级的热力计算练习题

An Gn 0 .6 4 8 p0 0
* *

1 6 .6 4 0 .6 4 8 0 .1 1 0 0 .5 9 2
6
0 .1 0 6 ( m )
2
(7)喷嘴高度
ln An e d m sin 1 0 .1 0 6 1 3 .1 4 1 .4 4 sin 1 9
动叶出口汽流理想相对速度：
w2t 2 ( hb h w 1 ) 2 ( 2 6 2 9 .2 ) 1 0 3 3 2 .3( m / s )
3
动叶出口汽流实际相对速度：
w 2 w 2 t 0.937 332.3 311.4( m / s )
2 1
图：速度系数 与
*
n
*
0
*
0
*
3
0
0
1
3
1t
1t
题目——已知条件： 某汽轮机的一个中间级，流入该级的蒸汽初速度 c 91.5 m / s ， 级前蒸汽压力 p 0 .0 9 8 M p a ，干度 x 0 .9 9 ，级的理想焓降
0
0 0
ht 1 2 5 .6 kJ / kg
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
2
( kg / s )
( p 在0.7~0.8间选取) (5)流经喷嘴的流量
Gn G G p 60 1000 3600 2 .5 3 1 0
2
1 6 .6 7 0 .0 2 9 2 1 6 .6 4 ( kg / s )
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程2——喷嘴热力计算： (6)喷嘴叶栅出口面积

4 4 2 co s 1 9 .7 6 2 2 6
'
3 8 .1 7 3 8 1 0
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程3——动叶栅热力计算： (2)动叶出口速度三角形 动叶进口汽流能量：
hw1 w1 2
2

2 4 1 .7 2
2
2 9 .2 ( kJ / kg )
0 .1 8 4 ( m )
2
1 6 .6 4 0 .2 7 0 .9 3 5 3 3 2 .3 0 .2 8 7
(7) 动叶出口高度
lb Ab
d b sin 2

0 .1 8 4 3 .1 4 1 .4 4 2 sin 3 3 .1 7

7 4 .3( m m )

3 1 1 .4 sin 3 3 .7 1 7 3 .9

7 8 .4 4
12
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程3——动叶栅热力计算： (3)动叶栅损失
hb
w2t 2
2
(1 )
2
3 3 2 .3 2
2
(1 0 .9 3 7 ) 6 .7 4 ( kJ / kg )
m
0
0
0
t
m
t

1
P
P
P
t
1
题目——要求： (1) 确定级的主要尺寸；(喷嘴、动叶栅) (2) 计算级的内效率与内功率。(轮周功及轮周效率，级内损失)
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
——单列级的热力计算示例
计算原则： (1)按蒸汽流动的方向，从左向右算， 即先喷嘴，后动叶； (2)关注蒸汽流量、速度、及能损。 计算流程： (1)查h~s图； (2)喷嘴热力计算； (3)动叶热力计算； (4)轮周功与轮周效率； (5)级内各项损失计算； (6)级的内功率和内效率； (7)绘制级的热力过程线；

72(m m )
(8)喷嘴损失
h n (1 ) h n (1 0.97 ) 103.8 6.14( kJ / kg )
2 * 2
(9)喷嘴出口蒸汽参数 喷嘴出口实际焓值: h1 h1t hn 2552.2 6.14 2558.34( kJ 3 喷嘴出口实际密度: 1 0 .3 2 8( kg / m )
m
w1
c1 u 2 c1u co s( 1 1 )
2 2
4 4 2 2 2 6 2 4 4 2 2 2 6 co s 1 9 .7 6
2 2

2 4 1 .7 ( m / s )
1 tg
tg
1
1
c1 sin ( 1 1 ) c1 co s( 1 1 ) u 4 4 2 sin 1 9 .7 6
计算过程2——喷嘴热力计算： (2)喷嘴截面积的确定 等熵指数： 1.035 0.1 x 1.035 0.1 0.99 1.134 k
0
临界压比：
cr
(
2 k 1
k
)
k 1
(
2 1 .1 3 4 1
1 .1 3 4
)
1 .1 3 4 1
0 .5 7 7
喷嘴前后压比： p 因为 ，所以气流在喷嘴中为超音速流动。但是 故喷嘴应该是渐缩型，超音速在斜切部分达到。 临界压力： p p 0.1 0.577 0.0577 ( M P a ) 临界焓： h 2 5 6 2 kJ / kg 临界密度： 0 .3 6 4 kg / m 临界速度：c 2 ( h h ) 2 ( 2 6 5 6 2 5 6 2 ) 1 0 4 3 4 ( m / s )
3 2
2
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程3——动叶栅热力计算： (5)动叶栅进口高度
l b l n r t 7 2 1 2 7 5( m m )
'
(6)动叶出口截面积
Ab Gb
b w2t 2t

(G n G t )
b w2t 2t
2
(4)动叶出口蒸汽参数 h 动叶出口理想焓： h h 2558.34 26 2532.34( kJ / kg ) 动叶出口理想密度： 0 .2 8 7 ( kg / m ) 动叶出口压力: p 0 .0 4 5( M P a ) 动叶进出口压比：
2t 1 b
3 2t
* 0
n
p1
0 .5 4
n
cr
n
0.3~ 0.4 ，
*
cr
0
cr
cr
3
cr
*
3
cr
0
cr
6
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程2——喷嘴热力计算： (3)喷嘴出口汽流速度 喷嘴出口汽流理想速度：
c1 t 2 hn
*
2 1 0 3 .8 1 0 4 5 5 .6 ( m / s )
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程1——级内焓降分配计算： (1)喷嘴的滞止理想焓
hc 0 c0 2
2

9 1 .5 2
2
4 .1 9 ( kJ / kg )
(2)喷嘴的滞止理想焓降
h (1 m ) h t (1 m )( h t h )
*
w 2 u 2 w 2 u co s 2
2 2
u 、
3 3 1 .4 2 2 6 2 3 1 1 .4 2 2 6 co s 3 3 .1 7
2 2

1 7 3 .9 ( m / s )
动叶出口汽流绝对速度方向角：
2 sin
sin
1 1
w 2 sin 2 c2
m 和 w 2 t 的关系
一般取动叶出口相对速度汽流角 (3 叶出口高度 lb 不低于进口高度 lb' 。现取


10 )

，选取时应使动
2 1 5 3 8 .1 7 5 3 3 .1 7

根据 w 2
c2
可作出动叶出口速度三角形，如下图所示。 动叶出口汽流绝对速度：
题目——已知条件： 流入该级的蒸汽初速度 c 91.5 m / s ，级的理想焓 降 h 1 2 5 .6 kJ / kg ，级的平均反动度 0 .2 ，
0
t
m
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程2——喷嘴热力计算： (1)喷嘴前后蒸汽参数 根据 p 0 、x 0 、 h c 0 以及 h ，由h~s图可查得： 喷嘴前滞止压力 p 0 .1 0 M P a， 滞止焓 h 2 5 6 5 kJ / kg ， 滞止密度 0 .5 9 2 kg / m ， 喷嘴前焓 h 2 6 5 1 .8 1kJ / kg ； 喷嘴后压力 p 0 .0 5 M P a ， 理想密度 0 .3 3 3 kg / m ， 理想焓 h 2 5 5 2 .2 kJ / kg 。
2
b
p2 p1

0 .0 4 5 0 .0 5 4
0 .8 3 cr（ 动 叶 中 为 亚 音 速 流 动 ） ,
2 21 b
h 动叶出口实际焓： h h 2 5 3 2 .4 6 .7 4 2 5 3 9 .1 4 ( kJ / kg ) 动叶出口实际密度： 0 .2 8 6 ( kg / m ) （由h~s 图查得） x 动叶出口实际干度： 0 .9 5 6
/ kg )
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程3——动叶栅热力计算： (1)动叶栅进口速度三角形 d n 1 .4 4 3 0 0 0 u 226(m / s ) 圆周速度： 6 0 60 c 1 ， 可作出动叶进出口速度三角形，如下图所示。由动叶 u 根据 栅进口速度三角形可求得动叶进口相对速度
1
sin ( 1 1 )
cr c cr 1 t c1 t
sin 1
1
0 .3 6 4 4 3 4 0 .3 3 3 4 5 5 .6

sin 1 9 0 .3 3 8

1 1 sin ( 1 1 ) 1 9 .7 6
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
n c0

(1 0 .2 )(1 2 5 .6 4 .1 9 ) 1 0 3 .8( kJ / kg )
(3)动叶的理想焓降
b
h m ht m ( ht h )
c0

Hale Waihona Puke Baidu
0 .2 (1 2 5 .6 4 .1 9 ) 2 6 ( kJ / kg )
3
喷嘴出口实际汽流速度：
c1 c1 t 0 .9 7 4 5 5 .6 4 4 2 ( m / s )
喷嘴出口汽流出口角为：
( 1 1 )
因为喷嘴出口压力 p p ，斜切部分中汽流产生膨胀，发生偏 转，喷嘴汽流出口角应为喷嘴出口角 加上汽流偏转角 1 ，且
1 cr
计算过程2——喷嘴热力计算： (4)隔板的漏汽量计算
G p p Ap 2 hn v1 Zp
*
p d p p
2 hn v1 Zp
*
0 .7 5 3 .1 5 0 .2 0 .0 0 0 5
2 1 0 3 .8 1 0 3 2 1 2
3
2 .9 2 1 0
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
计算过程3——动叶栅热力计算： (8)动叶顶部漏汽量计算
G t e t ( d b l b ) t 2 t t ht
*
1 0 .6 3 .1 4 (1 .4 4 2 0 .0 7 5) 0 .0 0 2 0 .2 9 4 0 .2 4 1 2 9 .8 1 0 0 .2 7 ( kg / s )
汽轮机原理课堂习题讲义（一）
——单列级的热力计算示例
教学目的：通过对一个单列级的热力计算来阐明级的热力计 算程序和对计算中一些问题的考虑，以及数据选取的方法。 题目——已知条件： 某汽轮机的一个中间级，级的平均直径 d 1 .4 4 m ，流入 该级的蒸汽初速度c 91.5 m / s ，流量 D 60 t / h ；级前蒸汽压 力 p 0 .0 9 8 M p a ，干度 x 0.99 ，级的理想焓降 h 1 2 5 .6 kJ / kg， 级的平均反动度 0 .2 ，顶部反动度 0 .2 4 ，喷嘴出汽 角 1 9 ，隔板汽封采用平齿结构，汽封齿的平均直 径 d 2 0 0 m m，汽封间隙 0 .5 m m ，齿数 Z 2 ，动叶顶当量 间隙 2 m m ，余速利用系数 0.85。