汽轮机原理(第二章)
《汽轮机原理》习题与答案

《汽轮机原理》目录第一章汽轮机级的工作原理第二章多级汽轮机第三章汽轮机在变动工况下的工作第四章汽轮机的凝汽设备第五章汽轮机零件强度与振动第六章汽轮机调节模拟试题一模拟试题二参考答案第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题1.汽轮机的级是由______组成的。
【 C 】A. 隔板+喷嘴B. 汽缸+转子C. 喷嘴+动叶D. 主轴+叶轮2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时,则喷嘴的出口蒸汽流速C1【 A 】A. C1<C cr B. C1=C crC. C1>CcrD. C1≤C cr3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力pcr时,蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,下列哪个说法是正确的?【 B 】A. 只要降低p1,即可获得更大的超音速汽流B. 可以获得超音速汽流,但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度CcrD. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Ccr4.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的?【 D 】A. 靠背轮B. 轴封C. 支持轴承D. 推力轴承5.蒸汽流动过程中,能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是______。
【 C 】A. 轴向力B. 径向力C. 周向力D. 蒸汽压差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7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级,受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是:【 A 】A. 动叶顶部背弧处B. 动叶顶部内弧处C. 动叶根部背弧处D. 喷嘴背弧处8.降低部分进汽损失,可以采取下列哪个措施?【 D 】A. 加隔板汽封B. 减小轴向间隙C. 选择合适的反动度D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置9.火力发电厂汽轮机的主要任务是:【 B 】A. 将热能转化成电能B. 将热能转化成机械能C. 将电能转化成机械能D. 将机械能转化成电能10.在纯冲动式汽轮机级中,如果不考虑损失,蒸汽在动叶通道中【 C 】A. 相对速度增加B. 相对速度降低;C. 相对速度只改变方向,而大小不变D. 相对速度大小和方向都不变11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg,该级的反动度为0.187,则喷嘴出口的理想汽流速度为【 D 】A. 8 m/sB. 122 m/sC. 161 m/sD. 255 m/s12.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。
汽轮机原理 第二章 汽轮机级内能量转换过程

2.1 蒸汽在喷嘴中的流动过程
Gn Gnc
2 k 1 2 k k n n k 1
Gn Gnc
An An
2 k 1 2k 0 0 k p0 0 n n k k 1
2 k k 1
k 1 k 1
m 0.05 ~ 0.30
反动级: 反动度 m 0.5 的级称反动级 复速级: 由固定的喷嘴、导叶和安装在同一叶轮上的两列动叶组成的 级称为复速级
第一节 汽轮机级的基本概念 纯冲动级 反动度 m 0 级称纯冲动级
1.3 级的类型和特点
特点:
①只在喷嘴中膨胀,在动叶中不膨 胀,转换过程
第二章 汽轮机级内能量转换过程
•第一节 汽轮机级的基本概念 •第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程
•第三节 级的轮周功率和轮周效率
•第四节 叶栅的气动特性 •第五节 级内损失和级的相对内效率
•第六节 级的热力设计原理
•第七节 扭叶片级
第二章 汽轮机级内能量转换过程
度 c 上升, p 下降,在某一截面上汽流速度 c=a , Ma=1 ,此状态叫临
界状态,此截面叫喉部。临界压力p1c,临界速度c1c。 临界压力p1c与滞止压力p00之比,叫临界压比ε
p1c 2 kk nc 0 ( ) 1 p0 k 1
nc
。
p0 c0
喉部 p1 p1c c1c Y 临界状态
一、蒸汽在喷嘴中的流动过程 蒸汽在喷嘴(静叶)中的流动过程的特点:
(1)蒸汽在喷嘴中把热能转换成动能,并获得一定的方向;
(2)喷嘴固定在汽缸上,是静止的,不对外做功,w=0。
第二节 蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程 (一)喷嘴出口汽流速度 由能量方程:
第二章 汽轮机的工作原理题库

2.喷嘴出口汽流速度的大小取决于喷嘴滞止理想比焓降的大小,与喷嘴进口蒸汽参数的无关。
T
3.喷嘴进口处蒸汽的压力温度越高,喷嘴出口汽流速度就越大。 F
4.喷嘴速度系数表示喷嘴出口的实际速度与理想速度之比。 T
5.由于喷嘴内存在损失,所以喷嘴的速度系数是一个小于 1 的值。 T
6.喷嘴的流量系数是通过喷嘴的实际流量与理想流量之比,该流量系数始终小于 1。 F
47.汽轮机的相对有效效率是衡量汽轮机中能量转换过程完善程度的指标之一。
F
48.汽轮发电机组的相对电效率反映了汽轮发电机组的工作完善程度. T
49.相对电效率反映了汽轮机中能量转换过程的完善程度。 F
50.多级汽轮机中,前级的余速动能都能被下一级利用。
F
51.汽轮机的自密封轴封系统,在任何工况下都不需要外界汽源。
参数有关
2.蒸汽在渐缩斜切喷嘴斜切部分膨胀的条件是( )
。B
A.喷嘴压力比小于等于临界压力比 B.喷嘴压力比小于临界压力比
C.喷嘴压力比大于临界压力比
D.喷嘴压力比等于临界压力比.
3.蒸汽在汽轮机级内流动过程中,能推动叶轮旋转,对外做功的力是(
)
。
A.轴向力
B.径向力
C.周向力
D.蒸汽压差
4.每千克蒸汽在级内所做的轮周功与该级的( )之比称为级的轮周效率。 A
7.对于一个给定的喷嘴和确定的蒸汽参数,通过喷嘴的临界流量只与蒸汽的初参数有关,而
与背压无关。
T
8.蒸汽在渐缩斜切喷嘴斜切部分膨胀的条件是背压小于临界压力。 T
9.喷嘴的极限压力就是蒸汽在渐缩斜切喷嘴斜切部分达到完全膨胀时出口截面上的最低压
力。
T
10.蒸汽在渐缩斜切喷嘴斜切部分膨胀的条件是喷嘴压力比小于等于临界压力比。 F
《汽轮机原理》习题及答案

《汽轮机原理》目录第一章汽轮机级的工作原理第二章多级汽轮机第三章汽轮机在变动工况下的工作第四章汽轮机的凝汽设备第五章汽轮机零件强度与振动第六章汽轮机调节模拟试题一模拟试题二参考答案第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题1.汽轮机的级是由______组成的。
【 C 】A. 隔板+喷嘴B. 汽缸+转子C. 喷嘴+动叶D. 主轴+叶轮2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时,则喷嘴的出口蒸汽流速C1【 A 】A. C1<C crB. C1 =C crC. C1>C crD. C1≤C cr3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力p cr时,蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,下列哪个说法是正确的?【 B 】A. 只要降低p1,即可获得更大的超音速汽流B. 可以获得超音速汽流,但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度C crD. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度C cr4.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的?【 D 】A. 靠背轮B. 轴封C. 支持轴承D. 推力轴承5.蒸汽流动过程中,能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是______。
【 C 】A. 轴向力B. 径向力C. 周向力D. 蒸汽压差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7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级,受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是:【 A 】A. 动叶顶部背弧处B. 动叶顶部内弧处C. 动叶根部背弧处D. 喷嘴背弧处8.降低部分进汽损失,可以采取下列哪个措施?【 D 】A. 加隔板汽封B. 减小轴向间隙C. 选择合适的反动度D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置9.火力发电厂汽轮机的主要任务是:【 B 】A. 将热能转化成电能B. 将热能转化成机械能C. 将电能转化成机械能D. 将机械能转化成电能10.在纯冲动式汽轮机级中,如果不考虑损失,蒸汽在动叶通道中【 C 】A. 相对速度增加B. 相对速度降低;C. 相对速度只改变方向,而大小不变D. 相对速度大小和方向都不变11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg,该级的反动度为0.187,则喷嘴出口的理想汽流速度为【D 】A. 8 m/sB. 122 m/sC. 161 m/sD. 255 m/s12.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。
汽轮机原理 多级汽轮机_2

■
——多级的理想焓降
■ 凝汽式汽轮机的重热系数约为0.04~0.08
4
■ 1)级效率越低,重热系数越大 ■ 2)级数越多,重热系数越大 ■ 3)初始状态的熵越大,重热系数越大 ■ 4)过热蒸汽的重热系数比湿蒸汽大 ■ 重热系数对效率的影响: ■ 1)多级的效率
■ 2)平均级效率
■ 因重热现象,多级的效率大于各级的平均效率
第二章 多级汽轮机
1、多级汽轮机的特点 2、进汽排汽损失和热力过程线 3、轴向推力及其平衡 4、轴封及其系统
1
■ 提高单级汽轮机功率: ■ (1)增大进汽量 ■ (2)增大有效比焓降 ■ 但遇到以下难题: ■ (1)如果比焓降很大,喷嘴出口汽流的马赫
数很大,流动损失很大 ■ (2)如果压力比很小,蒸汽比容变化大,则
循环热效率; ■ 重热现象可部分弥补级内损失,提高整机效率 ■ 单位功率造价低。
3
重热现象
■ 在h-s图上,随着熵增大,两条等压线间的理 想焓降也增大
■ 前一级的损失,引起后面级的理想焓降增大, 有效焓降也随着增大
■ 以上称作重热现象,可部分弥补级内损失 ■ 定义重热系数:
■
——单级的理想焓降之和
5
凝汽式汽轮机各段工作特点
6
■ 蒸汽在多级汽轮机中膨胀作功,压力和温度降 低、比容增大,导致沿蒸汽膨胀流程的通流面 积增大,使汽轮机通流部分结构和工作特征沿 蒸汽流程发生很大变化:
■ 蒸汽比容增大引起叶高增大; ■ 最佳速比把u和c1联系起来; ■ 直径增大,u增大,c1增大,级的焓降增大; ■ 温度减小,音速减小;焓降增大,流速增大;
流,将汽流动能转变为热能。 ■ 随压力降低,蒸汽比容增大,故对相同结构的汽封,
《汽轮机原理》计算题及答案

《汽轮机原理》计算题第一章 汽轮机级的工作原理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===∆ kg kJ h h h c /55.337025.13.336900*0=+=∆+=kg kJ 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)kg kJ h h h t t t /55.117325355.33701**=−=−=∆ kg kJ D P h i i /941000472.1227360036001=××==∆级的相对内效率:80.055.11794*==∆∆=t i ri h h η2.某冲动级级前压力p 0=0.35MPa ,级前温度t 0=169°C, 喷嘴后压力p 1=0.25MPa, 级后压力p 2=0.56MPa, 喷嘴理想焓降Δh n =47.4kJ/kg, 喷嘴损失Δh n t =3.21kJ/kg, 动叶理想焓降Δh b =13.4kJ/kg, 动叶损失Δhb t =1.34kJ/kg, 级的理想焓降Δht =60.8kJ/kg ,初始动能Δh c0=0,余速动能Δh c 2=2.09kJ/kg, 其他各种损失ΣΔh=2.05kJ/kg 。
汽轮机原理(第二章)

∵ 音速 a = KRT , 马赫数
c M , 顺流动方向 a
a ,c 。
∴ 轴封漏汽量计算以最后一个齿隙达临界和未达临 界两种情况讨论。 (1)最后一个齿隙未达临界
Gl '=Al
2 2 ( P -P 0 0 z )
ZP0
分析:
① Gl ' 与轴封前后压差、漏气面积 Al 及齿数
P2 —叶轮后压力
分析:
(1)当轮盘面积及前后压差较大时,Fz2 较大,
一般在轮盘上开平衡孔。 (2)部分进汽级,不进汽动叶也受压差 (Pd -P2) 的作用,再加上 (1 e)d mlb ( Pd P2 )这一项。
3 .作用在轴凸肩上的轴向推力 Fz3
Fz 3
d 4
2 2
d12 p x
i > 87%
m > 99%
g > 97%
六、相对电效率
el im g
e1 表示每1kg蒸汽的理想焓降转变成电能的份额
七、循环效率
t t = h h fw
式中
h —主蒸汽焓
h fw —锅炉给水焓
八、绝对电效率
a, e1 t i mg h h fw t i mg
ht2 和 ht2 哪个大?
ht2 ht2(为什么?)
因为在h—s图上,过热区的等 压线沿熵增方向是扩张型的。 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。
2 . 重热系数
h
j 1 4 j 1
1 .方向 一般是高压端→低压端 2 .大小 冲动式汽轮机可达40~80t 反动式汽轮机可达200~300t(为什么?) 注:只有作用在转动部分上才能产生轴向推力 3 .危害性 严重危及机组的运行安全
汽轮机原理(附课后题答案)

汽轮机原理第一章汽轮机的热力特性思考题答案1.什么是汽轮机的级?汽轮机的级可分为哪几类?各有何特点?解答:一列喷嘴叶栅和其后面相邻的一列动叶栅构成的基本作功单元称为汽轮机的级,它是蒸汽进行能量转换的基本单元。
根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点,可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。
各类级的特点:(1)纯冲动级:蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀,而在动叶栅中蒸汽不膨胀。
它仅利用冲击力来作功。
在这种级中:p1 = p2;Dhb =0;Ωm=0。
(2)反动级:蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行,一半在动叶中进行。
它的动叶栅中不仅存在冲击力,蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。
反动级的流动效率高于纯冲动级,但作功能力较小。
在这种级中:p1 > p2;Dhn≈Dhb≈0.5Dht;Ωm=0.5。
(3)带反动度的冲动级:蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行,只有一小部分在动叶栅中进行。
这种级兼有冲动级和反动级的特征,它的流动效率高于纯冲动级,作功能力高于反动级。
在这种级中:p1 > p2;Dhn >Dhb >0;Ωm=0.05~0.35。
(4)复速级:复速级有两列动叶,现代的复速级都带有一定的反动度,即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外,在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。
由于复速级采用了两列动叶栅,其作功能力要比单列冲动级大。
2.什么是冲击原理和反击原理?在什么情况下,动叶栅受反击力作用?解答:冲击原理:指当运动的流体受到物体阻碍时,对物体产生的冲击力,推动物体运动的作功原理。
流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大,则冲击力越大,所作的机械功愈大。
反击原理:指当原来静止的或运动速度较小的气体,在膨胀加速时所产生的一个与流动方向相反的作用力,称为反击力,推动物体运动的作功原理。
流道前后压差越大,膨胀加速越明显,则反击力越大,它所作的机械功愈大。
当动叶流道为渐缩形,且动叶流道前后存在一定的压差时,动叶栅受反击力作用。
第二章多级汽轮机

§ 2.3 汽轮机及其装置的评价指标
P 机械效率----汽轮机的轴端功率与汽轮机的内功 e 率之比,描述了轴承摩擦、主油泵等的功率损耗
m P e / P i
表示前面级的损失中被后面级利用了的小部分热量。
§2.1 多级汽轮机的优越性及其特点
需特别指出,重热只表明当各级有损失时,全机的效率要 比各级平均的效率好一些,而不是说有损失时全机的效率 比没有损失时全机的效率高。更不应从中简单地得出α越 大,全机效率越高的结论,这是因为口的提高是在各级存 在损失,各级效率降低的前提下实现的,重热现象的存在 仅仅是使多级汽轮机能回收其损失的一部分而已。
§2.1 多级汽轮机的优越性及其特点
总体来看沿蒸汽流程平均直径和叶片高度增大,反动度呈逐级增大势态。蒸 汽比容的减小,漏汽损失的相对比例呈逐级下降。叶片的增长,二次流损失呈 下降趋势,但叶型损失相对增大。对中间再热机组,漏汽及二次流损失较大, 加上调节级部分进汽,高压缸效率最低,中压缸的工况较好,故效率最高
§ 2.3 汽轮机及其装置的评价指标
汽轮机性能评价指标中有绝对效率和相对效率两种,以整机 理想焓降为基础的效率是相对效率,而以单位质量蒸汽在热力 循环中所吸收热量为基础的效率是绝对效率。 一、 汽轮机的相对内效率 汽轮机的相对内效率----有效比焓降与理想比焓降之比
himac i htmac 相应的,汽轮机的内功率 D0 htmac p i i G h mac pi 0 t i 3.6 式中, D0 和 G0 分别是以 t / h 和kg / s 为单位的进汽流量
§2.1 多级汽轮机的优越性及其特点
三、 多级汽轮机各级段的工作特点 (一)高压段 高压、高温,比容小,蒸汽容积流量小。由 连续性方程,为保证喷嘴有足够的出口高度,减 小叶高损失,喷嘴出口汽流方向角αl较小。一般 情况下,冲动式汽轮机的αl=11°~14°,反动 式汽轮机的αl=14°~20°。 在冲动汽轮机的高压段,级的反动度一般不 大。当动静叶根部间隙不吸汽也不漏汽时,根部 反动度Ωr较小,这样,虽然沿叶片高度从根部到 顶部的反动度不断增大,但由于高压段各级的叶 片高度总是较小的,因此,平均直径处的反动度 仍较小。
汽轮机原理-1-3

三、蒸汽作用在动叶上的作用力
¾蒸汽受力 v Fp
+
v Fb
=
mav
=
m cr2 − cv1 τ
= G(cv2
− cv1 )
¾叶片受力 −
v Fb
=
v Fp
− mav
=
v Fp
− m cr2 − cv1 τ
=
v Fp
+ G(cv1
− cv2 )
¾轮周力 Fu = G(c1 cosα1 + c2 cosα 2 )
¾按热力特性分类 ¾凝汽式 ¾背压式 ¾调节抽汽式 ¾抽汽背压式 ¾中间再热式 ¾混压式
汽轮机的分类
¾ 按主蒸汽压力分类 ¾ 低压: 0.12~1.5MPa ¾ 中压:2~4MPa ¾ 高压:6~10MPa ¾ 超高压:12~14MPa ¾ 亚临界压力:16~18MPa ¾ 超临界压力:>22.1MPa ¾ 超超临界压力:>32(27)MPa
6~10%﹐许多国家常用的单机功率为300~600兆瓦。
¾ 汽轮机发展方向
增大单机功率 提高热经济性
¾ 增大单机功率 ¾ 提高初参数,降低终参数 ¾ 采用一次中间再热 ¾ 采用燃汽—蒸汽联合循环 ¾ 采用集中控制 ¾ 发展核能电站汽轮机
汽轮机发展方向
三、汽轮机的分类
¾ A.按级数分 ¾ B.按工作原理分 ¾ C.按热力特性分 ¾D. 按进汽参数分 ¾E. 按汽流方向分 ¾ F.按用途分 ¾ G.按汽缸数目分 ¾ H.按工作状态分 ¾ I.按布置方式分
¾动叶的理想比焓降 ∆hb ¾动叶的滞止理想比焓降 ∆hb*
¾动叶出口的实际速度 w2
¾动叶速度系数 ψ = w2 / w2t
汽轮机的工作原理(2)

或
蒸汽对动叶片的总作用力Fb为:
Fb Fu2 Fz2
⒉ 轮周功率
• 概念:单位时间内蒸汽推动叶轮旋转所作 出的机械功称为轮周功率。 注意点:1kg蒸汽产生的轮周功Wu等于 级的轮周有效比焓降Δhu。 • 计算式
hnζ
1 2 1 2 2 * (c1t c1 ) c1t (1 2 ) (1 2 )hn 2 2
喷嘴损失与喷嘴理想焓降之比称为喷嘴能量损失系数,用 n 表示
n
hn
h
* n
1
2
• 影响速度系数的因素有:喷嘴高度、叶型、汽 道形状、表面粗糙度、前后压力等。 • 速度系数与叶高的关系曲线如下图:
2、级内能量转换过程:
具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时,首 先在静叶栅通道中得到膨胀加速,将蒸汽的热能转化为 高速汽流的动能,然后进入动叶通道,在其中改变方向 或者既改变方向同时又膨胀加速,推动叶轮旋转,将高 速汽流的动能转变为旋转机械能。
3、冲动级:
当汽流通过动叶通道时,由于受到动叶通道形状的限制 而弯曲被迫改变方向,因而产生离心力,离心力作用于叶 片上,被称为冲动力。这时蒸汽在汽轮机的级所作的机械 功等于蒸汽微团流进、流出动叶通道时其动能的变化量。 而这种级称为冲动级。
4、反动级:
当汽流通过动叶通道时,一方面要改变方向,同时还要 膨胀加速,前者会对叶片产生一个冲动力,后 者会对叶片 产生一个反作用力,即反动力。蒸汽通过这种级,两种力 同时作功。通常称这种级为反动级。
hb
二、级的反动度
蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想 焓降hb, 和在整个级的滞止理想焓 降ht* 之比,即
第二章 汽轮机的启动和停运

1)高压缸启动:
不带旁路 冷态(或热态)
中压调门,中压主汽门全开。 盘车至2900转/分,TV控制,GV全开 2900至3000转/分,GV控制,TV全开。
2)高、中压缸联合启动:
带旁路 冷态或热态
➢中压调门,中压主汽门全开; ➢TV: 盘车-2900转/分; ➢GV:2900—3000转/分 ➢启动曲线中负荷与中压缸进汽压力的配
冷态启动
启动 次数
100
每次寿 命损耗
0.018%
寿命 损耗
1.8%
温态启动
700
0.006%
4.2%
热态启动
3000
0.009%
27%
极热态启动
150
0.009%
1.35%
负荷阶跃
12000
0.001%
12%
机组总寿命损耗
46.35%
• 一)冷态启动曲线简介
• 基本内容 :主、再热蒸汽参数,转速, 负荷,金属温度冷态启动中随时间的变 化历程 。(推荐值)
冲转参数的选择
• 通用原则:主蒸汽温度高于汽轮机上缸 内壁金属温度(调节级后)50-100度, 过热度大于50度。
• 由冷态启动曲线获得。找出汽轮机上缸 内壁金属温度(调节级后)同一时刻对 应的主汽参数, 用作冲转参数,主汽温 度只许略高,不许低。
冲转主蒸汽温度不得低于金属 温度的原因:
• 开机最终是一个加热过程,如果主蒸汽 温度低于金属温度,转子表面先冷却 (拉应力)后加热,则多承受一次交变 热应力。
器门开 。
6)加负荷至额定值
• 随负荷增加逐渐关小再循环门 • 15%负荷,停排汽缸冷却水 • 负荷60-80%,投高加或随机组启动投高
汽轮机原理课件

3.按汽流方向分: 3.按汽流方向分: 按汽流方向分
轴流式汽轮机、 轴流式汽轮机、辐流式汽轮机
轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 轴流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次 ---排列,汽流方向的总趋势是轴向的,绝大多数汽轮 排列,汽流方向的总趋势是轴向的, 机都是轴流式汽轮机。 机都是轴流式汽轮机。轴流式多级汽轮机示意图 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 辐流式汽轮机----组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向 ---依次排列,汽流方向的总趋势是沿半径方向的。 依次排列,汽流方向的总趋势是沿半径方向的。辐 流式多级反动式汽轮机示意图
5.按进汽参数分: 5.按进汽参数分: 按进汽参数分
新蒸汽压力P 小于1.5MPa 新汽温度t 1.5MPa, 低压汽轮机 新蒸汽压力P0小于1.5MPa,新汽温度t0一般 小于400℃,容量范围≤ 400℃,容量范围 小于400℃,容量范围≤0.3~3MW 2.0~ 2. 中压汽轮机 P0为2.0~4.0MPa, t0=450 ℃, 3MW~12MW 6.0~ 3. 高压汽轮机 P0为6.0~10.0MPa, t0=540℃, 25MW~100MW 12.0~ 4. 超高压汽轮机 P0为12.0~14.0MPa, t0=540 ℃, 125~300MW 16.0~18.0MPa,典型参数 5. 亚临界汽轮机 P0为16.0~18.0MPa,典型参数 16.7MPa/538/538℃。 16.7MPa/538/538℃。300~600MW 新蒸汽压力大于22.2MPa 6. 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa , 350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 典型参数为24.2MPa/538/566℃ P0 ≥350MW典型参数为24.2MPa/538/566℃和 24.2/566/566℃ 7. 超超临界汽轮机 水的临界参数:22.115MPa, 水的临界参数: , 1.
第二章 汽轮机设备结构

第二章 汽轮机设备结构汽轮机由转动部分和静止部分组成。
静止部分包括气缸、隔板及轴承等部件;转动部分又称转子,包括动叶栅、主轴和叶轮(反动式汽轮机为转鼓)、联轴器。
此外还有汽封和盘车装置等部件。
转子的作用是汇集各级动叶栅上的旋转机械能,并将其传递给发电机。
第一节 动叶片叶片按用途可分为动叶片和静叶片两种。
动叶片安装在转子叶轮(冲动式汽轮机)或转鼓(反动式汽轮机)上,接受喷嘴叶栅射出的高速汽流,把蒸汽的动能转化为机械能,使转子旋转。
静叶片安装在隔板上或汽缸上,在反动式汽轮机中,起喷嘴作用;在速度级中,作导向叶由于各截面型线的连线连续发生扭转,从而具有良好的气动特性及强度,但制造工艺复杂,主要用于长叶片。
随着加工工艺的不断进步,变截面扭曲叶片正逐步用于短叶片。
在湿蒸汽区工作的叶片,为了提高其抗冲蚀能力,通常在叶片进口的背弧上采用强化措施,如镀铬、电火花强化、表面淬硬及贴焊硬质合金等。
(二)叶根部分叶根是将动叶片固定在叶轮(或转鼓)上的连接部分。
它应保证在任何运行条件下连接牢固,1、围带围带的主要作用是:①增加叶片刚性,改善叶片自振频率,以避开共振,从而提高了叶片的振动安全性;②减少气流产生的弯应力;③可使叶片构成封闭通道,并可装置汽封,减少叶2、拉筋拉筋的作用是增加叶片的刚性,以改善其振动特点。
拉筋为6~12mm的实心或空心金属圆杆,穿在叶型部分的拉筋孔中。
拉筋与叶片间可以采用焊接结构,也可采用松装结构(松装拉筋或阻尼拉筋)。
通常每级叶片上穿1~2圈拉筋,最多不超过3圈。
由于拉筋处于气流通道之中,增加了蒸汽流动损失,同时拉筋会削弱叶片的强度,一般在满足了叶片振动要求的情况下,应尽量避免采用拉筋,有的长叶片就设计成自由叶片。
二、叶片的受力分析叶片工作时的受力主要有:1)叶片、围带、拉筋产生的离心力。
离心力不仅在叶片的横截面产生离心拉应力,而且当离心力的作用线不通过承力面的形心时,还会产生离心弯应力。
离心拉应力和离心弯应力不随时间的变化而变化,属于静应力。
《汽轮机原理》习题及答案,复习

《汽轮机原理》目录第一章汽轮机级的工作原理第二章多级汽轮机第三章汽轮机在变动工况下的工作第四章汽轮机的凝汽设备第五章汽轮机零件强度与振动第六章汽轮机调节模拟试题一模拟试题二参考答案第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题1.汽轮机的级是由______组成的。
【C 】A. 隔板+喷嘴B. 汽缸+转子C. 喷嘴+动叶D. 主轴+叶轮2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时,则喷嘴的出口蒸汽流速C1【A 】A. C1<C crB. C1 =C crC. C1>C crD. C1≤C cr3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力p cr时,蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,下列哪个说法是正确的?【B 】A. 只要降低p1,即可获得更大的超音速汽流B. 可以获得超音速汽流,但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度C crD. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度C cr4.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的?【D 】A. 靠背轮B. 轴封C. 支持轴承D. 推力轴承5.蒸汽流动过程中,能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是______。
【C 】A. 轴向力B. 径向力C. 周向力D. 蒸汽压差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7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级,受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是:【A 】A. 动叶顶部背弧处B. 动叶顶部内弧处C. 动叶根部背弧处D. 喷嘴背弧处8.降低部分进汽损失,可以采取下列哪个措施?【D 】A. 加隔板汽封B. 减小轴向间隙C. 选择合适的反动度D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置9.火力发电厂汽轮机的主要任务是:【B 】A. 将热能转化成电能B. 将热能转化成机械能C. 将电能转化成机械能D. 将机械能转化成电能10.在纯冲动式汽轮机级中,如果不考虑损失,蒸汽在动叶通道中【C 】A. 相对速度增加B. 相对速度降低;C. 相对速度只改变方向,而大小不变D. 相对速度大小和方向都不变11.已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg,该级的反动度为0.187,则喷嘴出口的理想汽流速度为【D 】A. 8 m/sB. 122 m/sC. 161 m/sD. 255 m/s12.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。
多级汽轮机的工作原理解析

减少损失的方法: 可将排汽缸做成具有扩压作用,利用乏汽本身动能来补偿排汽管中的压力降; 安装导流板来减少流动阻力。
多级汽轮机的进汽机构的节流损失和排汽管损失热力过程线
Ht ——没有节流损失,汽 轮机的理想焓降
H t—' —有节流损失,汽轮 机理想焓降
3)级的焓降明显增大,焓降的变化大。
4)各级的效率较低,特别是最后几级,效率降低更多:
①级内损失有喷嘴损失、动叶损失、余速损失、漏汽损失、叶轮摩擦损失等。
②蒸汽容积流量大,而通流面积受到一定限制,余速损失较大。
③低压级段处于湿蒸汽区,存在湿汽损失,且越往后湿汽损失越大。
④低压级的叶片搞,漏汽间隙所占比例小,同时蒸汽比容很大,漏汽损失很 小;
2、低压段:
1)喷嘴出口汽流角α1较大; 2)反动度较大;
原因:
a.叶高很大,为保证叶片根部不出现负反动度,导致平均直径处的反 动度较大;
b.焓降较大,为避免喷嘴出口汽流速度超过临界速度过多,尽可能利用 减缩喷嘴斜切部分的膨胀,要求蒸汽在喷嘴中的焓降不能过多,只有增 大级的反动度,导致动叶焓降增大;
③多级汽轮机的多数级是在非临界状态下工作的,这使得在工况变动时 级的相对内效率变化较小;
④由于各级的焓降较小,在速比一定时,级的圆周速度和平均直径也较 小,在容积流量不变的条件下,使得喷嘴和动叶的高度增大,叶高损 失减小;若采用部分进汽,则部分进汽度增大,部分进汽损失减小, 从而使得汽轮机的相对内效率提高;
进汽机构的压力降:p 0.03 ~ 0.05p0
影响因此: 其大小与汽流速度、阀门型式、门芯型线及汽室形状等因此有关。
减少损失的方法: 为减少进汽机构节流损失,一般需限制通过自动主汽阀和调节汽阀的流速, 流速不超过40~60m/s,并选用流动性能好的阀门结构。
汽轮机第二章

p1
1c12
2
p2
2 2 c2
2
0 p2
两边同除以
1c12 2
,则有:
ex
2
2.蒸汽在排汽管中的热力过程
一排汽管有扩压作用,蒸汽速度的部分变为 压力头,进入凝汽器的压力p2‘高于p1,热力过 程近似1-3线,阻力系数λ为负值;图2-6 二蒸汽在排汽管中有较大的损失,凝汽 压力 p2’’低于p1,其热力过程曲线以1-4线表示,阻力 系数λ为正值;图2-6 三是最末级级后压力等于凝汽器压力,阻力 系数λ为0。图2-6
静压恢复系数
能量损失系数
ex
p2 p1 2 1c1 2 2 1c1 2
p2 p1 1 2 2 1c1 1c1 2 2
ex ex 1
当排汽管进口汽流M>0.3时,就必须考虑其压缩性, 但仍然有: ex ex ex 1 ex
三、多级汽轮机各级段的工作特点 (一)高压段 蒸汽压力、温度很高,比容较小,蒸汽容积流 量较小,通流面积也较小。各级比焓降的变化也 不大。漏汽损失、叶轮摩擦损失及叶高损失较大, 各级的效率相对较低。
(二)低压段 容积流量很大,通流面积大,反动度明显增 大,叶轮直径较大,余速损失大,漏汽损失和 叶轮摩擦损失小,无部分进汽损失。由于湿汽 损失很大,使效率降低,特别是最后几级效率 降低更多。
himac htmac
各级平均的相对内效率:
ave ri
himac ht , j
汽轮机原理-第二章

第二章多级汽轮机随着对电力需求的日益增长,对汽轮机的要求也越来越高,不仅要求汽轮机有更大的单机容量,而且要有更高的经济性。
为提高汽轮机的经济性,除应努力减小汽轮机内的各种损失外,还应努力提高蒸汽的初参数和降低背压,以提高循环热效率;为提高汽轮机的单机功率,除应增大汽轮机的进汽量外,还应增大蒸汽在汽轮机内的比焓降。
可以看出,这两方面的共同要求是增大蒸汽在汽轮机内的比焓降。
如果一个比较大的比焓降只在单级内加以利用,其结果将是:要么因为级的最佳速度比大大偏离最佳值而使效率显著降低;要么因为蒸汽的容积流量急骤增大,要求有相当大的级的直径和叶片高度,这在制造上是无法实现的。
因此,为保证汽轮机有较高的效率和较大的单机功率,就必须将汽轮机设计成多级汽轮机。
在多级汽轮机中每个级只承担部分比焓降,使很大的比焓降逐级有效地加以利用。
本章将讨论由单级组成多级汽轮机后的一些问题,如蒸汽的进、排汽损失,轴向推力,以及轴封系统等。
第一节多级汽轮机的优越性及其特点一、多级汽轮机的优点(1)在全机总比焓降一定时,每个级的比焓降较小,每级都可在材料强度允许的条件下,设计在最佳速度比附近工作,使级效率较高;(2)除级后有抽汽口,或进汽度改变较大等特殊情况外,多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下一级所利用,提高了级的效率;(3)多级汽轮机的大多数级可在不超临界的条件下工作,使喷嘴和动叶在工况变动条件下仍保持一定的效率。
同时,由于各级的比焓降较小,速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小,根据连续性方程可知,在容积流量相同的条件下,更使得喷嘴和动叶的出口高度增大,减小了叶高损失,或使得部分进汽度增大,减小了部分进汽损失,这都有利于级效率的提高;(4)与单级汽轮机相比,多级汽轮机的比焓降增大很多,相应地进汽参数大大提高,排汽压力也可显著降低,同时,由于是多级,还可采用回热循环和中间再热循环,这些都使循环热效率大大提高;(5)由于重热现象的存在,多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级利用,使全机效率提高。
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二、冲动式汽轮机的轴向推力及计算 1 .作用在动叶上的轴向推力(图2—11)
Fz1 G c1 sin 1 c2 sin 2 d mlb m p0 p2
第二章 多级汽轮机
为何要采用多级汽轮机? 从
xa u u ca 2h*t
分析
结论:多级汽轮机即可保证每一级在(xa) op 下工作(效率高),又可使
h
* t
t (功率大)
例如:湖南益阳电厂 N 300 16.7 / 537 / 537
图2-1
300MW汽轮机汽缸及连接
高压缸:12级+1单列调节级 共36级 中压缸:9级 低压缸:14级
注:再热机组还有冷、热再热管道及 再热器阻力损失。
3 .排汽阻力损失(图2—8) (1)以焓降表示
´
H t c H t H t
(2)以压降表示
P P (0.02~0.06)P c =P c´ c = c
(3)降低排汽阻力损失的措施 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。
p — 平衡活塞两侧的压力差 。
2 .在叶轮上开平衡孔 常在前后压差较大的高中压级叶轮上开5或7 个平衡孔(为什么是单数?)。 例如: 国产125MW机组高中压缸各级均开7个 50 的平衡孔;国产200MW机组第2~12级叶轮均开5个
50 的平衡孔。
3 .汽缸采用反向流动布置
Gl l Gl '
l
查图2—15确定
若为平齿轴封,还应乘以 一个大于1的系数。
则
Gl l Kl Gl '
Kl 查图2—16确定
三、轴封系统 1 .轴封系统的组成 由轴封装置和与之相连接的管道和附属设备组成。
2 .轴封系统的作用 (1)防止高压端蒸汽外漏 (2)防止低压端空气漏入汽缸 (3)汽轮机启动时,向轴封供汽,迅速建立凝汽器真空。 (4)回收轴封漏汽的工质和热量 3 .轴封系统的特点 (1)轴封分段设置,各段间有环形腔室 。 (图2—17 、2—18)
通过管道将漏到腔室中的蒸汽疏走或向腔室中送汽。
(2)轴封设置供汽源 密封作用 作用
冷却轴端作用
4 .轴封系统实例(图2—19)
2 .轴向推力的组成 (1)作用在动叶上的轴向推力 (2)作用在转鼓锥形面上的推力 (3)作用在转子阶梯上的轴向推力 四、轴向推力的平衡方法
1 .采用平衡活塞
(1)原理(图2—12)
将转子高压轴封第一段轴封直径加大,使其产生 平衡活塞作用。
Px ﹤P 1
缺点: 漏汽环形面积增大,漏汽量加大。一般 用于中小型机组,但目前300MW及以上反动 式汽轮机广泛采用(高压、中压、低压平衡 活塞)。 (2)计算 2 Fz d 2 d12 p 4 式中 d1、d 2 — 分别为平衡活塞作用面 上的内径和外径;
P2 —叶轮后压力
分析:
(1)当轮盘面积及前后压差较大时,Fz2 较大,
一般在轮盘上开平衡孔。 (2)部分进汽级,不进汽动叶也受压差 (Pd -P2) 的作用,再加上 (1 e)d mlb ( Pd P2 )这一项。
3 .作用在轴凸肩上的轴向推力 Fz3
Fz 3
d 4
2 2
d12 p x
式 D0 —汽轮机进汽量,kg/h 中 三、内功率
D0 i D0 t i Pi Pt i 3600 3600
四、轴功 率
D0 H t i m Pax Pi m 3600
式中
m —机械效率
Pm —为克服轴承摩擦阻力、带动主轴泵、
调速器等消耗的能量。
Pm P i P ax
Z 有关。
② 在
P0、Pz 一定时,Al 或 Z Gl 。
P0 0 Gl '=Al Z+1.25
(2)最后一片齿隙达临界
。
(3)临界状态的判别
当 当
Pz P0
0.82 Z 1.25
时,最末齿隙达临界
Pz P0
0.82 时,最末齿隙亚临界 Z 1.25
(4)漏汽量的修正 为什么要修正? 因为上述推导中作了一些假定,例如将轴封当作 渐缩喷嘴,且没有考虑其具体形状,所以应进行 修正,引入流量系数 l ,则
式中 d1、d 2 — 对应计算面上的内径和 外径; p x — 对应计算面上的静压力 。
Fz3 一般很小
任一级总轴向推力 整台汽轮机轴向推力
Fz =Fz1 +Fz2 +Fz3
F =F +F +F
z z1 z2
z3
三、反动式汽轮机的轴向推力
1 .反动式汽轮机转子为鼓式转子,无叶轮, 叶片直接装在转鼓上。(为什么?)
pc -凝汽器压力。
图2-6 汽轮机蒸汽系统
1 .进汽机构阻力损失 (图2—7)
(1)以焓降表示
H t 0 H t H t
(2)以压降表示
P (0.03~0.05)P 0 =P 0 P 0´= 0
2 .连通管的压力损失
P (0.02~0.03)P s =P s P s ´= s
ht2 和 ht2 哪个大?
ht2 ht2(为什么?)
因为在h—s图上,过热区的等 压线沿熵增方向是扩张型的。 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。
2 . 重热系数
h
j 1 4 j 1
i
—整台汽轮机的实际焓降
二、 多级汽轮机的优点 1.功率大 2.效率高 3.单位功率投资省 缺点: 结构复杂,总造价高,且存在一些附 加损失 (漏汽损失大,湿汽损失)。
三、多级汽轮机各级段的工作特点 1. 高压段 2 .中压段 3 .低压段
四、重热现象和重热系数 1 .重热现象 以四级组成的多级汽轮机 为例进行说明,其热力过 程线(图2—5):
Dr hr hr q d h0 h fw D0 式中 Dr 再热蒸汽量; 再热器出口蒸汽焓; hr hr 再热器进口蒸汽焓。
q即可进行同类型机组的比较,也可进行不同类 型机组的比较。
§2—3 多级汽轮机的轴向推力及平衡
一、轴向推力的概念
高中压缸对称反向布置,低压缸对称反向分流 布置(如国产300MW及600MW机组)。 4 .采用推力轴承 轴向推力经过上述平衡后,剩余的不平衡轴向 推力由推力轴承承担。 推力盘 推力轴承结构 推力瓦块 非工作瓦块 工作瓦块
§2—4轴封及其系统
一、汽封的种类与作用 1 .汽封的种类 (1)按位置分 通流部分汽封 汽封 隔板汽封 轴端汽封(轴封)
增大是以损失为前提的。
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,所以应说, 率就越低。
越大,汽轮机的内效
五、进汽阻力损失和排汽阻力损失
p0 -主汽阀前蒸汽压力; -调节汽阀后蒸汽压力; p0 p s -高压缸排汽压力;
p s -低压缸进汽压力; -低压缸末级动叶后压力; pc
分析: (1)对冲动级,轴向分速改变不大,第一项可略去。 (2)对部分进汽级, Fz1 ' eFz1 (3)对复速级,为两列动叶轴向力之和。 2
.
叶轮轮面两侧压差产生的轴向推力 Fz2
2 Fz2 ( [ d m -lb) d 2( ] Pd -P2) 4
式中 Pd —叶轮前压力
i > 87%
m > 99%
g > 97%
六、相对电效率
el im g
e1 表示每1kg蒸汽的理想焓降转变成电能的份额
七、循环效率
t t = h h fw
式中
h —主蒸汽焓
h fw —锅炉给水焓
八、绝对电效率
a, e1 t i mg h h fw t i mg
4 .多级汽轮机的热力过程线(图2—9)
§2—2 汽轮机及其装置的评价指标
一、汽轮机的相对内效率
i i t
效率
相对效率:输入能量以全机的理 想焓降计算。 绝对效率:输入能量以整个循环中 1kg蒸汽在锅炉里吸收热量计算。
图2-10 汽轮机发电机组
二、理想功率
D0 t Pt 3600
(2)按结构型式分 曲径式
汽封
碳精式 水封式
2 .轴封装置的作用 (1)高压端防止蒸汽外漏 (2)低压端防止空气漏入汽缸
二、齿形曲径轴封(齿形轴封)
1 .种类(图2—13)
2 .工作原理(图2—14)
c 常数 (芬诺曲线,即等流量曲线)
3 .轴封漏汽量计算 将轴封的每个齿隙看作一个渐缩喷嘴,则若出现临 界,只有最后一个齿隙。
Pax Pm m 1 Pi Pi
分析:
m 越高。 (1)对同一机组,负荷越大,
(2)对不同机组,容量越大, m 越高。
五、电机功率
Pe1 =Pax g D0 t i m g 3600
式中 g —发电机效率,因发电机存在冷却介质 的摩擦、铜损(线圈发热)、铁损(铁芯涡 流发热) 。 注:对国产125MW机组以上的机组: .
a, e1 表示每kg蒸汽热量最终转变成电能的份额。
九、汽耗率
d D0 Pe1
d表示每生产1kW•h电能所消耗的蒸汽量。 汽耗率仅能进行同类型同参数机组的经济性比较, 不适用于不同类型机组的经济性比较。