汽輪機原理習(xí)題

1、0、汽輪機某級p0=3.4MPa，t0=435ºC，m=0.38，p2=2.2MPa。噴嘴為漸縮型，其出口面積A=52cm2。試計算：（1）通過噴嘴的實際流量G(取流量系數(shù)0.97)；（2）當(dāng)p2=2.2MPa，m=0.3時，通過噴嘴的流量又為多少？（3）如果噴嘴入口c0=120m/s，則在（2）條件下噴嘴的流量？1 國產(chǎn)引進型Westinghouse 300MW亞臨界、一次中間再熱凝汽式電站汽輪機，工作轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。該機末級的平均直徑2604mm，額定工況下通過該級的蒸汽流量為273.75t/h，級前蒸汽的壓力，溫度，靜葉壓差為0.0108Mpa，整級壓差為0.0191Mp

2、a，噴嘴進口汽流初速度為110m/s；噴嘴出口汽流角，動葉相對出口汽流角。設(shè)計估算時，取噴嘴速度系數(shù)，動葉速度系數(shù)。計算(1) 該級的輪周速度和反動度(2) 噴嘴葉柵熱力計算。由噴嘴出口汽流速度、判別噴嘴是否臨界和斜切部分是否膨脹、噴嘴流量系數(shù)等的計算，求出噴嘴損失和噴嘴高度。(3) 動葉葉柵熱力計算。由動葉進口相對速度、動葉理想焓降和動葉出口相對速度、判別動葉是否臨界和斜切部分是否膨脹、動葉流量系數(shù)等的計算，求出動葉損失和動葉高度。(4) 該級動葉、噴嘴出口面積比，按常規(guī)設(shè)計原則對計算結(jié)果的正確合理作檢驗、分析。(5) 按比例作出該級動葉進、出口的汽流速度三角形。(6) 該級的輪周功、理想能

3、量、輪周效率。(7) 該級的其余級內(nèi)損失(轉(zhuǎn)軸直徑取660mm，汽封間隙為0.50mm，汽封流量系數(shù)為0.15)。(8) 按比例畫出該級各項損失的棒形圖或圓餅圖。(9) 畫出該級的h-s汽態(tài)線，注明主要點的意義。(10) 畫出該級動葉根部、頂部的速度三角形，計算出基于平均直徑的根部、頂部汽流撞擊角。(11) 基于平均直徑處的反動度，求出葉根、葉頂處的反動度。(12) 基于(10)和(11)的計算，分析說明長葉片必須采用扭曲葉型的理由。2 國產(chǎn)引進型Westinghouse 300MW汽輪機，額定工況下主汽門前的主蒸汽壓力為16.7Mpa、溫度為537，主蒸汽流量為910.2t/h，給水溫度為2

4、74，采用高中壓合缸、1個雙分流對置低壓缸結(jié)構(gòu)布置，各級主要設(shè)計數(shù)據(jù)見附表1。(1) 計算高壓缸各級的理想焓降和實際焓降，由此得到高壓缸各級的相對內(nèi)效率和高壓缸的重?zé)嵯禂?shù)。(2) 畫出高壓缸額定工況下各級相對內(nèi)效率分布棒形圖，依據(jù)汽輪機級的工作原理的理論與方法，分析其中的原因。(3) 計算出高壓進汽、再熱器和中低連通管壓力損失，各缸的相對內(nèi)效率和調(diào)節(jié)級的相對內(nèi)效率，畫出整機的熱力過程線，分析、比較該汽輪機各缸大小不同的主要原因。(4) 計算求出高壓缸非調(diào)節(jié)級、中壓缸和低壓缸的第一和末級的理想焓降及假想速比，并用棒形圖表示之，研究、分析一次中間再熱汽輪機中沿蒸汽膨脹流程的焓降變化規(guī)律。附表1國產(chǎn)

5、引進型300MW汽輪機各級主要數(shù)據(jù)缸別級號額定工況噴嘴動葉級流量級前溫度級前壓力靜葉壓差全級壓差內(nèi)功率平均直徑出口高度出口面積平均直徑出口高度出口面積T/hMPaMPaMPakWmmmmmm2mmmmmm2高壓缸調(diào)節(jié)級905.6537.016.004.250185551061.322.90201691064.3027.94311201886.1483.811.600.4450.8835365844.268.4045624854.1968.82459852886.1471.110.700.4370.8595608864.269.2047269874.2469.56483923886.1457.9

6、9.870.4370.8575992884.270.0048981894.3970.52502304886.1443.89.010.4240.8386325904.470.9051590915.0471.96525005886.1428.98.170.4040.7976551926.073.4054792937.1474.86560916886.1413.57.380.3870.7656855948.076.2058347959.1477.66596957886.1397.66.610.3660.7307194970.879.6062586983.4482.66635398852.9381.0

7、5.890.3090.6266345991.481.00641801002.3982.42646029852.9365.25.260.2990.59966531014.084.50686411026.6987.506962510852.9348.84.660.2800.56369301039.090.30744541051.7493.367551511852.9331.84.100.2630.52572031063.695.10810941077.0499.5682671中壓缸1747.6533.63.120.1750.33678181078.87101.401207701089.66103.

8、761259532758.0515.32.780.1590.31480521100.46106.121308291111.25108.481353153758.0496.42.470.1530.30285201122.04110.851402391134.82113.201455694758.0476.42.160.1440.28188311145.60115.571527321159.76119.281595845758.0455.51.880.1330.25791581172.97124.081680791190.66131.301768586724.9433.71.630.1210.23

9、690621204.86137.081799971220.22142.001895427724.9411.11.390.1150.22096511233.42146.801976141251.10154.022109718724.9386.91.170.1060.203102761265.32159.852215121282.98167.062368189724.9361.10.970.09420.179106661302.43176.082537491327.36188.60274245低壓缸1329.3331.40.76900.13700.242086101915.1686.3611587

10、01919.7890.681380142329.3287.20.54100.10400.191091971928.2498.801511221935.77107.091827433294.3243.70.37200.08390.140085851952.04122.012187821970.18141.612578384275.4194.50.23200.05940.101092621992.71162.823057782016.20188.573800955258.5140.80.13300.03390.060882972046.94217.474465332087.50265.765656

11、476246.591.80.07360.02920.0527132222241.47412.677119542299.77474.6211418917246.563.40.02280.00990.0168113082579.74813.9021128302642.87905.513638022圖1Westinghouse 600MW汽輪機高壓缸平衡活塞汽封和前端汽封結(jié)構(gòu)示意圖與參數(shù)(5) 分別求出高壓缸非調(diào)節(jié)級、中壓缸和低壓缸的第一和末級的相對內(nèi)效率，將此結(jié)果會同調(diào)節(jié)級的相對內(nèi)效率用棒形圖表示之，研究、分析這些數(shù)據(jù)不一致的原因。(6) 求出汽輪機的內(nèi)功率、機械與電效率(即機械效率與發(fā)電機效率之

12、積)、循環(huán)熱效率、汽耗率和熱耗率。3 Westinghouse 600MW汽輪機為反動式汽輪機，采用1個高壓缸、1個雙向?qū)χ梅至髦袎焊缀?個雙向?qū)χ梅至鞯蛪焊撞贾?，為平衡高壓轉(zhuǎn)子的軸向力，在高壓轉(zhuǎn)子的前端設(shè)計平衡活塞，結(jié)構(gòu)如圖1所示。調(diào)節(jié)級后蒸汽經(jīng)平衡活塞汽封流向與高壓缸排汽相通的腔室，該腔室的蒸汽經(jīng)高壓外缸前端汽封流向腔室A和腔室B；為實現(xiàn)蒸汽不外泄和蒸汽不內(nèi)漏，由抽汽設(shè)備維持腔室A的壓力為100.6kPa(略低于大氣壓力)，腔室B的壓力為120.7kPa。根據(jù)圖1所示各腔室的蒸汽參數(shù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，計算：(1) 平衡活塞中間腔室的壓力和通過平衡活塞汽封的漏汽量，并由計算得平衡活塞上蒸汽產(chǎn)生的軸

13、向力。(2) 漏入腔室B和腔室A的蒸汽量。(3) 漏入腔室A的空氣量和抽汽設(shè)備的蒸汽空氣混合物的容積負荷(即汽、氣混合物的容積流量)。(4) 當(dāng)調(diào)節(jié)級噴嘴室和平衡活塞的汽封間隙均增大至1.651mm時，平衡活塞上蒸汽產(chǎn)生的軸向力變化多少？(5) 當(dāng)高壓外缸汽封的間隙由0.508mm增大至0.762mm時，漏入腔室B的蒸汽量是多少？(6) 抽汽設(shè)備的抽汽能力決定于進入抽汽設(shè)備的蒸汽量，蒸汽量增大，抽汽設(shè)備的負載增大，導(dǎo)致腔室A的壓力上升。如果抽汽設(shè)備的負載每增大20%，腔室A的壓力升高0.01kPa，試問當(dāng)汽封間隙增大到多少時，有可能引起蒸汽的外泄？4 國產(chǎn)引進型300MW汽輪機，額定蒸汽壓力1

14、6.7Mpa、溫度537。調(diào)節(jié)級設(shè)有6個噴嘴組，每個噴嘴組有21片噴嘴葉片組成，因噴嘴組間分隔板產(chǎn)生的部分進汽度為0.9545。調(diào)節(jié)級的平均直徑1061mm，噴嘴出口汽流角、動葉出口相對汽流角。在5個調(diào)節(jié)汽門全開(即5個噴嘴組進汽)時，機組發(fā)出額定功率300MW，此時調(diào)節(jié)級后壓力11.6Mpa、溫度484.0，主蒸汽流量為910.2t/h。假設(shè)調(diào)節(jié)級的反動度為零，主汽門和調(diào)節(jié)汽門的壓力損失為主蒸汽壓力的3.0%，且在調(diào)節(jié)汽門順序開啟時無重迭度。試計算：(1) 對應(yīng)于調(diào)節(jié)汽門全開時單個噴嘴組通過的最大流量。(2) 在不計調(diào)節(jié)級后溫度變化情況下，調(diào)節(jié)汽門順序開啟時各閥點的流量，并畫出各閥點處各調(diào)節(jié)

15、汽門的流量分布圖。(3) 如果調(diào)節(jié)級的效率保持不變，由調(diào)節(jié)汽門順序開啟時調(diào)節(jié)級熱力過程線，估算各閥點處調(diào)節(jié)級后的溫度值，由此估算考慮調(diào)節(jié)級后溫度變化時各閥點的流量變化。(4) 分別計算出額定工況(5個調(diào)節(jié)汽門(全)開啟時)和3個調(diào)節(jié)汽門(全)開啟時調(diào)節(jié)級的部分進汽損失，畫出這兩種情況的調(diào)節(jié)級動葉的速度三角形，并對計算結(jié)果作分析、討論。(5) 在主蒸汽流量為750t/h時，計算出各調(diào)節(jié)汽門中的流量分配和調(diào)節(jié)級后溫度與焓值，以及部分開啟調(diào)節(jié)汽門后的蒸汽壓力。5 國產(chǎn)引進型300MW汽輪機，額定蒸汽壓力16.7Mpa、溫度537。調(diào)節(jié)級設(shè)有6個通流面積完全相等的噴嘴組，在5個調(diào)節(jié)汽門全開(即5個噴嘴

16、組進汽)時，機組發(fā)出額定功率300MW，此時調(diào)節(jié)級后壓力11.6Mpa、溫度484.0，主蒸汽流量為910.2t/h；高壓缸的排汽壓力3.58Mpa、溫度317.0。假設(shè)調(diào)節(jié)級的反動度為零，主汽門和調(diào)節(jié)汽門的壓力損失為主蒸汽壓力的3.0%，試計算：(1) 5個調(diào)節(jié)汽門全開時，調(diào)節(jié)級的焓降效率(即實際焓降與理想焓降之比)和高壓缸非調(diào)節(jié)級級組的焓降效率。(2) 如果調(diào)節(jié)汽門順序開啟時3閥點的焓降效率是5閥點焓降效率的85%，求出3閥點時汽輪機的進汽量，計算中考慮調(diào)節(jié)級后溫度的影響。(3) 在(2)計算工況下，如果高壓缸非調(diào)級組的焓降效率不變，此時高壓缸的排汽壓力和溫度為多少？(4) 如果采用6個調(diào)

17、節(jié)汽門同步啟閉的節(jié)流配汽方式運行，在進入汽輪機的流量為910.2t/h時，調(diào)節(jié)汽門后的壓力應(yīng)為多少？(5) 如果采用6個調(diào)節(jié)汽門全部開啟的滑壓運行方式，在進入汽輪機的流量為910.2t/h時，主蒸汽的壓力應(yīng)為多少？(6) 在(2)計算得的3閥點流量下，采用6個調(diào)節(jié)汽門同步啟閉的節(jié)流配汽方式運行，此時調(diào)節(jié)汽門后的壓力和高壓缸的排汽壓力及溫度為多少？(7) 在(2)計算得的3閥點流量下，采用6個調(diào)節(jié)汽門全開的滑壓配汽方式運行，如果高壓缸的焓降效率不變，此時調(diào)高壓缸的排汽壓力及溫度為多少？(8) 在同一圖上畫出對應(yīng)于3閥點流量的噴嘴配汽、節(jié)流配汽和滑壓配汽時高壓缸的熱力過程曲線，比較三種配汽方式下高

18、壓缸內(nèi)溫度與效率的差異，從中歸納總結(jié)出科學(xué)合理的配汽方式。圖2抽汽供熱凝汽式汽輪機示意圖6 調(diào)整抽汽供熱汽輪機是通過旋轉(zhuǎn)隔板和供熱調(diào)節(jié)閥(圖2所示)實現(xiàn)供熱量與供熱壓力調(diào)節(jié)的。在供熱量增大時，關(guān)小旋轉(zhuǎn)隔板的開度，減小低壓部分的蒸汽量，當(dāng)抽汽室壓力大于供熱壓力時，關(guān)小供汽調(diào)節(jié)閥節(jié)流降壓；在發(fā)電量增大時，開大旋轉(zhuǎn)隔板的開度，關(guān)小供熱調(diào)節(jié)閥，增大進入汽輪機的蒸汽量。某一次調(diào)整抽汽供熱凝汽式汽輪機，主蒸汽壓力、溫度，排汽壓力；抽汽室允許壓力范圍，額定電功率；熱用戶要求供熱壓力為0.12Mpa，額定抽汽供熱量；在純凝汽(抽汽量為零)工況下，抽汽室的壓力機組發(fā)出額定電功率12MW；如果高壓部分(即抽汽點前

19、)的相對內(nèi)效率，低壓部分的相對內(nèi)效率，機械效率與發(fā)電機效率的乘積。設(shè)計計算：(1) 在純凝非供熱工況、且旋轉(zhuǎn)隔板全開時，計算出高壓、低壓部分的有效焓降，進而求得機組發(fā)出額定電功率12MW時進入汽輪機的蒸汽量。(2) 在最低抽汽壓力、且旋轉(zhuǎn)隔板全開時，機組發(fā)出額定電功率12MW，計算出此時汽輪機高、低壓部分通過的蒸汽量和，以及最大允許供熱量。(3) 在抽汽室壓力達到最大值0.25Mpa時，如果供熱量達到額定值65t/h和機組發(fā)出額定電功率12MW，計算出此時通過低壓部分的蒸汽量。(4) 當(dāng)供熱量為30t/h時，如果要求機組發(fā)出的電功率仍為12MW，計算出對應(yīng)的抽汽室壓力和進入高壓、低壓部分的蒸汽量。計算中，假設(shè)高、低部分的相對內(nèi)效率不變。(5) 在供熱量為30t/h時，如果要求機組發(fā)出的電功率為10MW，計算出對應(yīng)的抽汽室壓力和進入汽輪機高、低壓部分的流量。計算中，假設(shè)汽輪機的相對內(nèi)效率不變，且盡可能減小旋轉(zhuǎn)隔板和供汽調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。(6) 由上計算，綜合分析調(diào)整供熱機組的供熱量與發(fā)電量相