汽轮机试题

第二章习题解答
1、多级汽轮机有何特点？
答：与单级汽轮机相比，多级汽轮机有如下特点：
（一）优点：
（1）多级汽轮机的循环热效率大大提高：因为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：这是因为
1）多级汽轮机每一级承担的焓降都不是很大：可以保证各级在最佳速比附近工作；
并且根据最佳速比的要求可以相应减小级的平均直径，从而可适当增加也栅高度，减小也栅损失；可以采用渐缩喷管，避免了采用难以加工、效率较低的缩放喷管。

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）多级汽轮机具有重热现象。

（3）多级汽轮机单位功率的投资大大减小。

（二）缺点：
（1）增加了一些附加的能量损失；
（2）由于级数多，相应地增加了机组的长度和质量；
（3）由于新蒸汽温度的提高，多级汽轮机高中压缸前面若干级的工作温度较高，故对零部件的金属材料要求高了；
（4）级数增加，零部件增多，使多级汽轮机的结构更为复杂。

2、多级汽轮机的余速利用对汽轮机的效率有何影
响，试在h－s图上画出余速利用时多级汽轮机的热力过
程线。

答：余速利用时多级汽轮机的热力过程线如图2-1
所示。

余速利用后，整机热力过程线左移，整个过程的熵
增减小，汽轮机的效率提高。

3、多级汽轮机的余速利用需要满足的条件有哪些？
答：需要满足的条件如下：
（1）相邻两级的部分进汽度相同；
（2）相邻两级的通流部分过渡平滑；
图2-1 （3）相邻两级之间的轴向间隙要小，流量变化不大。

这两个条件一般都能满足，试验表明，即使两级之间有
回热抽汽，对余速利用的影响也不大；
（4）前一级的排汽角α2应与后一级喷管的进汽角α0g一致。

4、何谓多级汽轮机的重热现象？其对汽轮机的内效率会产生什么影响？
答：多级汽轮机中，前级的损失能使后面各级的的理想焓降增大；或者说前级的损失在后面各级中还能部分的得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。

由于重热现象，使多级汽轮机的的内效率大于各级的平均内效率。

即重热现象使前面
级的损失在后面级中得到了部分利用，使整机的内效率提高。

5、多级汽轮机的损失有哪些？如何减小这些损失？
答：多级汽轮机的损失有内部损失和外部损失两大类，其中外部损失包括机械损失和外部漏汽损失；内部损失包括各级的级内损失、进汽机构的节流损失、中间再热管道的压力损失及排汽管中的压力损失。

减小各种损失的措施如下：
机械损失：保证轴承良好的润滑；
外部漏汽损失：设置轴封；
级内损失：选择合适的叶型以减小叶柵损失；选择最佳的叶片高度、平均之间、部分进汽度、最佳节距、通流部分间隙等参数，以减小各种级内损失；设置隔板汽封、叶顶汽封、通流部分汽封等以减小级内漏汽损失；
进汽机构节流损失：减小蒸汽通过进汽机构的压降，主要措施有选择流线型阀门、蒸汽室形状符合流动特性，控制通过进汽机构的蒸汽流速等；
中间再热管道的压力损失：控制蒸汽的流速，尽量减少管道的转折、弯头等；中压主汽阀和调节阀选择流线型阀门；
排汽管中的压力损失：将排汽管设计成扩压效率较高的扩压管，同时在扩压段内部和其后设置一些导流环或导流板，使乏汽均匀地布满整个排汽通道，使排汽通畅，减少排汽动能的消耗；限制蒸汽通过排汽管时的流速。

6、何谓自密封轴封系统？
答：汽轮机组的轴封系统在正常运行时，靠高中压两端轴封漏汽作为低压端轴封供汽，不需另供轴封用汽，这种系统称为自密封轴封系统。

7、在汽轮机装置中，表示能量转换过程不同阶段完善程度的指标有哪些？它们之间有什么样的关系？
答：在汽轮机装置中，表示能量转换过程不同阶段完善程度的指标有：汽轮机的相对内效率、汽轮机的相对有效效率、汽轮发电机组的相对电效率。

它们之间的关系为：汽轮机的相对内效率>汽轮机的相对有效效率>汽轮发电机组的相对电效率。

8、表示汽轮发电机组的经济性指标有哪些？这些指标如何评价机组运行的经济性？
答：表示汽轮发电机组的经济性指标有汽耗率和热耗率，它们从生产单位电能（1kw/h）所消耗的物质（蒸汽量或热量）的多少的角度来评价机组的热经济性，消耗的物质越少，机组的热经济性越好。

9、何谓汽轮机的极限功率？提高单机功率途径有哪些？
答：汽轮机的极限功率是指在一定的蒸汽初终参数和转速下，单排汽口凝汽式汽轮机所获得的最大功率。

提高单机功率的途径有：
（1）采用高强度、低密度材料，可使末级叶高大大增加，从而提高极限功率；
（2）采用低转速，如转速降低一半，极限功率将增大四倍；
（3）增加单机功率的最有效措施是增加汽轮机的排汽口，即进行分流。

采用双排汽口可使单机功率比单排汽口的增大一倍，采用四排汽口可增至四倍。

10、多级汽轮机的轴向推力是如何产生的？平衡轴向推力的措施有哪些？
答：轴流式多级汽轮机转子的外形轮廓是由主轴和主轴上的若干叶轮和凸肩构成的，当蒸汽在通流部分膨胀做功时，接触蒸汽的每一侧面都承受蒸汽的压力，将作用在垂直于主轴中心各侧面上的压力在轴向叠加起来就得到一个由高压端指向低压端的合力，该合力即为转子上的轴向推力。

平衡轴向推力的措施有：
（1）设置平衡活塞；
（2）采用具有平衡孔的叶轮；
（3）采用相反流动的布置；
（4）采用推力轴承。

11、试求蒸汽初参数为p 0=8.83MPa ，温度t 0＝535℃，终参数为p c ＝3.04MPa ，t c ＝400℃的背压式汽轮机的相对内效率ri η和重热系数α。

已知调节级汽室的压力p 2＝5.88MPa，调节级内效率＝0.67，四个压力级具有相同的
焓降和内效率。

进汽机构和排汽管的损失可忽略不计。

s ri η解：级的热力过程线如下图所示，由和，可在h-s 图上查得，蒸汽初始焓
h 00,t p 2p c p 0=3477kJ/kg ；调节级的级理想出口焓
3341c p =1t h kJ/kg ；汽轮
机的理想出口焓3146=ct h kJ/kg 。

又已知汽轮机实际排汽参数，t ，可查得实际排汽焓 kJ/kg c p c 3237=c h 整机有效焓降240323734770=−=−=Δc i h h H （kJ/kg ） 整机理想焓降331314634770=−=−=Δct t h h H （kJ/kg ）
整机相对内效率：%5.72331
240==ΔΔ=t i ri H H η 调节级的理想焓降13633413477101=−=−=Δ（kJ/kg ）
t t h h h 调节级的有效焓降为＝136×0.67＝91.12（kJ/kg ）
s ri t i h h η11Δ=Δ所以调节级实际出口状态点的焓为101i h h h Δ−=＝3477－91.12＝3385.88（kJ/kg ） 在h-s 图上确定调节级的实际出口状态点1点，并查得自1点等熵膨胀到压力的焓值h c p ct ′＝3183 kJ/kg 。

非调节级组的有效焓降Δ（kJ/kg ）
88.148323788.33851=−=−=c z i h h H 非调节级组的理想焓降（kJ/kg ） 88.202318388.33851=−=′−=Δct
z t h h H 重热系数024.01331
88.202136111=−+=−ΔΔ+Δ=−Δ∑Δ=t z t t t t H H h H h α 答：汽轮机的相对内效率ri η为72.5％，重热系数α为0.024。