汽轮机原理复习思考题

汽轮机原理复习思考题
1．汽轮机原理课程研究的主要内容有那些，如何从科学研究及工程应用能力培养的不同角度学习该课程？
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？
3．研究汽轮机原理要用到那些基本假设与基本方程，对理论计算要作何修正？
4．简述汽轮机级的组成及工作过程。

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？
6．流过喷嘴的流量与喷最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？
7．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? 计算速度三角形的目的是什么?
8．什么是反动度，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？
9．什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。

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？
11．什么是临界状态和临界参数，临界压力比只与什么因素有关？临界流速计算公式有那三个？
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？
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？
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？
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？
16．汽轮机级的热功转换损失有那九项，减小这些损失的措施有那些？
17．评价汽轮机级的热功转换经济性的最终指标是那一个，级内损失对最佳速比有何影响？如何计算汽轮机级的相对内效率和内功率？
18．与单级汽轮机相比，多级汽轮机有那些特点？多级汽轮机的高、中、低压段有那些不同的性能特点？
19．多级冲动式汽轮机和多级反动式汽轮机相比，在本体结构及热力特性上有何不同？
20．什么是重热系数，凝汽式汽轮机的重热系数一般为多少？
21．什么是汽封，汽轮机的那些部位要装设汽封？什么是轴封系统，如何组成，如何工作？
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？
23．中间再热汽轮机有那些进、排汽机构损失，请在h-s热力过程图上标示出来。

如何减小这些损失？
24．多级汽轮机装置的经济性用那些指标来评价，中间再热汽轮机的热耗率如何表示？
25．什么是汽轮机的极限功率，提高汽轮机单机功率的措施有那些，有的核电汽轮机为何采用半速机？
26．多级汽轮机的轴向推力是如何形成的，如何计算，如何平衡？
27．简述凝汽设备的组成及作用；凝汽式汽轮机的排汽冷凝方式有那几种，各有何特点？何谓凝汽式汽轮机的最佳真空？
28．水冷表面式凝汽器的凝结压力用何理论表达式表达？影响凝汽器压力的主要因素有那些，如何影响？凝汽器的主要特性指标有那些？多压凝汽器的凝结温度用何式表示？什么是凝汽器的热力特性曲线？
29．什么是汽轮机的变工况及变工况特性，引起汽轮机运行工况变化的原因有那些？对变工况前后的G－P关系研究有那些重要结论，这些结论有何用途？
30．当汽轮机进汽量变化时，凝汽式汽轮机调节级、各中间级和末级的级前后压差如何变化，级的比焓降如何变化？
31．当汽轮机进汽量变化时，背压式汽轮机调节级、各中间级和末级的级前后压差如何变化，级的比焓降如何变化？
32．汽轮机各级的比焓降或速比变化时其反动度如何变化，冲动级与反动级相比其变化有何不同？
33．喷嘴调节汽轮机流量变化时其经济性和安全性如何变化，有何注意事项?
34．什么是滑参数运行与定参数运行，各有何特点？什么是喷嘴调节和节流调节，各有何特点？喷嘴调节汽轮机流量变化时，调节级后压力和调节级的比焓降如何变化？
35．理解并画出喷嘴调节汽轮机调节级的G－P0－P CR－P2关系曲线；说明调节级动叶的危险受力工况在那个工况点？
36．当进汽量变化时节流调节和喷嘴调节凝汽式汽轮机的轴向推力如何变化；反动式汽轮机的轴向推力如何变化？
37．凝汽式汽轮机的汽耗特性方程是何形式，什么是凝汽式汽轮机的工况图？
38．影响中间再热凝汽式汽轮机功率的初终参数是指那几个参数？如何确定这些参数变化时汽轮机功率的变化量，有何意义？写出主蒸汽压力变化时引起的功率变化量的偏微分表达式。

39．超临界压力汽轮机在结构设计上有那些技术特点?
40．热电联产汽轮机有哪几种型式？热电联产的原则是什么？热电联产的主要经济指标有那两个，如何计算，其限额值各为多少？
41．什么是一次调整抽汽汽轮机的工况图，如何使用工况图？画出一次调整抽汽汽轮机的工况图。

调整抽汽式汽轮机进汽量变化时，调整抽汽口前一级的级前后压差和级的比焓降如何变化？
42．工业汽轮机用于那些领域，有那些特点？
43．压水堆核电机组由那两个回路组成，各有那些主要设备？两个回路的工质各有何特点，工质参数各为多少？画出常规火电再热汽轮机及压水堆核电汽轮机的h—s图，标出各点参数。

44.压水堆核电汽轮机有那些特点，简述大亚湾压水堆核电汽轮机的结构组成。

45．汽轮机动叶片工作时受到那作用些力，对叶片强度有何影响？
46．引起叶片振动的激振力有那两类，其激振力频率各如何计算，叶片振动的型式有那几种?
47．什么是叶片共振，等截面自由叶片的A型自振频率由何式确定，影响
叶片自振频率的因素有那些。

危害较大的叶片共振形式是那三种？
48．写出叶片振动强度的安全准则式；什么是叶片的安全倍率，如何计算，要作那些修正？许用安全倍率是如何得到的？什么是叶片的共振倍率?
49．什么是叶片频率分散度，应达到何要求？叶片的动频率由何式确定？
50．什么是调频叶片和不调频叶片，写出三种不调频叶片的定义及安全准则，写出两种调频叶片的定义及安全准则。

51．画出第一类调频叶片A0型振动的坎贝尔图，标出其共振避开范围。

52．什么是转子的临界转速，什么是刚性转子和挠性转子；写出单轮盘转子的临界转速表达式。

什么是TSI，起何作用？
53．写出汽轮发电机转子运动方程，为何发电机负荷变化时会引起转速变化？
54．汽轮机控制系统经历了那三代发展？画出汽轮机调节保护系统原理性框图。

55．什么是汽轮机调节系统的静态特性，它由那些特性合成？什么是调节系统的四象限图？静态特性指标有那几个，数值是多少？写出因迟缓率引起的机组负荷晃动值的表达式。

56．什么是一次调频和二次调频?写出一次调频的负荷调节量表达式。

57．什么是汽轮机调节系统的动态特性，动态特性指标有那些？影响动态特性的因素有那两个方面，各有哪些因素？
58．中间再热汽轮机有那些运行特点? 中间再热汽轮机运行时高调节阀、中压调节阀及旁路调节阀是按何规律调控负荷的？
59．汽轮机DEH系统由那几个部分组成？DEH控制系统有那些反馈控制回路？DEH控制系统有那些基本功能？。

60．高压调门的执行机构由那些部件组成，调节和保护时如何动作？
61．什么是ETS，如何组成，有哪些自动保护信号？什么是OPC，其功能如何实现？
62．什么是供热汽轮机调压系统的静态特性？写出压力变动率表达式，其值一般为多少?
汽轮机原理练习题
1.1 已知喷管进口蒸汽压力P0=8.4MPa，温度t0=490℃，初速
C0=50m/s；喷管后压力P1=5.8MPa。

试求：
①喷管前滞止焓、滞止压力；
②若速度系数为0.97，喷管出口理想速度与实际速度；
③当P1降为临界压力时的临界速度。

1.2 已知喷管前蒸汽参数为P0=8.824MPa，温度t0=500℃；喷管后压力P1=3.431MPa，蒸汽流量30kg/s，流量系数μn=0.96，问应采用何种喷管？并求喷管出口面积（若采用缩放喷管还应计算喷管喉部面积）。

1.3 一个具有斜切部分的渐缩喷管前的蒸汽压力P0=1.078MPa，温度t0=280℃，初速C0=90m/s，求此喷管的临界压力和临界速度。

当喷管出口P1=0.49MPa时，求喷管出口速度和汽流偏转角，喷管出口角α1=15º。

若此喷管的临界流量Gc=13.89kg/s，求P1=0.392MPa，及P1=0.70MPa时该喷管的流量。

1.4 某汽轮机级前参数P0=10MPa，x0=0.93。

级后压力P2=4MPa，进入该级的初速动能δhc0=8kJ/kg，问最小反动度应为多少方能保证喷管斜切部分中汽流不发生膨胀？设汽流在喷管中为理想流动。

1.5 汽轮机某级的入口参数为P0=3.4MPa，温度t0=435℃，该级反动度Ωm=0.38，级后P2=
2.2MPa，该级采用渐缩喷管，其出口面积
A n=52cm2。

试计算：
①通过喷管的实际流量；
②若级后压力降为1.12 MPa，反动度降为0.3，通过喷管的流量又为多少？
1.6 某级级前参数P0=
2.0MPa，温度t0=350℃，级后P2=1.5MPa，反动度Ωm=0.15，速比x1=0.53，出汽角α0=14º，β2=β1-6º，φ=0.97，入口动能为0，试求：
①解出并画出该级的速度三角形；
②轮周有效焓降和轮周效率。

1.7 试进行冲动级的热力计算。

已知汽轮机转速n=3000rpm，流过该级的蒸汽量G=60T/h，级平均直径d m=1.44m，级理想焓降Δh t=125.6kJ/kg，入口初速C0=91.5m/s，级前汽压P0=0.0981MPa，干度x0=0.99，反动度Ωm=0.2，出汽角α1=19º。

试求：
①进行喷管热力计算，确定喷管通流面积和高度；
②进行动叶热力计算，确定动叶通流面积和高度；
③画出该级的速度三角形；
④内功率，内效率；
⑤画出级的热力过程线。

2.1 试求蒸汽初参数P0=8.83MPa，温度t0=500℃及背压
P c=1.08MPa时的背压式汽轮机的重热系数α。

该机共有九级，调节级汽室压力P2=4.9MPa，调节级内效率η=0.67，八个压力级具有相同的比焓降和内效率，汽轮机相对内效率η=0.83。

蒸汽在进汽机构和排汽机构的损失可以忽略不计。

2.2 试问在某高压汽轮机前端轴封的第一段中需要有多少片轴封片，才能使漏汽量不超过汽轮机设计流量的1.5%？已知该设计流量为179.2T/h，轴封直径为55cm，轴封径向间隙为0.05cm，流量系数为1，调节级汽室汽压P0=4.1MPa，密度ρ0=1
3.49kg/m3，第一段轴封后压力P z=0.7MPa。

2.3 试求某级的轴向推力。

已知该级为全周进汽整锻转子的叶轮，动叶平均直径d b=1.1m，主轴直径为0.4m，动叶高度l b=0.30m，动叶前压力P1=1.5MPa，动叶后压力P2=1.4MPa，叶轮前压力P d= P1，隔板汽封为高低齿汽封，其有七个齿，级前压力P0=2MPa，轴封槽深5mm。

3.1 设计工况下，渐缩喷管过热蒸汽压力P0=5.39MPa，喷管后压力P1=3.63MPa，问当P0不变，流量减少一半时，P1应变为多少？
3.2 某高压凝汽式汽轮机，调节级级前参数P0=8.43MPa，t0=480℃，调节级汽室压力P2=3.92MPa，蒸汽流量G=200T/h，调节级内效率
η=0.63。

工况变动后，流量减为G1=150T/h，级效率假定不变，求调节级汽室压力变为多少（计算时应考虑调节级汽室温度的变化）？
3.3 因故拆除凝汽式汽轮机第七级隔板与动叶，当流量比设计值增大20%时，求调节级汽室压力。

已知设计工况下，调节级汽室、第七级前后压力分别为6.01、2.62和2.19 MPa，忽略温度的变化。

3.4 因结垢某汽轮机第2~5级与6~9级通流面积各减少5%和3%，在设计工况下，调节级后与第6、10级前后压力分别为6.01、3.12、1.5 MPa，若流量比设计值增大20%，求第2-5级与6-9级的焓降变化了多少？
3.5 试确定某超高压凝汽式汽轮机（P0=16.67MPa，t0=550℃）在蒸汽流量G=225T/h时各调速汽门之间的流量分配，以及调速汽门后
的压力。

若假定通过全开汽门的汽流相对内效率为0.7，通过部分开
启汽门的汽流相对内效率为0.65，再求调节级的出口状态点。

已知设计流量G=300T/h时，有四只汽门完全开启，第一只汽门供给8只喷嘴，第二只汽门供给6只喷嘴，第3、4只汽门各供给4
只喷嘴，调节级后设计压力为10 MPa，全开阀门后压力为15.88 MPa，反动度为0，各喷管面积相等，各阀门重叠度为0.
3.6 某凝汽式汽轮机新汽参数P0=8.826MPa，t0=535℃，各调速
汽门均全开时流量G=50kg/s，当新汽参数变为P01=8.2MPa，t01=540℃时，求全机流量和功率各变了多少？设排汽压力P c=5KPa，电效率
ηd=0.82且均保持不变，阀门开度不变。

4.1 某凝汽式汽轮机的凝汽器在设计工况下蒸汽流量G c=20.7T/h，排汽压力P c=0.0147MPa，排汽焓h c=2448kJ/kg。

冷却水进口温度
t w1=30℃，铜管内外径分别为17、19mm，冷却倍率m=50，冷却水流速W s=2m/s，流程数Z=2，过冷度δ=1℃，求冷却面积A0，管子数目、管子长度、传热量。

5.1 汽轮机某级为自由叶片，叶高l b=161mm，叶宽B n=30mm，材料为1Cr13。

设计工况下，动叶前蒸汽温度t1=110℃，蒸汽干度
x1=0.987，动叶后汽温t2=106℃。

实测其静频率为372-412Hz，蒸汽弯应力σsb=26.97MPa，型底合成应力σsf=118.3 MPa，动频系数B=3.8，转速n=3000rpm。

该级前有回热抽汽，试判别该级是否不需调频。