《汽轮机原理》习题及答案

《汽轮机原理》一、单项选择题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9.在多级汽轮机中重热系数越大，说明【A 】A. 各级的损失越大 B. 机械损失越大C. 轴封漏汽损失越大D. 排汽阻力损失越大1.并列运行的机组，同步器的作用是【C 】A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压C. 改变汽轮机功率D. 减小机组振动5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D）。

A.余速利用系数降低 B.级内损失增大C.进排汽损失增大D.重热系数降低19.关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：【C 】A．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关D. 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关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。

【B 】A. P1＜P2B. P1＞P2C. P1＝P2D. P1=0.5P26.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓【C 】A. 增大B. 减小C. 保持不变 D. 以上变化都有可能14.对于汽轮机的动态特性，下列哪些说法是正确的？【D 】A. 转速调节过程中，动态最大转速可以大于危急保安器动作转速B. 调节系统迟缓的存在，使动态超调量减小C. 速度变动率δ越小，过渡时间越短D. 机组功率越大，甩负荷后超速的可能性越大27.在反动级中，下列哪种说法正确【C 】A. 蒸汽在喷嘴中理想焓降为零 B. 蒸汽在动叶中理想焓降为零C. 蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D. 蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是【D 】A. 纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是【A 】A. 喷嘴后压力小于临界压力 B. 喷嘴后压力等于临界压力C. 喷嘴后压力大于临界压力D. 喷嘴后压力大于喷嘴前压力12.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8.评价汽轮机热功转换效率的指标为【C 】A. 循环热效率 B. 汽耗率C. 汽轮机相对内效率D. 汽轮机绝对内效率13.在其它条件不变的情况下，冷却水量越大，则【A 】A. 凝汽器的真空度越高B. 凝汽器的真空度越低C. 机组的效率越高D. 机组的发电量越多4.两台额定功率相同的并网运行机组A, B所带的负荷相同，机组A的速度变动率小于机组B的速度变动率，当电网周波下降时，两台机组一次调频后所带功率为P A和P B，则【C 】A. P A＝P BB. P A＜P BC. P A＞P BD. 无法确定二、填空题4.汽轮机的外部损失主要有机械损失和轴封损失。

1.压力反动度是指喷嘴后与级后蒸汽压力之差和级前与级后压力之差之比。

1.滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力滑动，主汽温度基本不变。

3．背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降增大，反动度降低。

5．喷射式抽汽器由于采用的工质不同，又分为射汽抽汽器和射水抽汽器两种。

1.汽轮机级内漏汽主要发生在隔板和动叶顶部。

6.汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为相对效率以整个循环中加给1kg蒸汽的热量为基准来衡量的效率为绝对效率。

8.若应用汽耗率和热耗率来评价汽轮机经济性，对于不同初参数的机组，一般采用热耗率评价机组经济性。

4.汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失少，效率高。

1.抽汽器有射汽抽汽器、射水抽汽器和水环式真空泵三种型式。

3.部分进汽损失包括 鼓风 损失和 斥汽 损失。

2.叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。

3.凝汽式汽轮机中间级，流量变化时级的理想比焓降 不变 ，反动度 不变 。

背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大 ，反动度 降低 。

5.两种配汽方式，汽轮机带高负荷时，宜采用 喷嘴配汽 ，低负荷时宜采用 节流配汽 。

3.相同条件下，冬季与夏季相比，凝汽器效果较好的是 冬季 。

三、计算题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) kg kJ kg J c h c /25.1/12502200===∆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：kg kJ h h h n t /326094.6325311=+=∆+=ξ (3) kg kJ h h h t t t /55.117325355.33701**=-=-=∆kgkJ D P h i i /941000472.1227360036001=⨯⨯==∆ 级的相对内效率：80.055.11794*==∆∆=t i ri h h η6．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。

已知该级蒸汽流量5.9=G kg/s ，平均直径6.1=m d m ，动叶高度370=b l mm ，叶轮轮毂直径6.0=d m ，轴端轴封直径42.0=l d m ，喷嘴后的蒸汽压力007.01=p MPa ，动叶后的蒸汽压力0046.02=p MPa 。

根据级的计算，已知其速度三角形为：3601=c m/s ，︒=201α，︒=511β，1581=w m/s ，︒+=1012αβ，3272=w m/s 。

解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：)()sin sin (2122111p p e l d w w G F b b Z -⋅⋅⋅⋅+⋅-⋅=πββ=610)0046.0007.0(37.06.1)30sin 32751sin 158(5.9⨯-⨯⋅⋅+︒⋅-︒⨯⨯π=4074（N ）（2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似1p p d =）： )]()[(421222p p d l d F b b Z ---=π=62210)0046.0007.0(]6.0)37.06.1[(4⨯-⨯--π =2173（N ）（3)蒸汽作用在轴封上的作用力：6223100046.0)(4⨯⨯--=l Z d d F π3.663100046.0)42.06.0(4622-=⨯⨯--=π（N ）故总的轴向推力为：55843.66321734074321=-+=++=Z Z Z Z F F F F （N ） 5．已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg ，初始动能1.8 kJ/kg ，反动度0.04，喷嘴速度系数ϕ= 0.96，动叶速度系数ψ= 0.96，圆周速度为171.8 m/s ，喷嘴出口角α 1 = 15°，动叶出口角β2 =β1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s 。

求：（1）喷嘴出口相对速度？ （2）动叶出口相对速度？（3）轮周功率？解：(1) 3.84=∆t h kJ/kg ，8.10=∆c h kJ/kg ，04.0=Ωm ，u = 171.8 m/s1.868.13.840*=+=∆+∆=∆c t t h h h kJ/kg5.390)1(2*1=∆Ω-=t m h c ϕ m/s喷嘴出口相对速度:9.228cos 2112211=-+=αuc u c w m/s 011112.26sin arcsin =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w c αβ(2) 动叶出口相对速度:2.243221*2=+∆Ω=w h w t m ψ m/s(3) 00122.233=-=ββ 轮周功率:()()kW 66.3391000/2.23cos 7.2242.26cos 9.2288.1718.4cos cos 002211=+⨯⨯=+⋅=ββw w u G P u3．某反动级理想焓降Δh t =62.1kJ/kg ，初始动能Δh c0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s ，若喷嘴损失Δh n ζ=5.6kJ/kg, 动叶损失Δh b ζ=3.4kJ/kg ，余速损失Δh c2=3.5kJ/kg ，余速利用系数μ1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。

解：级的轮周有效焓降Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2=62.1+1.8－5.6－3.4－3.5=51.4kJ/kg轮周功率Pu=G ×Δhu=4.8×51.4=246.7kW轮周效率ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7%4．某级蒸汽的理想焓降为Δh t = 76 kJ/kg ，蒸汽进入喷嘴的初速度为 c 0 = 70 m/s ，喷嘴出口方向角α1 =18°，反动度为Ωm = 0.2，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为d m = 1080 mm ，转速n = 3000 r/min ，喷嘴的速度系数ϕ = 0.95，动叶的速度系数ψ = 0.94，求：(1) 动叶出口汽流的绝对速度c 2(2) 动叶出口汽流的方向角α2(3) 绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。

解：220*c h h t t +∆=∆=76 + 0.5×702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg =⨯⨯-⨯⨯=∆Ω-==100045.78)2.01(295.0)1(2*11t m t h c c ϕϕ336.57 m/s=⨯⨯=⋅=60300008.114.360nd u m π169.56 m/s=⨯⨯⨯-+=-+=022********cos 56.16957.336256.16957.336cos 2αu c u c w 182.97 m/s00111164.3497.18218sin 57.336arcsin sin arcsin =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w c αβ664.346012-=-=ββ=28.64o=∆Ω=∆*t m b h h 0.2×78.45=15.69 kJ/kg221297.182100069.15294.02+⨯⨯=+∆=w h w b ψ=239.39 m/s =⨯⨯⨯-+=-+=022********.28cos 56.16939.239256.16939.239cos 2βu w u w c 121.69 m/s=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=69.12164.28sin 39.239arcsin sin arcsin 2222c w βα70.54° 动叶进出口蒸汽的速度三角形10．已知某级G=30Kg/s ，c 0=0.0，w 1=158m/s ，c 1=293m/s ，w 2=157m/s ，c 2=62.5m/s ，轴向排汽(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为ϕ=0.95，ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。