《汽轮机原理》习题及答案

《汽轮机原理》一、单项选择题6.在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率ηu【 A 】A. 增大B. 降低C. 不变D. 无法确定9.在多级汽轮机中重热系数越大，说明【 A 】 A. 各级的损失越大 B. 机械损失越大C. 轴封漏汽损失越大D. 排汽阻力损失越大1.并列运行的机组，同步器的作用是【 C 】A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压C. 改变汽轮机功率D. 减小机组振动5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D）。

A.余速利用系数降低 B.级内损失增大C.进排汽损失增大D.重热系数降低19.关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：【 C 】A．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关D. 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关13.冲动级动叶入口压力为P1，出口压力为P2，则P1和P2有______关系。

【 B 】A. P1＜P2B. P1＞P2C. P1＝P2D. P1=0.5P26.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓【 C 】A. 增大B. 减小C. 保持不变 D. 以上变化都有可能14.对于汽轮机的动态特性，下列哪些说法是正确的？【 D 】A. 转速调节过程中，动态最大转速可以大于危急保安器动作转速B. 调节系统迟缓的存在，使动态超调量减小C. 速度变动率δ越小，过渡时间越短D. 机组功率越大，甩负荷后超速的可能性越大27.在反动级中，下列哪种说法正确【 C 】A. 蒸汽在喷嘴中理想焓降为零 B. 蒸汽在动叶中理想焓降为零C. 蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D. 蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是【 D 】A. 纯冲动级B.带反动度的冲动级 C.复速级D.反动级26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是【 A 】A. 喷嘴后压力小于临界压力 B. 喷嘴后压力等于临界压力C. 喷嘴后压力大于临界压力D. 喷嘴后压力大于喷嘴前压力12.下列哪个说法是正确的【 C 】A. 喷嘴流量总是随喷嘴出口速度的增大而增大；B. 喷嘴流量不随喷嘴出口速度的增大而增大；C. 喷嘴流量可能随喷嘴出口速度的增大而增大，也可能保持不变；D. 以上说法都不对8.评价汽轮机热功转换效率的指标为【 C 】A. 循环热效率 B. 汽耗率C. 汽轮机相对内效率D. 汽轮机绝对内效率13.在其它条件不变的情况下，冷却水量越大，则【 A 】A. 凝汽器的真空度越高B. 凝汽器的真空度越低C. 机组的效率越高D. 机组的发电量越多4.两台额定功率相同的并网运行机组A, B所带的负荷相同，机组A的速度变动率小于机组B的速度变动率，当电网周波下降时，两台机组一次调频后所带功率为PA 和PB，则【 C 】A. P A ＝P BB. P A ＜P BC. P A ＞P BD. 无法确定 二、填空题4.汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。

1.压力反动度是指 喷嘴后与级后蒸汽压力之差 和 级前与级后压力之差 之比。

1.滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力 滑动 ，主汽温度 基本不变 。

3．背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大 ，反动度 降低 。

5．喷射式抽汽器由于采用的工质不同，又分为 射汽抽汽器 和 射水抽汽器 两种。

1.汽轮机级内漏汽主要发生在 隔板 和 动叶顶部 。

6.汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为 相对效率 以整个循环中加给1kg 蒸汽的热量为基准来衡量的效率为 绝对效率 。

8.若应用汽耗率和热耗率来评价汽轮机经济性，对于不同初参数的机组，一般采用 热耗率 评价机组经济性。

4.汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失 少 ，效率 高 。

1.抽汽器有 射汽抽汽器 、 射水抽汽器 和 水环式真空泵 三种型式。

3.部分进汽损失包括 鼓风 损失和 斥汽 损失。

2.叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。

3.凝汽式汽轮机中间级，流量变化时级的理想比焓降 不变 ，反动度 不变 。

背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大 ，反动度 降低 。

5.两种配汽方式，汽轮机带高负荷时，宜采用 喷嘴配汽 ，低负荷时宜采用 节流配汽 。

3.相同条件下，冬季与夏季相比，凝汽器效果较好的是 冬季 。

三、计算题1．已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369.3 kJ/kg ，初速度c 0 = 50 m/s ，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c 1 = 470.21 m/s ，速度系数ϕ= 0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为P i = 1227.2 kW ，流量D 1 = 47 T/h ，求：（1）喷嘴损失为多少? （2）喷嘴出口蒸汽的实际焓？（3）该级的相对内效率？解：(1)s m c c t /75.48497.021.47011===ϕ喷嘴损失：kg kJ c h t n /94.6)97.01(100075.48421)1(2122221=-⋅=-=∆ϕξ(2) kgkJ kg J c h c /25.1/1250220===∆ kgkJ h h h c /55.337025.13.336900*0=+=∆+=kgkJ c h h t t /3253100075.4842155.337021221*01=⋅-=-=喷嘴出口蒸汽的实际焓：kgkJ h h h n t /326094.6325311=+=∆+=ξ(3)kgkJ h h h t t t /55.117325355.33701**=-=-=∆kgkJ D P h i i /941000472.1227360036001=⨯⨯==∆级的相对内效率：80.055.11794*==∆∆=t i ri h h η6．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。

已知该级蒸汽流量5.9=G kg/s ，平均直径6.1=m d m ，动叶高度370=b l mm ，叶轮轮毂直径6.0=d m ，轴端轴封直径42.0=l d m ，喷嘴后的蒸汽压力007.01=p MPa ，动叶后的蒸汽压力0046.02=p MPa 。

根据级的计算，已知其速度三角形为：3601=c m/s ，︒=201α，︒=511β，1581=w m/s ，︒+=1012αβ，3272=w m/s 。

解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：)()sin sin (2122111p p e l d w w G F b b Z -⋅⋅⋅⋅+⋅-⋅=πββ=610)0046.0007.0(37.06.1)30sin 32751sin 158(5.9⨯-⨯⋅⋅+︒⋅-︒⨯⨯π=4074（N ）（2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似1p p d =）：)]()[(421222p p d l d F b b Z ---=π=62210)0046.0007.0(]6.0)37.06.1[(4⨯-⨯--π=2173（N ）（3)蒸汽作用在轴封上的作用力：6223100046.0)(4⨯⨯--=l Z d d F π3.663100046.0)42.06.0(4622-=⨯⨯--=π（N ）故总的轴向推力为：55843.66321734074321=-+=++=Z Z Z Z F F F F （N ）5．已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg ，初始动能1.8 kJ/kg ，反动度0.04，喷嘴速度系数ϕ= 0.96，动叶速度系数ψ= 0.96，圆周速度为171.8 m/s ，喷嘴出口角α 1 = 15°，动叶出口角β2 =β1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s 。

求：（1）喷嘴出口相对速度？ （2）动叶出口相对速度？（3）轮周功率？ 解：(1)3.84=∆t h kJ/kg ，8.10=∆c h kJ/kg ，04.0=Ωm ，u = 171.8 m/s1.868.13.840*=+=∆+∆=∆c t t h h h kJ/kg5.390)1(2*1=∆Ω-=t m h c ϕ m/s喷嘴出口相对速度:9.228cos 2112211=-+=αuc u c w m/s 011112.26sin arcsin =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=w c αβ(2) 动叶出口相对速度:2.243221*2=+∆Ω=w h w t m ψ m/s(3) 00122.233=-=ββ轮周功率:()()kW 66.3391000/2.23cos 7.2242.26cos 9.2288.1718.4cos cos 002211=+⨯⨯=+⋅=ββw w u G P u3．某反动级理想焓降Δh t =62.1kJ/kg ，初始动能Δh c0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s ，若喷嘴损失Δh n ζ=5.6kJ/kg, 动叶损失Δh b ζ=3.4kJ/kg ，余速损失Δh c2=3.5kJ/kg ，余速利用系数μ1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。

解：级的轮周有效焓降Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2 =62.1+1.8－5.6－3.4－3.5 =51.4kJ/kg 轮周功率Pu=G ×Δhu=4.8×51.4=246.7kW 轮周效率ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7%4．某级蒸汽的理想焓降为Δh t = 76 kJ/kg ，蒸汽进入喷嘴的初速度为 c 0 = 70 m/s ，喷嘴出口方向角α1 =18°，反动度为Ωm = 0.2，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为d m = 1080 mm ，转速n = 3000 r/min ，喷嘴的速度系数ϕ = 0.95，动叶的速度系数ψ = 0.94，求： (1)动叶出口汽流的绝对速度c 2 (2)动叶出口汽流的方向角α2(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。

解：22*c h h t t+∆=∆=76 + 0.5×702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg =⨯⨯-⨯⨯=∆Ω-==100045.78)2.01(295.0)1(2*11t m t h c c ϕϕ336.57 m/s=⨯⨯=⋅=60300008.114.360nd u m π169.56 m/s=⨯⨯⨯-+=-+=022********cos 56.16957.336256.16957.336cos 2αu c u c w 182.97 m/s00111164.3497.18218sin 57.336arcsin sin arcsin =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w c αβ664.346012-=-=ββ=28.64o=∆Ω=∆*t m b h h 0.2×78.45=15.69 kJ/kg221297.182100069.15294.02+⨯⨯=+∆=w h w b ψ=239.39 m/s=⨯⨯⨯-+=-+=02222222264.28cos 56.16939.239256.16939.239cos 2βu w u w c 121.69 m/s=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=69.12164.28sin 39.239arcsin sin arcsin 2222c w βα70.54°动叶进出口蒸汽的速度三角形10．已知某级G=30Kg/s ，c 0=0.0，w 1=158m/s ，c 1=293m/s ，w 2=157m/s ，c 2=62.5m/s ，轴向排汽(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为ϕ=0.95，ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。