汽輪機(jī)原理縮印

1、汽輪機(jī)原理目錄第一章汽輪機(jī)級的工作原理第二章多級汽輪機(jī)第三章汽輪機(jī)在變開工況下的工作第四章汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備模擬試題一模擬試題二參考答案第一章汽輪機(jī)級的工作原理17. 沖動級和反動級的做功原理有何不同？在相等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下，比較二者的做功能力的大小并說明原因。答：沖動級做功原理的特點(diǎn)是：蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉汽道中不膨脹加速，只改變流動方向，動葉中只有動能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。反動級做功原理的特點(diǎn)是：蒸汽在動葉汽道中不僅改變流動方向，而且還進(jìn)行膨脹加速。動葉中既有動能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化同時有部分熱能轉(zhuǎn)化成動能。在同等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下，純沖動級和反動級的最正確速比比值：（Xi）op/（Xi）op=

2、蘭're=:COS1/COS1=_/寸hmGC122.re.imht/ht=1/218. 上式說明反動級的理想粉降比沖動級的小一倍分別說明高壓級內(nèi)和低壓級內(nèi)主要包括哪幾項(xiàng)損失？答：高壓級內(nèi)：葉高損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失、扇形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失等；低壓級內(nèi)：濕氣損失、噴嘴損失、動葉損失、余速損失，扇形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失很小。19. 簡述蒸汽在汽輪機(jī)的工作過程。答：具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動能，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的通道中，汽流給動葉片一作用力，推動葉輪旋

3、轉(zhuǎn)，即蒸汽在汽輪機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械功。20. 汽輪機(jī)級內(nèi)有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？答：汽輪機(jī)級內(nèi)的損失有：噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、葉輪摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失、扇形損失、濕氣損失9種。造成這些損失的原因：1噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)流動時，汽流與流道壁面之間、汽流各部分之間存在碰撞和摩擦，產(chǎn)生的損失。2動葉損失：因蒸汽在動葉流道內(nèi)流動時，因摩擦而產(chǎn)生損失。3余速損失：當(dāng)蒸汽離開動葉柵時，仍具有一定的絕對速度，動葉柵的排汽帶走一部分動能，稱為余速損失。4葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個端面，當(dāng)蒸汽流動時，在端面附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。其次在

4、端面附面層內(nèi)，凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道造成的離心力，產(chǎn)生由凹弧向背弧的二次流動，其流動方向與主流垂直，進(jìn)一步加大附面層內(nèi)的摩擦損失。5扇形損失：汽輪機(jī)的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。當(dāng)葉片為直葉片時，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變化越大。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。而按一元流動理論進(jìn)行設(shè)計(jì)時，所有參數(shù)的選取，只能保證平均直徑截面處為最正確值，而沿葉片高度其它截面的參數(shù)，由于偏離最正確值將引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。6葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪

5、周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動，而周圍的蒸汽將流過來填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。7部分進(jìn)汽損失：它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩部分組成。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對動葉柵不產(chǎn)生推動力，而需動葉柵帶動蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。當(dāng)不進(jìn)汽的動葉流道進(jìn)入布置噴嘴葉柵的弧段時，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動殘存在動葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動能。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口

6、末端的軸向間隙會產(chǎn)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙中的低速蒸汽進(jìn)入動葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。8漏汽損失：汽輪機(jī)的級由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成，動靜部分之間必須留有間隙，而在間隙的前后存在有一定的壓差時，會產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，造成損失，這部分能量損失稱為漏汽損失。9濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動水滴運(yùn)動時，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動能；在濕蒸汽進(jìn)入動葉柵時，由于水滴的運(yùn)動速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進(jìn)入動葉的方向

7、角與動葉柵進(jìn)口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動葉片的背弧上，對動葉柵產(chǎn)生制動作用，阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動作用力，將損耗一部分輪周功；當(dāng)水滴撞擊在動葉片的背弧上時，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進(jìn)一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動能。以上這些損失稱為濕汽損失。21. 指出汽輪機(jī)中噴嘴和動葉的作用。答：蒸汽通過噴嘴實(shí)現(xiàn)了由熱能向動能的轉(zhuǎn)換，通過動葉將動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。22. 據(jù)噴嘴斜切部分截面積變化圖，請說明：1當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比pi/p0大于或等于臨界壓比時，蒸汽的膨脹特點(diǎn);2當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比pi/po小于臨界壓比時，蒸汽的膨脹特點(diǎn)。FO答：1pi/p0大于或等于

8、臨界壓比時，噴嘴出口截面AC上的氣流速度和方向與喉部界面AB相同，斜切部分不發(fā)生膨脹，只起導(dǎo)向作用。2當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比pi/p0小于臨界壓比時，氣流膨脹至AB時，壓力等于臨界壓力，速度為臨界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分繼續(xù)膨脹，壓力降低，速度增加，超過臨界速度，且氣流的方向偏轉(zhuǎn)一個角度。什么是速度比？什么是級的輪周效率？試分析純沖動級余速不利用時，速度比對輪周效率的影響。答：將級動葉的圓周速度u與噴嘴出口蒸汽的速度Ci的比值定義為速度比。1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個級所消耗的蒸汽理想能量之比稱為輪周效率。在純沖動級中，反動度Qm=0,則其輪周效率可表示為：門u=22

9、1COS111COS2COS1葉型選定后，4、p、a1、1數(shù)值基本確定，由公式來看，隨速比變化，輪周效率存在一個最大值。同時，速比增大時，噴嘴損失不變，動葉損失減小，余速損失變化最大，當(dāng)余速損失取最小時，輪周效率最大。為什么在圓周速度相同的什么是汽輪機(jī)的最正確速比？并應(yīng)用最正確速度比公式分析,情況下，反動級能承擔(dān)的粉降或做功能力比純沖動級小?答：輪周效率最大時的速度比稱為最正確速度比。對于純沖動級，1CoJ;反動級cos1;在圓周速度相同的情況下,2c.純沖動級ht=1cos22C1cos12c1反動級ht=22由上式可比較得到，反動級能承擔(dān)的粉降或做功能力比純沖動級小。簡述蒸汽在軸流式汽輪機(jī)

10、的沖動級、反動級和復(fù)速級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，并比較它們的效率及作工能力。答：沖動級介于純沖動級和反動級之間，蒸汽的膨脹大部分發(fā)生在噴嘴中，只有少部分發(fā)生在動葉中；反動級蒸汽在噴嘴和動葉中理想比粉降相等；復(fù)速級噴嘴出口流速很高，高速氣流流經(jīng)第一列動葉作功后其具有余速的汽流流進(jìn)導(dǎo)向葉柵，其方向與第二列動葉進(jìn)汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動葉作功。作功能力：復(fù)速級最大，沖動級次之，反動級最??；效率：反動級最大，沖動級次之，復(fù)速級最小。23. 分別繪出純沖動級和反動級的壓力p、速度c變化的示意圖。答：純沖動級：反動級:24. 減小汽輪機(jī)中漏氣損失的措施。答：為了減小漏氣損失，應(yīng)盡量減小徑向間隙，但在汽輪機(jī)啟

11、動等情況下采用徑向和軸向軸封；對于較長的扭葉片將動葉頂部削薄，縮短動葉頂部和氣缸的間隙；還有減小葉頂反動度，可使動葉頂部前后壓差不致過大。25. 什么是動葉的速度三角形？答：由于動葉以圓周速度旋轉(zhuǎn)，蒸汽進(jìn)入動葉的速度相對于不同的坐標(biāo)系有絕對速度和相對速度之分，表示動葉進(jìn)出口圓周速度、絕對速度和相對速度的相互關(guān)系的三角形叫做動葉的速度三角形。26. 簡述軸向推力的平衡方法。答：平衡活塞法；對置布置法，葉輪上開平衡孔；采用推力軸承。27. 簡述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假設(shè)干高低相間的汽封片齒，這些汽封片是環(huán)形的。蒸汽從高壓端泄入汽封，當(dāng)經(jīng)過第一個汽封片的狹縫時，由于汽封片的節(jié)流作用，蒸

12、汽膨脹降壓加速，進(jìn)入汽封片后的腔室后形成渦流變成熱量，使蒸汽的粉值上升，然后蒸汽又進(jìn)入下一腔室，這樣蒸汽壓力便逐齒降低，因此在給定的壓差下，如果汽封片片數(shù)越多，則每一個汽封片兩側(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。28. 汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級為什么要采用部分進(jìn)汽？如何選擇合適的部分進(jìn)汽度？答：在汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級中，蒸汽比容很小，如果噴嘴整圈布置，則噴嘴高度過小，而噴嘴高度太小會造成很大的流動損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不能過小，一般大于15mm而噴嘴平均直徑也不宜過小，否則級的粉降將減少，所以采用部分進(jìn)汽可以提高噴嘴高度，減少損失。由于部分進(jìn)汽也會帶來部分進(jìn)汽損失，所以，合理選擇部分進(jìn)汽度的原則，應(yīng)該是使部

13、分進(jìn)汽損失和葉高損失之和最小。29. 汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？答：根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，可將汽輪機(jī)的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復(fù)速級等幾種。各類級的特點(diǎn)：1純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，而在動葉柵中蒸汽不膨脹。它僅利用沖擊力來作功。在這種級中：pi=p2;hb=0;Qm=0o2反動級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)行，一半在動葉中進(jìn)行。它的動葉柵中不僅存在沖擊力，蒸汽在動葉中進(jìn)行膨脹還產(chǎn)生較大的還擊力作功。反動級的流動效率高于純沖動級，但作功能力較小。在這種級中：pi>p2；hehbht；Qm=0.5。3帶反動度的沖動級：蒸汽的膨脹大部分在噴嘴葉

14、柵中進(jìn)行，只有一小部分在動葉柵中進(jìn)行。這種級兼有沖動級和反動級的特征，它的流動效率高于純沖動級，作功能力高于反動級。在這種級中：pi>p2；hn>hb>0;Qm=0.050.35o4復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有一定的反動度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎洝Ｓ捎趶?fù)速級采用了兩列動葉柵，其作功能力要比單列沖動級大。33.什么是沖擊原理和還擊原理？在什么情況下，動葉柵受還擊力作用？答：沖擊原理：指當(dāng)運(yùn)動的流體受到物體阻礙時，對物體產(chǎn)生的沖擊力，推動物體運(yùn)動的作功原理。流體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變化越大，則沖擊力越大，所作的機(jī)械

15、功愈大。還擊原理：指當(dāng)原來靜止的或運(yùn)動速度較小的氣體，在膨脹加速時所產(chǎn)生的一個與流動方向相反的作用力，稱為還擊力，推動物體運(yùn)動的作功原理。流道前后壓差越大，膨脹加速越明顯，則還擊力越大，它所作的機(jī)械功愈大。當(dāng)動葉流道為漸縮形，且動葉流道前后存在一定的壓差時，動葉柵受還擊力作用。34. 說明沖擊式汽輪機(jī)級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點(diǎn)。答：蒸汽在汽輪機(jī)級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動能，然后再將蒸汽的動能在動葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)

16、變?yōu)檎羝膭幽?。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對動葉柵產(chǎn)生作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出機(jī)械功，完成動能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭幽埽诙A段是在動葉柵中將蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿尤~輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出。35. 汽輪機(jī)的能量損失有哪幾類？各有何特點(diǎn)？答：汽輪機(jī)內(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機(jī)的內(nèi)部損失，一類是汽輪機(jī)的外部損失。汽輪機(jī)的內(nèi)部損失主要是蒸汽在其通流部分流動和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時

17、，產(chǎn)生的能量損失，可以在粉痼圖中表示出來。汽輪機(jī)的外部損失是由于機(jī)械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在粉痼圖中表示。36. 什么是汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效粉降與其在汽輪機(jī)內(nèi)的理想粉降的比值稱為汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率。一公斤蒸汽在級內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其參與能量轉(zhuǎn)換的理想能量之比稱為輪周效率。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和，以及余速損失系數(shù)，其中余速損失系數(shù)的變化范圍最大。余速損失的大小取決于動葉出口絕對速度。余速損失和余速損失系數(shù)最小時，級具有最高的輪周效率。第二章多級汽輪機(jī)三、簡答題簡答多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力是由哪幾部

18、分組成的？平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以采用哪些方法？答：多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力由1蒸汽作用在動葉上的軸向力2蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力3蒸汽作用在轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力4蒸汽作用隔板汽封和軸封套筒上的軸向推力組成。平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以采用：(1) 平衡活塞法;(2) 對置布置法；(3) 葉輪上開平衡孔；(4) 采用推力軸承。大功率汽輪機(jī)為什么都設(shè)計(jì)成多級汽輪機(jī)？在h-s圖上說明什么是多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象？答：1大功率汽輪機(jī)多采用多級的原因?yàn)椋憾嗉壠啓C(jī)的循環(huán)熱效率大大高丁單機(jī)汽輪機(jī)；多級汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率相對較高；多級汽輪機(jī)單位功率的投資大大減小。2如下列圖：何為汽輪機(jī)的進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失和排

19、汽阻力損失？在熱力過程線8含炳圖上表小出來。答：由丁蒸汽在汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中節(jié)流從而造成蒸汽在汽輪機(jī)中的理想焰降減小，稱為進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失。汽輪機(jī)的乏汽從最后一級動葉排出后，由丁排汽要在引至凝汽器的過程中克服摩擦、渦流等阻力造成的壓力降低，該壓力損失使汽輪機(jī)的理想焰降減少，該焰降損失稱為排汽通道的阻力損失。節(jié)流損失第一級存在損失，使第二級進(jìn)口溫度由升高到，故5-4的焰降大于2-3的焰降。也就是在前一級有損失的情況下，本級進(jìn)口溫度升高，級的理想比焰降稍有增大，這就是重?zé)岈F(xiàn)象。11. 軸封系統(tǒng)的作用是什么？答：(1)利用軸封漏汽加熱給水或到低壓處作功。(2) 防止蒸汽自汽封處漏入大氣；(3) 冷卻

20、軸封，防止高壓端軸封處過多的熱量傳出至主軸承而造成軸承溫度過高，影響軸承安全；(4)防止空氣漏入汽輪機(jī)真空部分。12. 何為多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)？答：所謂多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象，也就是說在多級汽輪機(jī)中，前面各級所損失的能量可以部分在以后各級中被利用的現(xiàn)象。因重?zé)岈F(xiàn)象而增加的理想焰降占汽輪機(jī)理想焰降的白分比，稱為多級汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)。13. 說明汽輪機(jī)軸封間隙過大或過小對汽輪機(jī)分別產(chǎn)生什么影響？答：減小軸封漏氣間隙，可以減小漏氣，提高機(jī)組效率。但是，軸封間隙乂不能太小，以免轉(zhuǎn)子和靜子受熱或振動引起徑向變形不一致時，汽封片與主軸之間發(fā)生摩擦，造成局部發(fā)熱和變形。14. 什么叫余速利用？余速

21、在什么情況下可被全部利用？答：蒸汽從上一級動葉柵流出所攜帶的動能，進(jìn)入下一級參加能量轉(zhuǎn)換，稱為余速利用。如果相鄰兩級的直徑相近，均為全周進(jìn)汽，級間無回?zé)岢槠?，且在下一級進(jìn)口乂無撞擊損失，則上一級的余速就可全部被下一級利用，否則只能部分被利用。當(dāng)上一級的余速被利用的份額較小時，視為余速不能被利用。第三章汽輪機(jī)在變動功況下的工作11. 三、簡答題說明汽輪機(jī)噴嘴配汽方式的特點(diǎn)答：噴嘴配汽是依靠幾個調(diào)門控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)級噴嘴來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。這種配汽方式具有如下特點(diǎn)：部分進(jìn)汽，e<1,滿負(fù)荷時，仍存在部分進(jìn)汽，所以效率比節(jié)流配汽低；部分負(fù)荷時，只有那個部分開啟的調(diào)節(jié)汽門中蒸汽節(jié)流較大，而其余全

22、開汽門中的蒸汽節(jié)流已減小到最小，故定壓運(yùn)行時的噴嘴配汽與節(jié)流配汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，繪圖說明最簡單的發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖并說明各主要設(shè)備的作用?1一鍋爐；2一汽輪機(jī);3一發(fā)電機(jī);4一凝汽器;5一給水泵13.寫出分析汽輪機(jī)變工況運(yùn)行的弗里格爾公式，并說明其使用的條件答：弗留格爾公式為：全12-2'P01Pg1JoG,P0Pg使用條件為：保持設(shè)計(jì)工況和變工況下通汽面積不變。假設(shè)由丁其他原因，使通汽面積發(fā)生改變時應(yīng)進(jìn)行修正；同一工況下，各級的流量相等或成相同的比例關(guān)系；流過各級的汽流為一股均質(zhì)流調(diào)節(jié)級不能包括在級組內(nèi)。14. 何種工況為調(diào)節(jié)級的最危險(xiǎn)工況，為什么？答：調(diào)節(jié)級最危險(xiǎn)工

23、況為：第一調(diào)節(jié)汽門全開，而其他調(diào)節(jié)汽門全關(guān)的情況。15. 當(dāng)只有在上述情況下，不僅/ht1最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴嘴前壓力等丁調(diào)節(jié)汽門全開時第一級前壓力情況下的臨界流量，是第一噴嘴的最大流量，這段流量集中在第一噴嘴后的少數(shù)動葉上，使每片動葉分?jǐn)偟恼羝髁孔畲?。動葉的蒸汽作用力正比丁流量和比焰降之積，因此此時調(diào)節(jié)級受力最大，是最危險(xiǎn)工況簡述汽輪機(jī)初壓不變，初溫變化對汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響在其他參數(shù)不變的情況下并說明汽輪機(jī)初壓升高時，為什么說末級葉片危險(xiǎn)性最大？答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)汽門、導(dǎo)管等承壓部件內(nèi)部應(yīng)力增大。假設(shè)調(diào)節(jié)汽門開度不變，則除壓

24、升高，致使新汽比容減小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各級葉片的受力正比丁流量而增大，流量增大時末級葉片的比焰降增大的更多，而葉片的受力正比丁流量和比焰降之積，故此時末級運(yùn)行安全性危險(xiǎn)。同時，流量增大還將使軸向推力增大。16. 分析說明汽輪機(jī)某一中問級在理想焰降減小時其反動度的變化情況。答：級的反動度變化主要是速比變化引起的，固定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)圓周速度不變，此時反動度隨級的比焰降變化。如圖當(dāng)比始降減小即速比增大時，C11c1,W1減為w1,動葉進(jìn)口實(shí)際有WCi效相對速度為Wil',假設(shè)反動度不變，則性;在噴嘴出口面積和動葉出口面積不變的情況下，噴嘴葉柵中以流出的汽流，來不及以的速度

25、流出動葉柵，在動葉汽道內(nèi)形成阻塞，造成動葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動度增大，從而使Cii減小，W21增大，減輕動葉柵汽道的阻塞。WiiCCiWiiC當(dāng)比焰降增大時，則有些！旬，故由上可知反動度降低i7.用h-s圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行哪一種運(yùn)行方式對變負(fù)荷的適應(yīng)性好。答：如圖：以高壓缸在設(shè)計(jì)工況和75咖計(jì)負(fù)荷的熱力過程線為例進(jìn)行說明。曲線ABG、ARG是定壓運(yùn)行機(jī)組100儆計(jì)工況和75咖計(jì)負(fù)荷的熱力過程線，曲線AD、心為滑壓運(yùn)行相應(yīng)工況熱力過程線。由圖可見，定壓運(yùn)行時排汽溫度下降近60度，說明高壓缸各級的溫度變化較大，熱應(yīng)力和熱變形較大，負(fù)荷變化時，靈活性和

26、安全性較差；滑壓運(yùn)行下，排氣溫度保持在320度左右，即負(fù)荷變化時，高壓缸熱應(yīng)力和熱變形很小，從而增強(qiáng)了機(jī)組調(diào)峰的靈活性和安全性。19. 分別指出凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)的軸向推力隨負(fù)荷的變化規(guī)律。答：對丁凝汽式汽輪機(jī)，負(fù)荷即流量變化時，各中問級焰降基本不變，因而反動度不變，各級前后壓差與流量程正比，即汽輪機(jī)軸向推力與流量成正比；同時，末級不遵循此規(guī)律，調(diào)節(jié)級的軸向推力也是隨部分進(jìn)汽度而改變的，且最大負(fù)荷時，軸向推力最大，但調(diào)節(jié)級和末級其軸向推力在總推力中所占比例較小，一般忽略，認(rèn)為凝汽式汽輪機(jī)總軸向推力與流量成正比，且最大負(fù)荷時軸向推力最大。20. 漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差異？答

27、：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質(zhì)區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設(shè)計(jì)工況下背壓低丁臨界壓力、出口汽流速度大丁音速，而在最小截面處理想速度等丁音速。縮放噴嘴的變工況與漸縮噴嘴的差異是：當(dāng)出口壓力大丁設(shè)計(jì)工況下背壓時，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴(kuò)部分將產(chǎn)生沖波，速度系數(shù)大大降低另外，對應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。21. 為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動葉柵變工況特性？答：動葉柵為漸縮流道，壓力比都用滯止壓力比，漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特性完全可適用于動葉柵，所不同的是研究動葉柵變工況時，應(yīng)使用相對速度w。22. 采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量減小時，各類級的理想焰降如何變化？反動

28、度、速度比、級效率如何變化？答：當(dāng)汽輪機(jī)的工況變化時，按各級在工況變化時的特點(diǎn)通常級分為調(diào)節(jié)級、中問級和末級組三類。1中間級：在工況變化時，壓力比不變是中間級的特點(diǎn)。汽輪機(jī)級的理想焰降是級前溫度和級的壓力比的函數(shù)，在工況變化范圍不大時，中間級的級前蒸汽溫度基本不變。此時級內(nèi)蒸汽的理想焰降不變，級的速度比和反動度也不變，故級效率不變。隨著工況變化范圍增大，壓力最低的中間級前蒸汽溫度開始變化，并逐漸向前推移。當(dāng)流量減小，級前蒸汽溫度降低，中問級的理想焰降減小，其速度比和反動度相應(yīng)增大。由于設(shè)計(jì)工況級的速度比為最正確值，級內(nèi)效率最高，當(dāng)速度比偏離最正確值時，級內(nèi)效率降低。而且速度比偏離最正確值愈遠(yuǎn)，

29、級內(nèi)效率愈低。2末級組：其特點(diǎn)是級前蒸汽壓力與其流量的關(guān)系不能簡化為正比關(guān)系，且級組內(nèi)級數(shù)較少。由于在工況變化流量下降時，汽輪機(jī)的排汽壓力變化不大，級前壓力減小較多。且變工況前級組前后的壓力差越大，級前壓力降低的多，級后壓力降低的少。此時級的壓力比增大，級內(nèi)理想焰降減小，而且末級的壓力比和理想焰降變化最大。級的速度比和反動度隨理想焰降的減小而增大，速度比偏離最正確值，級效率相應(yīng)降低。3調(diào)節(jié)級：調(diào)節(jié)級前后壓力比隨流量的改變而改變，其理想焰降亦隨之變化。當(dāng)汽輪機(jī)流量減小時，調(diào)節(jié)級的壓力比逐漸減小，調(diào)節(jié)級焰降逐漸增大。在第一調(diào)節(jié)閥全開而第二調(diào)節(jié)閥剛要開啟時，級的壓力比最小，故此時調(diào)節(jié)級理想焰降到達(dá)最

30、大值。級的理想焰降增大，其速度比和反動度隨之減小，速度比偏離最正確值，級效率相應(yīng)降低。23. 主蒸汽壓力變化，對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？答：在初壓變化時，假設(shè)保持調(diào)節(jié)閥開度不變，此時除少數(shù)低壓級之外，絕大多數(shù)級內(nèi)蒸汽的理想焰降不變，故汽輪機(jī)的效率基本保持不變，但其進(jìn)汽量將隨之改變。對于凝汽式機(jī)組或某一級葉柵為臨界狀態(tài)的機(jī)組，其進(jìn)汽量與初壓的變化成正比，由于此時汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的理想焰降隨初壓升高而增大，機(jī)組功率的相對變化大于機(jī)組進(jìn)汽量的相對變化。對于不同背壓的級組，背壓越高，初壓改變對功率的影響越大。當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時，蒸汽的初焰減??；此時進(jìn)汽流量增加，回?zé)岢槠麎毫ι?，給水溫度

31、隨之升高，給水在鍋爐中的焰升減小，一公斤蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。此時進(jìn)汽量雖增大，但由于進(jìn)汽量的相對變化小于機(jī)組功率的相對變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，初壓改變時保持功率不變。當(dāng)初壓增加時，一個調(diào)節(jié)閥關(guān)小，其節(jié)流損失增大，故汽輪機(jī)的內(nèi)效率略有降低。雖然初壓升高使循環(huán)效率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)節(jié)閥開度不變的工況。采用節(jié)流調(diào)節(jié)的機(jī)組，假設(shè)保持功率不變，初壓升高時，所有調(diào)節(jié)閥的開度相應(yīng)減小，在相同條件下，進(jìn)汽節(jié)流損失大于噴嘴調(diào)節(jié)。初壓升高使循環(huán)效率增大的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。初壓升高時，所有承壓部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)閥、噴嘴

32、室、汽缶工等承壓部件，其內(nèi)部應(yīng)力將增大。初壓升局時假設(shè)初溫保持不變，使在濕蒸汽區(qū)工作的級濕度增大，末級葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，并使汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率降低。假設(shè)初壓升高過多，而保持調(diào)節(jié)閥開度不變，由于此時流量增加，軸向推力增大，并使末級組蒸汽的理想焰降增大，會導(dǎo)致葉片過負(fù)荷。此時調(diào)節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板前后壓差增大。因此對機(jī)組初壓和調(diào)節(jié)級汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制。當(dāng)初壓降低時，要保持汽輪機(jī)的功率不變，則要開大調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)汽量。此時各壓力級蒸汽的流量和理想焰降都相應(yīng)增大，則蒸汽對動葉片的作用力增加，會導(dǎo)致葉片過負(fù)荷，并使機(jī)組的軸向推力相應(yīng)增

33、大。現(xiàn)代汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的充裕開度不大，保證在其全開時，動葉片的彎曲應(yīng)力和軸向推力不超限。第四章汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備汽輪機(jī)在負(fù)荷不變的情況下運(yùn)行，凝汽器真空逐漸下降，分析可能存在哪些原因？答：汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的原因有:(1)冷卻水量緩慢減少冷卻水管結(jié)垢或臟污(3)冷卻水溫緩慢升高凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣(5)抽氣器效率下降(6)部分冷卻水管被堵6. 畫圖并說明汽輪機(jī)凝汽設(shè)備的組成及其任務(wù)。答：汽輪機(jī)凝汽設(shè)備的組成圖如下所示:1凝汽器；2抽氣器；3循環(huán)水泵；4凝結(jié)水泵任務(wù)：(1)在汽輪機(jī)的排汽口建立并維持規(guī)定的真空度，以提高循環(huán)效率；7. 將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成潔

34、凈的凝結(jié)水，回收工質(zhì)試述凝汽器的最正確真空是如何確定的。答：在其它條件不變的情況下，如增加冷卻水量，則凝汽器的真空就會提高，汽輪發(fā)電機(jī)組輸出的功率就會增加，但同時循環(huán)水泵的耗功也會增加，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組輸出功率的增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差到達(dá)最大時，就說凝汽器到達(dá)了最正確真空。也就是說，凝汽器的最正確真空是由汽輪發(fā)電機(jī)組輸出功率的增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差來確定的。8. 在冷卻水量一點(diǎn)的前提下，當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷減小時，凝汽器真空將如何變化？為什么？答：凝汽器內(nèi)壓力Pc,近似認(rèn)為等丁蒸汽分壓力Ps,可由蒸汽凝結(jié)溫度ts確定。當(dāng)冷卻水量Dv一定時，t=aD,則蒸汽負(fù)荷降低時，a是常數(shù)，t正比

35、丁DC降低；另外，由takDc得，當(dāng)DV一定，a是常數(shù)時，t隨DC的降低而e4187Dw1減?。辉谒疁夭蛔兊那闆r下，可知ts=t+At+tw1減小，則蒸汽分壓力降低，由總壓力Pc與Ps近似相等可知，此時凝汽器內(nèi)壓力降低，真空升高。9. 凝汽器中空氣的主要來源有哪些？空氣的存在對凝汽器的工作有什么影響？答：空氣的來源有：新蒸汽帶入汽輪機(jī)的空氣；處丁真空狀態(tài)下的低壓各級與相應(yīng)的回?zé)嵯到y(tǒng)、排汽缸、凝汽設(shè)備等不嚴(yán)密處漏入的。空氣的危害有：空氣阻礙蒸汽放熱，使傳熱系數(shù)降低，從而使t升高，真空降低；空氣分壓力Pa使Pc升高，使真空降低；空氣使凝結(jié)水過冷度增大；凝結(jié)水中溶入氧量增大，使管道腐蝕加劇。10.

36、畫出外表式凝汽器中蒸汽和冷卻水的溫度沿冷卻面的分布曲線，標(biāo)注曲線上各特征端點(diǎn)的符號，并注釋符號的意義。答：溫度分布曲線為：tA其中，ts表示蒸汽凝結(jié)溫度，且ts=/1+tw1+at；tw1表示冷卻水進(jìn)口處溫度，tW2表示冷卻水出口溫度，/t=tw2-tw1,為冷卻水溫升；at為凝汽器端差;Ac表示凝汽器總傳熱面積。11. 什么是凝結(jié)水的過冷度？過冷度太大對機(jī)組運(yùn)行有何危害？在凝汽器設(shè)計(jì)和運(yùn)行中如何減小過冷度？答：1凝結(jié)水的溫度比凝汽器喉部壓力下的飽和溫度低的數(shù)值，稱為凝汽器的過冷度。2當(dāng)過冷度很大時，真空降低，凝結(jié)效果較差；同時，過冷度增大還會使凝結(jié)水中含氧量增大，增加了對低壓管道的腐蝕。3為

37、減小凝汽器的過冷度，設(shè)計(jì)凝汽器時力求冷卻水管束排列合理，加強(qiáng)凝汽器的密封性；機(jī)組運(yùn)行時，選用合適的抽氣器并監(jiān)視確保正常工作，減少漏入空氣，防止氣阻增大，同時還要保證凝結(jié)水水位不至過高，使凝汽器處于較好的工作狀態(tài)。12. 機(jī)組運(yùn)行對凝汽器的要求有哪些？答：1從提高凝汽器的熱經(jīng)濟(jì)性角度提出的要求：傳熱效果好；過冷度??；汽阻小。2從保證機(jī)組長期安全運(yùn)行角度提出的要求：凝汽器的密封性要好；冷卻水管應(yīng)具有足夠的抗腐蝕性；減少凝結(jié)水中的含氧量。3從節(jié)省配套設(shè)備耗能的角度提出的要求：盡量減輕抽氣器的負(fù)荷；水阻要小。13. 從保證機(jī)組長期安全運(yùn)行角度對凝汽器提出了什么要求？答：1凝汽器的密封性要好；2冷卻水管

38、應(yīng)有足夠的抗腐蝕能力；3要減小凝結(jié)水中的含氧量。14. 凝汽設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣集中表現(xiàn)在哪幾個方面？答：凝汽器內(nèi)是否保持在最正確真空；凝結(jié)水的過冷度是否最??；凝結(jié)水的品質(zhì)是否合格。15. 凝汽器的熱力特性指什么？答：凝汽器壓力隨進(jìn)入凝汽器的蒸汽量De、進(jìn)入凝汽器的冷卻水量Dwft冷卻水進(jìn)入凝汽器時的進(jìn)口溫度的變化而變化的規(guī)律，稱為凝汽器的熱力特性。16. 凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是什么？其主要類型有哪些？答：凝汽設(shè)備中抽氣器的任務(wù)是：1在機(jī)組啟動時使凝汽器內(nèi)建立真空；2在機(jī)組正常運(yùn)行時不斷地抽出漏入凝汽器的空氣，以保證凝汽器的正常工作。抽汽器的主要類型有：射水式抽汽器、射汽式抽汽器和水環(huán)式真空泵。模擬試題一汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？10分答：根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，可將汽輪機(jī)的級分為純沖動級、反動級、帶反動度的沖動級和復(fù)速級等幾種。各類級的特點(diǎn)：1純沖動級：蒸汽只在噴嘴葉柵中