轴向位移解析：这两个参数直接反映转子的运行状态，是安全监测的关键。9.支撑动叶片解析：叶片冠是叶轮上用于安装和支撑动叶片的部分。10.水滴或水膜进入高转速叶轮通道解析：水冲击会对叶片造成严重损坏，通常发生在特定工况或设备缺陷时。四、简答题1.简述汽轮机冲动式级的工作原理。解析：冲动式级由静叶片和动叶片组成。高温高压蒸汽首先流经静叶片，被静叶片加速，压力降低，然后在动叶片通道中进一步膨胀，做功推动动叶片高速旋转，将蒸汽的热能转化为机械能。蒸汽仅流经动叶片一次即排出。2.简述汽轮机反动式级的工作原理。解析：反动式级中，蒸汽不仅在静叶片通道中膨胀做功，在动叶片通道中也膨胀做功。蒸汽先流经静叶片，膨胀一部分压力，对静叶片做功使其偏转；然后流经动叶片，继续膨胀，对动叶片做功使其旋转。蒸汽在级内膨胀程度通常均匀分配。3.简述汽轮机调节阀的作用及其工作方式。解析：调节阀的作用是根据负荷需求自动调节进入汽轮机的蒸汽流量，从而控制汽轮机的输出功率。其工作方式通常是通过调节阀杆的开度来改变阀芯与阀座之间的流通面积，进而控制蒸汽流量。现代汽轮机多采用电液调节系统，根据负荷指令和反馈信号（如转速、负荷）控制调节阀开度。4.简述汽轮机轴封的类型及其作用。解析：汽轮机轴封分为冲动式轴封和渗透式轴封两大类。冲动式轴封利用弹簧或蒸汽压力使动、静轴封面保持接触，通过接触面的相对运动形成迷宫通道，阻止蒸汽泄漏。渗透式轴封（如填料轴封）利用填料在压缩状态下的渗透性来阻止流体泄漏。轴封的作用是防止高温高压蒸汽从汽缸泄漏到轴封腔或外界，减少热量损失和维持汽缸内压力。5.简述汽轮机运行中可能导致轴向位移增大的原因。解析：轴向位移增大的原因主要包括：负荷突然增加，导致蒸汽作用在轴前后的推力不平衡；轴封磨损严重，导致蒸汽泄漏量增加，产生附加推力；汽缸与转子的热膨胀不匹配，例如汽缸膨胀滞后于转子，导致推力轴承承受更大推力；蒸汽参数（压力、温度）异常升高或降低，影响蒸汽流量和作用力。五、计算题1.某汽轮机冲动式级，入口蒸汽参数为：压力P1=3.0MPa，温度T1=450°C；出口蒸汽压力P2=0.6MPa（绝压）。假设蒸汽在级内绝热膨胀，忽略动能差和位能差。试计算该级的焓降和理想功（蒸汽流量暂不考虑，单位为kJ/kg）。解析：根据假设，理想焓降等于入口焓减去出口焓（Δh=h1-h2）。需要查找或计算P1=3.0MPa,T1=450°C和P2=0.6MPa下的蒸汽焓值h1和h2。假设查得h1=3320kJ/kg,h2=2780kJ/kg。则理想焓降Δh=3320-2780=540kJ/kg。理想功等于理想焓降，即540kJ/kg。2.某汽轮机采用回热加热，给水初温为20°C，在各级后分别进行加热。若某一级加热器能将进入的给水温度从100°C加热到150°C，假设给水流量为100kg/s，加热介质为抽汽，试计算该加热器提供的加热量（单位为kW）。解析：加热量Q=m*(h_out-h_in)，其中m是给水流量，h_out是加热后给水的焓，h_in是加热前给水的焓。需要查找或计算t_out=150°C和t_in=100°C下的给水焓h_out和h_in。假设查得h_out=631kJ/kg,h_in=419kJ/kg。则加热量Q=100kg/s*(631-419)kJ/kg=100kg/s*212kJ/kg=21200kW。即加热量为21200kW。六、论述题1.试分析影响汽轮机循环效率的主要因素，并提出提高效率的途径。解析：影响汽轮机循环效率的主要因素包括：a.蒸汽初温和初压：提高蒸汽初温和初压，可以提高朗肯循环的平均吸热温度，从而提高效率。b.蒸汽焓降：在相同的蒸汽初终参数下，增大焓降（即提高膨胀比）可以提高效率，但这受到材料耐温、耐压极限的限制。c.循环损失：包括机械损失、容积损失、泄漏损失、散热损失等。减少这些损失可以提高实际效率。d.回热加热效果：完善的回热加热可以显著提高效率，通过利用抽汽加热给水，提高给水温度，降低排烟损失。提高效率的途径：a.提高蒸汽初温和初压，采用新型高温高压材料和燃烧技术。b.采用再热循环，将膨胀做功后的蒸汽在锅炉中进行再次加热，再进入下一级膨胀，提高效率。c.采用中间再热、给水回热、给水加压等联合循环技术。d.改进汽轮机结构和设计，减少各