汽轮机原理及运行

汽轮机原理及运行课程自学辅导资料

二○○八年十月

汽轮机原理及运行课程自学进度表

教材：汽轮机原理教材编者：沈士一康松庆贺庆庞立云

出版社：中国电力出版社出版时间：1992

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接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。2

汽轮机原理及运行课程自学指导书

第1章汽轮机级的工作原理

一、本章的核心、重点及前后联系

（一）本章的核心

掌握蒸汽在汽轮机各种级内的流动过程和能量转换规律及计算，蒸汽在汽轮机级内能量转换过程中各种损失和各种级效率的物理概念及减少损失的措施，熟悉各种损失的计算；熟悉汽轮机级的热力设计原则和方法，扭叶片级；了解叶栅的气动特性。

（二）本章重点

级的概念，级的工作过程，级的反动度，动叶进出口速度三角形，蒸汽在喷嘴的膨胀过程，蒸汽在动叶中的流动和能量转换过程；蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周功率，级的轮周效率，级的轮周效率与速比的关系，蒸汽在复速级内的能量转换特点；级内损失，级的相对内效率。

（三）本章前后联系

在前面学习完成工程热力学和流体力学的基础上，对级的工作原理进行学习；学习本章内容为后面分析多级汽轮机的工作原理打下基础。

二、本章的基本概念、难点及学习方法指导

（一）本章的基本概念

级，反动度，压比，速比，最佳速比，轮周效率，轮周功率，级的相对内效率，扭叶片（二）本章难点及学习方法指导

级的轮周效率和速比的关系

学习方法：理论联系实际，熟悉汽轮机结构，多看书，

三、典型例题分析

1.汽轮机按工作原理分类可分为哪几种类型？

答：冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

2.按热力性质分类，汽轮机可分为哪几种类型？

答：凝汽式汽轮机，背压式汽轮机，调节抽汽式汽轮机，抽汽背压式汽轮机，中间再热式汽轮机

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3.什么是级的速度比和最佳速比

答：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。

4.汽轮机级的含义是什么？

答：汽轮机的级是将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元，结构上由静叶栅和相应的动叶栅组成。

5.级的反动度定义是什么？

答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。

6.简述在汽轮机的工作过程。

答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。

7.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，哪个类型的级做功能力较大。

答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。在相等直径和转速的情况下，冲动级的做功能力较大。

8.说明高压级内主要包括哪几项损失？

答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等。

9说明低压级内主要包括哪几项损失？

答：低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。

四、思考题、习题及习题解答

（一）思考题、习题

简答题：

1、分析纯冲动级、反动级、复速级在几何结构、热力特性、速度三角形等方面各4

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自的特点？

2、什么是动叶的进、出口速度三角形？如何绘制速度三角形？

3、汽轮机级内有可能发生哪些项损失？

4、何为级的轮周效率？何为级的相对内效率？

5、纯冲动级、反动级和复速级的最佳速比分别为多少？ 计算题 ：

1、已知喷嘴进口压力kg kJ h MP p a /3.3369,4.800==,初速度s m c /500=，喷嘴后压力a MP p 8.51=，试求：

（1）喷嘴前蒸汽滞止焓、滞止压力；

（2）当喷嘴系数97.0=φ时，喷嘴出口蒸汽的理想速度和实际速度。 2、试根据下列条件做出动叶栅进、出口速度三角形：

该级进汽压力a MP p 96.10=，温度3500=t ℃，级后压力a MP p 47.12=；该级速比

53.01

1==

c u

x ，级的平均反动度15.0=Ωm ，已知9.0,97.0==ψφ；喷嘴和动叶角度

6,18121-==ββα（初速度忽略不计）

3、汽轮机组某级的进口蒸汽压力a MP p 4.30=，初温4350=t ℃，该级反动度

3.0=Ωm ，级后压力a MP p 12.12=，该级采用渐缩喷嘴，喷嘴出口面积252cm A n =。试计算通过喷嘴的蒸汽理想流量（初速度忽略不计）

4、汽轮机组某级的进口蒸汽压力a MP p 4.30=，初温4350=t ℃，该级反动度

38.0=Ωm ，级后压力a MP p 2.22=，该级采用渐缩喷嘴，喷嘴出口面积252cm A n =。试计算：

（1）通过喷嘴的实际流量；

（2）若级后蒸汽压力降低为a MP p 12.121=，反动度降为3.01=Ωm ，通过喷嘴的蒸汽实际流量又为多少？（初速度忽略不计） （二）习题解答 略

第2章多级汽轮机

一、本章的核心、重点及前后联系

（一）本章的核心

熟悉多级汽轮机的工作特点，汽轮机的各种损失和减少损失的措施，了解汽轮机装置的各种评价指标，熟悉汽轮机的轴封原理和轴封系统，多级汽轮机轴向推力的组成及平衡措施和提高单排汽口凝汽式汽轮机极限功率的方法；

（二）本章重点

重热现象和重热系数，多级汽轮机的进排汽机构阻力损失，汽轮机及其装置的评价指标；轴封作用、轴封原理及轴封系统；汽轮机轴向推力的组成及其平衡；单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率，提高单机最大功率的途径；

（三）本章前后联系

在前面学习完成级的工作原理和汽轮机结构的基础上，学习本章内容，利用理论知识对多级汽轮机工作原理和过程进行学习。

二、本章的基本概念、难点及学习方法指导

（一）本章的基本概念

重热现象，重热系数，汽轮机相对内效率，汽轮机绝对内效率，汽耗率，热耗率，极限功率

（二）本章难点及学习方法指导

重热现象分析，轴封工作原理，极限功率及影响因素分析。

学习方法：理论联系实际，多看书，

三、典型例题分析

1.汽轮机除级内损失外还包括哪些项损失？

答：进汽阻力损失，排汽气损失，轴端漏气损失，机械摩擦损失。

2.什么是热耗率？能否采用热耗率来评价不同机组的热经济性？

答：每生产1kW.h电能所消耗的热量。可以采用热耗率评价不同机组的热经济性

3.何为汽轮机的相对内效率？

答：汽轮机的相对内效率是指蒸汽在汽轮机内的实际（有效）焓降与理想焓降之比。

4.什么是汽轮机的绝对内效率?

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