重庆大学汽轮机原理网上思考题答案

1、《汽轮机原理》课程的内容包括汽轮机的工作原理、变工况特性、强度与振动、调节系统以及凝汽设备。

学完本课程后能运用汽轮机的基础理论，进行汽轮机通流部分热力核算、机组变工况特性分析、经济性分析、主要零部件的强度和振动分析以及调节系统的工作特性分析等。

立足：使用、设计和研究；学习：课堂+资料+习题2．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：主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。

还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

按做功原理可以可以分为冲动式和反动式汽轮机；按热力过程特性可以分为凝汽式、背压式、调整抽气式和中间再热式汽轮机。

型号表示为三部分：第一部分有汉语拼音表示汽轮机的形式，数字表示汽轮机的容量，即汽轮机的额定功率；第二部分由斜线分隔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的序号。

3、研究汽轮机原理要用到的基本假设与基本方程：级内蒸汽流动是一维稳定等熵流动，蒸汽品位高，满足连续流动方程，叶栅曲面合理；Gv=cA，vdp+cdc=0,h0+c02/2=h1t+c1t2/2; 对理论计算的结果必须根据实际情况乘以一个比例系数进行修正，比例系数有实验确定。

4、级的组成：汽轮机的级由喷嘴叶珊和与它相配合的动叶珊组成。

喷嘴叶珊是由一系列安装在隔板体上的喷嘴叶片构成，又称静叶珊。

动叶珊是由一系列安装在叶轮外缘上的动叶片构成。

工作原理：当蒸汽通过汽轮机时，首先在喷嘴叶珊中将热能转化为动能，然后在动叶珊中将其动能转变为机械能，使得叶轮和轴转动，从而完成汽轮机利用蒸汽热能做功的任务。

5．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？汽轮机的动静部分之间的间隙：轴向间隙，径向间隙。

为了减少叶顶漏气损失和缩短机组轴向长度，开式轴向长度越小越好，从经济和安全的角度考虑一般取1.5-2.0mm；为了减少动叶顶部漏气，一般在动叶顶部设置径向汽封，一般取0.5-1.5mm，当叶高较大，取较大值。

6、Gt=Anρ1t√[2k/(k-1)]p0*ρ0*[ε2/k n-ε(k+1)/k n]特点：（1）当喷嘴前后压力相等时，无气流过，流量变位0；⑵随着喷嘴前后压力比的减小，压差增大，通过喷嘴的流量增加，当其等于临界压力比是，流量最大，为临界流量。

⑶当喷嘴前后压力比小于临界压力比时，流量始终维持临界压力比不变。

彭台门系数：是通过喷嘴的流量与同一出参数下临界流量之比。

作用：可以利用彭台门系数可以不必先考虑流态，直接算出流过喷嘴的流量。

7、喷嘴出口速度c1与水平夹角a1,相对速度w1水平夹角动叶进出口速度三角角β1，圆周速度u,动叶出口分别改为c2、w2、β2，计算可以由进出口的能量方程式和正弦余弦定理来确定，目的是为了分析蒸汽的动能到叶轮机械能的转换问题8、（1）反动度是动叶的理想比焓降与级的滞止理想比焓降的比值。

（2）根据反动度可以将汽轮机分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

（3）级的轮周效率与速比间的图形关系：（4）冲动式的级，气流只在喷嘴中膨胀增速，在动叶栅中只改变方向，理想情况下没有焓降；反动式的级，气流则在喷嘴和动叶流道中均要膨胀增速，均存在焓降。

9、 速比：通常把圆周速度u 和喷嘴出口速度c1的比值称为列速度比，记为x1，即x1=u/c1，把圆周速度u 与当量喷嘴出口理想速度xa 的比值称为级速度比，即xa=u/ca 。

在任何不同的情况下，xa 和x1成比例关系，两个参数描述的物理规律是一样的，故在实际使用中，往往统称为速度比。

最佳速比：对应于轮周效率最高的的速度比称为最佳速度比。

纯冲动单列级：（x1）op=cos ɑ1/2纯冲动双列级：(x1)op=cos ɑ1/4反动级：(x1)op=cos ɑ1带一定反动度的冲动级：(x1)op=(-B+AC B 42-)/2A作功能力：纯冲动单列级＞纯冲动双列级＞反动级10．什么是速度系数，其与那些因素有关，如何确定喷嘴及动叶的速度系数？速度系数是理想速度与实际速度的比值，用来衡量理想速度与实际速度的差别。

影响因素：喷嘴高度，表面粗糙度，叶片型线，前后压力比，冲角，气流速度，叶高，气流出口角度，反动度等因素。

通常通过实验的方法，控制某些变量逐步修正得到。

11、⑴临界状态和临界参数：气流速度达到音速的状态，在临界状态下的参数叫临界参数。

⑵临界压力比只与等熵指数κ有关。

⑶临界流速计算公式：①c cr =(κp cr νcr )1/2②c cr =(2Δhncr)1/2③c cr =[2κ/(κ+1)ρ*0v *0]1/2 12、在多级汽轮机中，大所数级的余速动能可以被下级或被全部利用，用余速利用系数来表示余速动能被利用的程度。

余速利用可以提高级的轮周效率，它使最佳速比增大。

13、气流在喷嘴斜切部分加速能达到超临界状态。

极限压力是指背压不断降低的时，当斜切部分的压力特性线与出口边重合时，喷嘴中的膨胀达到最大，这时喷嘴的出口压力为极限压力。

14、喷嘴流通面积和喷嘴高度：亚临界流动：A n =G n /μn ρt 1сt 1=e пd m l n sin ɑ1 ； l n =A n /e лd m sin а1超临界流动：（A n ）cr =G n /0.648*0*0ρp ；(l n )cr =(A n )cr /e лd m sin а1 动叶高度：L b =A b /e лd b sin β2影响叶高的因素：动叶的盖度，蒸汽的物理参数，出口角，动叶平均直径什么是部分进气度：部分进汽主要是说多阀控制，它是根据负荷的变化先用#1、#2调门同时开度来调整进汽量，当负荷过高，#1、#2调门的进汽量不能满足负荷时，#1、#2调门开到一定的开度就开启#3调门进汽，还不能满足时#3调门开到一定的开度开启#4调门。

为何要采用部分进气：在调节级中，为了适当的增加喷嘴的高度，采用部分进汽15、影响汽轮机运行安全经济性的内部动静间隙有那些，如何合理确定这些间隙？轴向间隙和径向间隙，一般取轴向向间隙为1.5-2.0mm，取径向间隙为0.5-1.5mm。

16、⑴级的热功转换损失有：①喷嘴损失，②动叶损失、③余速损失、④扇形损失、⑤叶高损失、⑥叶轮摩擦损失：减小叶轮周围的蒸汽空间，提高叶轮表面的粗糙度、⑦部分进汽损失：选择合理的部分进汽度，减少相同部分进汽度下尽量减少喷嘴组数，在没有布置喷嘴的弧段两侧加保护罩、⑧漏气损失：在隔板主轴之间采用高低齿式汽封，在喷嘴和动叶根部设轴向汽封，在叶轮上开平衡孔并使动叶根部有适当的反动度、⑨湿气损失：采取去湿措施，在设计是对末级的湿度进行限制。

17、评价汽轮机级的热功转换经济性的最终指标是相对内效率，级内流动损失使最佳速比减小，相对内效率：ηri=△hi/Eo=1-ξn-ξb-ξl-ξθ-ξe-ξf-ξ-ξx-(1-u2)ξc2 (级的有效比焓降与理想能量的比值) ; 内功率：Pi=G△hi18、(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。

在多级汽轮机的高压段，蒸汽的压力、温度很高，比容较小，因此通过该级段的蒸汽容积流量较小，所需的通流面积也较小。

低压级段的特点是蒸汽的容积流量很大，要求低压各级具有很大的通流面积，因而叶片高度势必很大。

中压级段处于高压级段和低压级段之间，其特点是蒸汽比容既不像高压级段那样很小，也不像低压级段那样很大。

高压段在多级汽轮机的高压段，蒸汽的压力、温度很高，比容较小，因此通过该级段的蒸汽容积流量较小，所需的通流面积也较小。

低压段低压级段的特点是蒸汽的容积流量很大，要求低压各级具有很大的通流面积，因而叶片高度势必很大。

中压段中压级段处于高压级段和低压级段之间，其特点是蒸汽比容既不像高压级段那样很小，也不像低压级段那样很大。

19、冲动式汽轮机的动叶片出、入口侧比较薄，中间比较厚，从入口到出口，流道截面积基本不变；反动式汽轮机叶片入口侧比较厚，出口侧比较薄，流道从入口到出口横截面积逐渐缩小20．什么是重热系数，凝汽式汽轮机的重热系数一般为多少？在水蒸气的h-s图上等压线是沿着比熵增大的方向逐渐扩张的，也就是说，等压线之间的理想比焓降随着比熵的增大而增大。

这样上一级的损失(客观存在)造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象21、汽封：是为了解决蒸汽通过间隙往外泄露以及空气漏入汽轮机的一种设施。

汽轮机的汽缸两端，转子汽缸处，各个轴端都要设置汽封。

轴封系统：轴封、和相连的管道、附属设备组成了轴封系统。

（轴封、轴封冷却器及轴封风机、轴封蒸汽压力及温度调节器、压力调节器、减温器及相连的管道和阀门等）；蒸汽通过一环形齿隙时，由于通道面积减小，速度增加，压力从po降到p1。

但是蒸汽进入两齿间的大空间时，容积突然增大，速度大为减小。

由于涡流和碰撞，蒸汽动能被消耗而转变成热量，使蒸汽焓值又回到原值。

即蒸汽通过轴封齿隙为一节流过程。

其后，蒸汽每通过轴封一齿隙时，都重复这一过程，压力不断降低，直到降低轴封最后一齿后的压力为止。

所以，轴封的作用是将一个较大的压差分割成若干个减小的压差，从而达到降低漏汽速度，减小漏汽量的作用22、轴封孔口的流动状态如何判别，轴封漏汽量及汽封齿数如何计算？高低齿汽封和平齿汽封各用在汽轮机的那些部位？，答：`临界流速的判别式：Pz/P o≤0.82/√z+1.25;当汽封齿数一定的时候，若汽封前后压力比满足上式，则最后一个齿隙出口速度达到临界速度，否则没达到；当汽封前后压比满足上式子时，按书上3-24计算，不满足时按书上3-15计算，平齿汽封常在低压缸，高低齿汽封主要在高中压缸。

23、进汽机构由主汽阀、调节阀、导汽管和蒸汽室组成。