汽轮机课后思考题与答案

汽轮机思考题

1汽轮机有那些用途，我国的汽轮机是如何进行分类的，其型号和型式如何表示？

答：汽轮机除了发电，还被用作大型舰船动力设备，并广泛作为工业动力源，用于驱动鼓风机、泵、压缩机等设备。

按做功原理分：冲动式汽轮机、反动式汽轮机。

按热力过程特性分：凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、调整抽汽式汽轮机、

中间再热式汽轮机。

按蒸汽压力分：低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、超高压汽轮机、

亚临界压力汽轮机、超临界压力汽轮机、超超临界压力

汽轮机。

另外，按气缸数可以分为单缸汽轮机和多缸汽轮机；按机组转轴数可以分为单轴汽轮机和双轴汽轮机；按工作状况可以分为固定式汽轮机和移动式汽轮机等。

我国制造的汽轮机的型号大多包含三部分信息。第一部分信息由汉语拼音字母表示汽轮机的形式，由数字表示汽轮机的容量，即额定功率（MW）；

第二部分信息用几组由斜线分割的数字分别表示新蒸汽参数、再热蒸汽参数、供热蒸汽参数等。第三部分为厂家设计序号。

型式表示为：热力过程特性+做功方式+几缸几排气+蒸汽压力。

1.汽轮机课程研究的主要内容有那些，如何从科学研究及工程应用的不同角度

学习该课程？

答：该课程研究主要内容有：汽轮机级内能量转换过程、汽轮机的变工况特性等、汽轮机零件强度与振动、自动调节基本理论等。从科学研究方面，我们需要细致的了解汽轮机做功原理及每个零部件的运动受力情况，从工程应用方面学习，我们则侧重于汽轮机的安全运行过程。

2.研究汽轮机原理要用到那些基本假设与基本方程，要用到那些经验及试验修

正？

答：基本假设：①流动是稳定的；②绝热；③理想气体；④一元流。

基本方程：①连续方程；②状态方程；③能量平衡方程。

修正系数：速度系数ϕ、动叶速度系数ψ

3. 简述汽轮机级的组成及工作过程。

答：级是由一列环排的静叶栅和动叶栅所组成的做功单元。

当蒸汽通过汽轮机级时，首先在喷嘴叶栅中将热能转变成动能，然后在动叶栅中将剩余的热能及动能转变成机械能，使得叶轮和轴转动，从而实现汽轮机的利用蒸汽做功的任务。

4. 汽轮机的喷嘴和动叶流道是何形状，如何判别喷嘴及动叶的流态，如何选用叶型？

答：叶栅流道截面积的变化满足连续流动方程，叶片的截面为流线型，流道具有良好的几何形状，流道壁面光滑，动叶栅有合理的曲面流道，可以绕轴心线运动，喷嘴叶栅为弯曲流道。

5. 流过喷嘴的流量与喷嘴前后压比之间的函数式可简化为什么公式，其图形有何特点？什么是彭台门系数，有何作用？

答：t G =n A 1t

ρ图形见书本18页图2-10

当1p =*0p 时，喷嘴前后的压力相等，无气流流动，既C 点；

n ε=cr ε时，喷嘴出口达到临界状态，此时流量最大，称为临界流量。 n ε＜cr ε时，流量始终保持临界流量不变，如图中AB 段。

6. 动叶进出口速度三角形由那些速度及角度构成，如何确定和计算各速度及角度?

答：圆周速度u ，喷嘴出口速度1c ，方向角1α，动叶出口绝对速度2c ，初期方向角2α，动叶进口相对速度1w ，动叶出口速度2w ，动叶进口气流方向角1β，动叶气流出口角2β。

用余弦定理计算。

7. 什么是反动度，如何对汽轮机级进行分类，级的轮周效率与速比间有何图形关系，不同类型的级的热力特性有何不同？

答：级的反动度为蒸汽在动叶栅中的等熵焓降与级的等熵焓降之比

级的分类：一·冲动级——反动度在0到0.5之间

二·反动级——反动度为0.5

图1-11纯冲动级轮周效率曲线

(x1)op=cosα/2

余速利用对轮周效率和最佳速度比的影响

反动级轮周效率与速比x1和x a的关系

在理想情况下，蒸汽从动叶进口状态(即喷嘴出口状态)p1、h1，等比熵膨胀至动叶出口压力p2。由于在流动过程中存在能量损失，因此，蒸汽在动叶通道中实际的膨胀过程是按熵增曲线进行的。与喷嘴相似，此时动叶栅出口汽流的理想相对速度为

Δh b ---动叶栅理想比焓降，Δh b *=h 1-h 2t ，J/kg ；

Δh b *---动叶栅滞止理想比焓降，Δh b *=Δh b +w 12/2，J/kg 。

在纯冲动级蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶珊中蒸汽进出口压力相等，只改变流向；在反动级中蒸汽一半在喷嘴膨胀，

8. 什么是速比和最佳速比？写出纯冲动单列级，纯冲动双列级，反动级及带一定反动度的冲动级的最佳速比表达式；在圆周速度相同的条件下，比较前三种级的作功能力大小。

答：圆周速度与出口速度比11/x u c 为列速度比 圆周速度也当量喷嘴出口理想速度比

为级速度比

最佳速度比是从获得最大轮周效率出发选择的速度比

纯冲动单列级的最佳速度比 (x 1)op =cos α/2

纯冲动双列级x 1)op =cos α/4

反动级最佳速度比(x 1)op =cos α1 对于带反动度的冲动级，当φ=ψ=1，以及α1=α2时，其最佳速度

比为

做功能力由大到小是复速级 冲动级 反动级

9. 什么是速度系数，其与那些因素有关，如何确定喷嘴及动叶的速度系数？

答：由于蒸汽在实际流动过程中总是有损失的，所以喷嘴出口蒸汽的实际速度c

总是要小于理想速度c lt，速度系数正是反映喷嘴内由于各种损失而使汽流速1

。

度减小的一个修正值

喷嘴中的动能损失Δh n*与速度系数φ之间的关系可用下式表示：

蒸汽流经动叶的能量损失

ψ为动叶速度系数，它与级的反动度Ω

和动叶出口汽流的理想速度w2t有关

m

11. 什么是临界状态和临界参数，临界参数只与那些因素有关？

蒸汽在膨胀流动的过程中，一定会在汽道某一截面上达到当地声速，这是汽流所处的状态为临界状态，汽流的参数为临界参数，临界参数只与汽流的初始参数和等熵指数ｋ有关。

12. 什么是余速利用系数，余速利用与不利用对轮周效率和最佳速比有何影响？余速利用系数是用来表示余速动能被利用的程度的。余速利用对最佳速度比的影响：余速利用可以提高级的轮周效益；余速利用使速度比在较大范围对轮周效益的影响显著减弱；余速利用使最佳速度比增大。

13. 蒸汽在喷嘴和动叶栅斜切部的膨胀流动有何特点，什么是极限压力？

蒸汽在斜切部的膨胀特点：当大于或等于时，汽流为亚音速流动，斜切部无膨胀，的出汽角等于结构角；当小于时，喉部达临界状态，之后继续膨胀，产生超音速流动，并产生偏转，方向角为＋。喷嘴的极限压力是斜切部分内超声速流动时所产生的特性曲线到出口边Ac时的出口压力，也就是汽流在斜切部分内进行膨胀的极限压力。

14. 喷嘴和动叶流道的通流面积如何计算，喷嘴和动叶高度如何计算，影响叶高的因素有那些；什么是部分进汽度，为何要采用部分进汽？