汽轮机计算题

1. 某级平均直径dm ＝883mm, 设计流量D ＝597t/h ，级前压力 P0＝5.49MPa, 温度

t0=417℃，级后压力p2=2.35MPa, 级的平均反动度 0.296m Ω=,上级可被余速利用的部分，喷管出汽角011151'α=，速度系数0.97φ=，流量系数0.97n μ=，全周进汽，试计算喷嘴出口的高度。

解：根据h-s 图，由p0,t0,以及

233.5

c h ∆=kj/kg, 计算得滞止焓h0*=3264：得到p0*=6.08Mpa, 在h-s 图作等熵线，级的理想焓降t

h ∆*==227kJ/kg

喷嘴焓降

160

)1(=∆Ω-=∆t m n h h kJ/kg

根据h-s 图，查的喷嘴出口的蒸汽压力为p1=3.1MPa 喷嘴前后的压力比为：51.0*1

==o

n p p ε 过热蒸汽临界比546.0=cr ε

压力比小于过热蒸汽的临界压力比，为超临界流动。

计算得到MPa p P cr cr 32.3*

0==ε

h-s 图上，等熵线上，查的kg

m v kg kJ h cr cr /308.0/3090==

计算:

计算得到临界速度：590)(2*0=-=cr cr h h c m/s

临界面积：()22326.359097.008.0*597546.0cm c Gv A cr n cr cr n =⨯⨯==

μ 高度()()cm d A l m cr

n cr

n 08.4sin 1

==

απ

解：喷嘴出口速度：

t b gb b h c ∆Ω-Ω-Ω-=)'1(21φ=687.6m/s

圆周速度：

11c x u ==0.24*687.6=165m/s

相对速度：

1122

11cos 2αuc u c w -+==530m/s

1

111cos cos w u

c -=

αβ, 1β=21°

得：︒-=2*12ββ=19°

2122w h w t b t +∆Ω==530m/s

根据b Ω，t w 2查得动叶速度系数b ϕ=0.873（图2-16）

t 22w w ϕ==462.7m/s

C 2=312.5m/s

2

*

22*2

cos cos c u w -=

βα, *

2α=29° ︒-=6*

2'1αα=23°

2

2t 12'c h c t gb +∆Ω==328.8m/s

查得导叶速度系数gb ϕ=0.902（图2-16）

'11't gb c c φ==296.6m/s

'cos '2'11221'1αuc u c w -+==160m/s

'

'cos ''cos 1111w u

c -=

αβ, '1β=48°

︒-=14''*12ββ=34°

2

12''2'w h w t b t +∆Ω==189.9m/s

查得动叶速度系数'b ϕ=0.921（图2-16）

't 2''2w w b ϕ==174.9m/s

计算得：c2’=104m/s

*2'α=102°

轮周效率：74.0=∆=

t

ul

u h p η 轮周功率Pu=19388kW

3. 喷嘴前蒸气压力 P0＝2.8MPa, 温度t0=400℃，喷嘴后压力p1=1.95MPa, 温度t1=350℃

喷管出汽角0

114α=，后压力p2=1.85MPa, 温度t2=345℃，某级平均直径dm ＝1.3m,转速3000r/min ，蒸气初速忽略不计。计算喷嘴和动叶的速度系数φϕ

。

解：

（1） 根据h-s 图，查得焓值：

喷嘴前蒸汽的焓值为：h0＝3235.8kJ/kg. 喷嘴出口实际点的焓值：h1＝3139.7kJ/kg. 喷嘴出口理想点的焓值：h1t ＝3132.0kJ/kg.

计算得到：8.10310=-=∆t n h h h kJ/kg.

7.711=-=∆t n h h h ξ kJ/kg.

喷嘴速度系数：962.01=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆-=n

n h

h ξ

φ

（2） 圆周速度 2

.20460

==

n

d u m πm/s

3

.4388.103296.021=⨯=∆=n h c φm/s

=245.2m/s

由p2,t2以及喷嘴出口状态点作等熵线交p2线,得到:

h2=3130.65kj/kg h2t=3125.163kj/kg

动叶进口滞止焓h1*=3169.76kj/kg 计算得到：

6

.44**21=-=∆t b h h h kJ/kg.

49

.522=-=∆t b h h h ξ kJ/kg.

动叶速度系数：

936.01=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆-=b

b h

h ξ

ϕ

4. 机组某纯冲动级，喷嘴出口蒸气的速度c1=766.8m/s ，喷嘴出汽角0

120α=，动叶圆周速度365.76m/s ，若动叶进出口角度相等，喷嘴和动叶的速度系数0.96,0.8

φϕ==，

蒸气流量D ＝1.2kg/s,

求：1)蒸气进入动叶的相对速度和相对角度；

2）蒸气作用在叶片上的切向力； 3）级的轮周效率和轮周功率 解：

纯冲动级

1*2ββ=

12w w ϕ=

2.441cos 21122

11=-+=αuc u c w m/s

8042

.0cos cos 1

111=-=

w u

c αβ

1β=36.46o

()1

2211*cos cos ββw w G F u +==766.4N

轮周功率

u

F P u u ==280.3kw

轮周效率732.02/22

.1/10003.2801*

=⨯=∆=

t t ul u c h p η

5.机组某中间级反动度0.04m Ω=，速度比x1=0.44，级内蒸气的理想焓降84.5t h ∆=kj/kg ，喷管出汽角01

14α=，动叶出汽角有关系*0213,ββ=-蒸气流量G=4.8kg/s ，上级可被余速

利用的部分2 2.5c h ∆=kj/kg ，假设离开该级的气流动能被下级利用一半，喷嘴速度系数

0.96,0.8

φϕ==，试求该级的轮周效率和轮周功率。

解：t c c 11ϕ==389.6m/s