汽轮机思考题

第一章

一.概念题:

级:由一列喷嘴叶栅和紧邻其后的一列动叶栅所组成的热能到机械能转换的基本单元。

反动度:蒸汽在动叶中的理想焓降与级的滞止理想焓降之比。

部分进气度:工作喷嘴所占的弧段长度与整个圆周长之比。

速度比：级的圆周速度u与喷嘴出口速度c1或与级的假想出口速度ca的比值。

级的最佳速度比:对应轮周效率最高点的速度比。

级的轮周效率:单位蒸汽量流过某级时所产生的轮周功Pu1与蒸汽在该级中所具有的理想能量E0之比。

级的相对内效率:级的有效焓降与级的理想能量之比。

w1,w2大小比较:

w1=(c12+u2-2uc1cosα1)½w2=ψ(2(h1-h2t)+w12)½=(2Δh b*)½=(c22+u²+2u1c1cosα2*)½

纯冲动级:Ωm=0, Δh=0,w2=ψw1

反动级: Ωm=0.5,Δh n=Δh b=Δh t*/2,α2=90°时，w1=w2cosβ2*

冲动级: Ωm=0.05∽0.20,可大可小，具体计算。

各种级的最佳速度比:

纯冲动级:X1＝COSα1/2 反动级:X1＝COSα 1

冲动级:X1＝COSα1/2(1-Ωm) 复数级:X1=COSα1/4

二.综合性题:

1.级的分类与特点:

（一）按反动度分

1.纯冲动级

Ωm＝0的级，Δhb＝0, Δh*n= Δh*t，

做功能力较大，但效率较低。

2.冲动级（带反动度的冲动级）

Ωm＝0 .05～0.20的级，Δhb＞0, 但Δhb＜Δhn，做功能力和效率介于纯冲动级和反动级之间。

3.反动级

Ωm≈0 .5的级，Δhb＝Δhn，动、静叶型相同，做功能力较小，但效率高。

（二）按能量转换过程分

1.速度级

以利用蒸汽流速为主的级，有双列和多列之分。双列速度级又称复速级。复速级做功能力比单列冲动级大，但效率低。

2.压力级

以利用级组中合理分配的压力降（焓降）为主的级，又称单列级。做功能力较小，但效率高。

（三）按负荷变化时通流面积是否改变分

1.调节级

喷嘴调节的汽轮机的第一级，负荷变化时，其通流面积是改变的。

2.非调节级

负荷改变时，级的通流面积不变。

2.渐缩斜切喷嘴的组成、作用及膨胀特点:

组成:渐缩部分加上斜切部分（ABC)组成。

作用:保证汽流顺利地进入动叶做功，并获超音速汽流。

膨胀特点:(1)当喷嘴出口断面上的压力比大于或等于临界压力比时，蒸汽仅在渐缩部分膨胀，在斜切部分不膨胀，斜切部分仅起导流作用。(2)（２）当喷嘴出口断面上的压力小于临界压力比时，蒸汽不仅在渐缩部分膨胀，在斜切也膨胀。蒸汽在渐缩部分达临界，在斜切部分继续膨胀，出口获超音速汽流，且出口汽流方向发生偏转。

3.级内损失的组成及影响喷嘴速度系数和动叶速度系数的主要因素:

损失组成:喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失Δh l、叶轮摩擦损失Δh f、扇形损失Δhθ、部分进汽损失Δh e=鼓风损失Δh w+斥汽损失Δh s、漏气损失Δhδ=隔板漏气损失Δhδ'+动叶顶部漏气损失Δh t、湿汽损失Δh x.

喷嘴因素:φ–喷嘴速度系数，φ与喷嘴高度、叶型、表面粗糙度、和前后压差等因素有关，特别是与喷嘴高度关系最为密切。一般φ=0.92～0.98。

动叶因素:ψ－动叶速度系数，ψ与动叶高度、反动度、叶型、动叶表面粗糙度等因素有关，特别与叶高和反动度关系更为密切。一般ψ＝０.85～0.95。

4.湿气损失产生的原因、危害性及减小措施

原因：

①使参与做功的蒸汽量减少

②蒸汽拖动水珠流动，消耗一部分蒸汽能量。

③水珠对喷嘴和动叶产生撞击损失

④产生过冷损失，使蒸汽的理想焓降减少。

危害性：水珠的冲蚀作用缩短叶片的使用寿命，并使其工作的可靠性降低。

措施：

①采用中间再热循环。

②采用去湿装置

③采用具有吸水缝的空心喷嘴

④采取措施，提高叶片的抗冲蚀能力。

5.长叶片按等截面叶片设计产生的附加损失及对策

附加损失：

（１）沿叶高圆周速度不同引起的损失：

①汽流撞击损失

②c2的大小和方向沿叶高变化，使动叶出口汽流发生扭曲，使下级进口条件变差。

（２）沿叶高节距不同引起的损失

（３）轴向间隙中的汽流产生径向流动

对策：

（１）按汽流参数沿叶高的变化规律，将叶片设计成变截面的扭叶片。

（２）设计中采用径向平衡法，使汽流在轴向间隙中不产生径向流动。

6.计算题

第二章

一、概念题

重热现象：前级的损失被下级部分利用，使下级的理想焓降在相同的压差下比前级无损失时的理想焓降略有增大，这种现象就称为多级汽轮机的重热现象。

重热系数的意义及含义：将各级的理想焓降之和大于汽轮机理想焓降部分占汽轮机理想焓降的份额叫做重热系数。

汽耗率：表示每生产1kW•h电能所消耗的蒸汽量。

热耗率：表示每生产1kW•h电能所消耗的热量。

汽轮机相对内效率：蒸汽在汽轮机内实际膨胀做功的焓降与蒸汽理想膨胀做功的焓降之比。减少排气阻力的方法：将排汽管设计成具有良好性能的扩压管，使排汽中部分动能转变成静压，以补偿排汽管中的压力损失。

齿形轴封分类：高低齿和平齿

外部损失的种类：进汽机构阻力损失，联通管阻力损失，排气阻力损失

二、综合性题

1.多级汽轮机相对单级汽轮机的特点：

1.多级汽轮机的循环热效率大大提高多级汽轮机可以采用较高的进汽参数和较低的排汽参数，还可以采用回热循环和再热循环。

2.多级汽轮机的相对内效率明显提高.

（1）多级汽轮机每一级承担的焓降不必很大，可以保证各级都在最佳速比附近工作。（2）在一定的条件下，多级汽轮机的余速动能可以全部或部分地被下一级利用。

（3）多级汽轮机级的焓降较小，可以采用渐缩喷嘴，避免了采用难以加工、效率较低的缩放喷嘴。

（4）当级的焓降较小时，根据最佳速比的要求，可相应减小级的平均直径，从而可适当增加叶栅高度，减小叶栅的端部损失。（5）多级汽轮机具有重热现象。

2.多级汽轮机比单机汽轮机效率高的原因：

1.循环热效率

从热力学角度分析，采用多级汽轮机之后可以更大程度地提高蒸汽初参数降低终参数。同时多级汽轮机可以实现回热循环及中间再热循环。

2.相对内效率。

2.1在整机总焓降一定时，多级汽轮机更容易在设计工况下保证每一级都在最佳速比附近工作。

2.2 可以更合理地分配比焓降，减少叶高损失。

2.3重热现象的存在，使得前面级损失的热能可以被后面级利用

2.4多级汽轮机的余速动能可以被下一级利用

3.分析重热现象对汽轮机效率的影响：

重热系数α增大是以损失为前提的。α增大，说明损失增大，重热现象只能回收损失中的一部分，而这一部分远不能补偿损失的增大，所以α越大，汽轮机的内效率就越低。

4.多级汽轮机轴向推力的产生原因及平衡措施：

原因：在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体来