【正文】 出口相對(duì)速度？（3）輪周功率？解：(1) kJ/kg， kJ/kg，u = m/s kJ/kg m/s噴嘴出口相對(duì)速度: m/s(2) 動(dòng)葉出口相對(duì)速度: m/s(3) 輪周功率:6．已知噴嘴進(jìn)口蒸汽焓值h0=3336kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s；噴嘴后理想焓值h1t=3256 kJ/kg，噴嘴速度系數(shù)=。解：=76 + 702/1000 = 76 + = kJ/kg m/s m/s m/s= = kJ/kg= m/s m/sw1w2c2c1uub2b1a2a1176。解：級(jí)的反動(dòng)度Ωm=Δhb/Δht=級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率ηri=(ΔhtΔhnζΔhbζΔhc2ΣΔh)/(Δhtμ1Δhc2)= 3．某反動(dòng)級(jí)理想焓降Δht=，初始動(dòng)能Δhc0= kJ/kg, 蒸汽流量G=，若噴嘴損失Δhnζ=, 動(dòng)葉損失Δhbζ=，余速損失Δhc2=，余速利用系數(shù)μ1=，計(jì)算該級(jí)的輪周功率和輪周效率。余速損失和余速損失系數(shù)最小時(shí)，級(jí)具有最高的輪周效率。36．什么是汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率？什么是級(jí)的輪周效率？影響級(jí)的輪周效率的因素有哪些？答：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降與其在汽輪機(jī)內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭?dòng)能，第二階段是在動(dòng)葉柵中將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，通過(guò)汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出。34．說(shuō)明沖擊式汽輪機(jī)級(jí)的工作原理和級(jí)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程及特點(diǎn)。流體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變化越大，則沖擊力越大，所作的機(jī)械功愈大。在這種級(jí)中：p1 p2；Dhn Dhb 0；Ωm=～。反動(dòng)級(jí)的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級(jí)，但作功能力較小。它僅利用沖擊力來(lái)作功。而噴嘴平均直徑也不宜過(guò)小，否則級(jí)的焓降將減少，所以采用部分進(jìn)汽可以提高噴嘴高度，減少損失。30．簡(jiǎn)述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有若干高低相間的汽封片（齒），這些汽封片是環(huán)形的。答：為了減小漏氣損失，應(yīng)盡量減小徑向間隙，但在汽輪機(jī)啟動(dòng)等情況下采用徑向和軸向軸封；對(duì)于較長(zhǎng)的扭葉片將動(dòng)葉頂部削薄，縮短動(dòng)葉頂部和氣缸的間隙；還有減小葉頂反動(dòng)度，可使動(dòng)葉頂部前后壓差不致過(guò)大。答：沖動(dòng)級(jí)介于純沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)之間，蒸汽的膨脹大部分發(fā)生在噴嘴中，只有少部分發(fā)生在動(dòng)葉中；反動(dòng)級(jí)蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中理想比焓降相等；復(fù)速級(jí)噴嘴出口流速很高，高速氣流流經(jīng)第一列動(dòng)葉作功后其具有余速的汽流流進(jìn)導(dǎo)向葉柵，其方向與第二列動(dòng)葉進(jìn)汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動(dòng)葉作功。同時(shí)，速比增大時(shí)，噴嘴損失不變，動(dòng)葉損失減小，余速損失變化最大，當(dāng)余速損失取最小時(shí)，輪周效率最大。23．什么是速度比？什么是級(jí)的輪周效率？試分析純沖動(dòng)級(jí)余速不利用時(shí)，速度比對(duì)輪周效率的影響。22．據(jù)噴嘴斜切部分截面積變化圖，請(qǐng)說(shuō)明：（1）當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比p1/p0大于或等于臨界壓比時(shí)，蒸汽的膨脹特點(diǎn)；（2）當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比p1/p0小于臨界壓比時(shí)，蒸汽的膨脹特點(diǎn)。其原因是：濕蒸汽中的小水滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動(dòng)水滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一部分蒸汽動(dòng)能；在濕蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉柵時(shí)，由于水滴的運(yùn)動(dòng)速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進(jìn)入動(dòng)葉的方向角與動(dòng)葉柵進(jìn)口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動(dòng)葉片的背弧上，對(duì)動(dòng)葉柵產(chǎn)生制動(dòng)作用，阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動(dòng)作用力，將損耗一部分輪周功；當(dāng)水滴撞擊在動(dòng)葉片的背弧上時(shí)，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進(jìn)一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一部分蒸汽動(dòng)能。當(dāng)不進(jìn)汽的動(dòng)葉流道進(jìn)入布置噴嘴葉柵的弧段時(shí)，由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動(dòng)殘存在動(dòng)葉流道內(nèi)的呆滯汽體，將損耗一部分動(dòng)能。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動(dòng)，而周圍的蒸汽將流過(guò)來(lái)填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙，從而在葉輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動(dòng)。當(dāng)葉片為直葉片時(shí)，其通道截面沿葉高變化，葉片越高，變化越大。 （3）余速損失：當(dāng)蒸汽離開(kāi)動(dòng)葉柵時(shí)，仍具有一定的絕對(duì)速度，動(dòng)葉柵的排汽帶走一部分動(dòng)能，稱為余速損失。答：具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的通道中，汽流給動(dòng)葉片一作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，即蒸汽在汽輪機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械功。 反動(dòng)級(jí)做功原理的特點(diǎn)是：蒸汽在動(dòng)葉汽道中不僅改變流動(dòng)方向，而且還進(jìn)行膨脹加速。15．蓋度 答：指動(dòng)葉進(jìn)口高度超過(guò)噴嘴出口高度的那部分葉高。11．臨界流量答：噴嘴通過(guò)的最大流量。8．噴嘴的極限膨脹壓力答：隨著背壓降低，參加膨脹的斜切部分?jǐn)U大，斜切部分達(dá)到極限膨脹時(shí)噴嘴出口所對(duì)應(yīng)的壓力。4．級(jí)的輪周效率答：1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個(gè)級(jí)所消耗的蒸汽理想能量之比。： 噴嘴損失 、 動(dòng)葉損失 、 余速損失 。 鼓風(fēng) 損失和 斥汽 損失。當(dāng)速比取下列哪個(gè)值時(shí)，該級(jí)的輪周效率最高。 【 C 】A. 軸向力 B. 徑向力C. 周向力 D. 蒸汽壓差，余速利用系數(shù)增加，級(jí)的輪周效率ηu 【 A 】A. 增大 B. 降低C. 不變 D. 無(wú)法確定，受水珠沖刷腐蝕最嚴(yán)重的部位是： 【 A 】A. 動(dòng)葉頂部背弧處 B. 動(dòng)葉頂部?jī)?nèi)弧處C. 動(dòng)葉根部《汽輪機(jī)原理》目 錄第一章 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理 第二章 多級(jí)汽輪機(jī) 第三章 汽輪機(jī)在變動(dòng)工況下的工作 第四章 汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備 第五章 汽輪機(jī)零件強(qiáng)度與振動(dòng)第六章 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)模擬試題一模擬試題二參考答案第一章 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理一、單項(xiàng)選擇題。 【 C 】 A. 隔板+噴嘴 B. 汽缸+轉(zhuǎn)子 C. 噴嘴+動(dòng)葉 D. 主軸+葉輪 ，則噴嘴的出口蒸汽流速C1 【 A 】A. C1Ccr B. C1 =CcrC. C1Ccr D. C1≤Ccr ，蒸汽在噴嘴斜切部分發(fā)生膨脹，下列哪個(gè)說(shuō)法是正確的？ 【 B 】A. 只要降低p1，即可獲得更大的超音速汽流B. 可以獲得超音速汽流，但蒸汽在噴嘴中的膨脹是有限的C. 蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速等于臨界速度CcrD. 蒸汽在漸縮噴嘴出口的汽流流速小于臨界速度Ccr ？ 【 D 】A. 靠背輪 B. 軸封C. 支持軸承 D. 推力軸承 ，能夠推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功的有效力是______。 【 D 】 A. B. C. D. ，純沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)在最佳速比下所能承擔(dān)的焓降之比為 【 B 】A. 1：2 B. 2：1C. 1：1 D. 1：4 【 B 】A. 葉片太長(zhǎng) B. 葉片太短C. 存在鼓風(fēng)損失 D. 存在斥汽損失。 機(jī)械損失 和 軸封損失 。三、簡(jiǎn)答題1．速度比和最佳速比答：將（級(jí)動(dòng)葉的）圓周速度u與噴嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定義為速度比，輪周效率最大時(shí)的速度比稱為最佳速度比。5．滯止參數(shù)答：具有一定流動(dòng)速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滯止到速度為零時(shí)的狀態(tài)，該狀態(tài)為滯止?fàn)顟B(tài)，其對(duì)應(yīng)的參數(shù)稱為滯止參數(shù)。9．級(jí)的反動(dòng)度答：動(dòng)葉的理想比焓降與級(jí)的理想比焓降的比值。12．漏氣損失答：汽輪機(jī)在工作中由于漏氣而產(chǎn)生的損失。16．級(jí)的部分進(jìn)汽度 答：裝有噴嘴的弧段長(zhǎng)度與整個(gè)圓周長(zhǎng)度的比值。動(dòng)葉中既有動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化同時(shí)有部分熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。20．汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？答：汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的損失有：噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失、葉高損失、葉輪摩擦損失、部分進(jìn)汽損失、漏汽損失、扇形損失、濕氣損失9種。（4）葉高損失：由于葉柵流道存在上下兩個(gè)端面，當(dāng)蒸汽流動(dòng)時(shí)，在端面附面層內(nèi)產(chǎn)生摩擦損失，使其中流速降低。另外，由于噴嘴出口汽流切向分速的離心作用，將汽流向葉柵頂部擠壓，使噴嘴出口蒸汽壓力沿葉高逐漸升高。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。此外，由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)和壓力差的作用，在噴嘴組出口末端的軸向間隙會(huì)產(chǎn)生漏汽，而在噴嘴組出口起始端將出現(xiàn)吸汽現(xiàn)象，使間隙中的低速蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉流道，擾亂主流，形成損失，這些損失稱為斥汽損失。以上這些損失稱為濕汽損失。 答：（1）p1/p0大于或等于臨界壓比時(shí)，噴嘴出口截面AC上的氣流速度和方向與喉部界面AB相同，斜切部分不發(fā)生膨脹，只起導(dǎo)向作用。答：將（級(jí)動(dòng)葉的）圓周速度u與噴嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定義為速度比。24．什么是汽輪機(jī)的最佳速比？并應(yīng)用最佳速度比公式分析，為什么在圓周速度相同的情況下，反動(dòng)級(jí)能承擔(dān)的焓降或做功能力比純沖動(dòng)級(jí)??？ 答：輪周效率最大時(shí)的速度比稱為最佳速度比。 作功能力：復(fù)速級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，反動(dòng)級(jí)最小； 效率：反動(dòng)級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，復(fù)速級(jí)最小。28．什么是動(dòng)葉的速度三角形？答：由于動(dòng)葉以圓周速度旋轉(zhuǎn)，蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉的速度相對(duì)于不同的坐標(biāo)系有絕對(duì)速度和相對(duì)速度之分，表示動(dòng)葉進(jìn)出口圓周速度、絕對(duì)速度和相對(duì)速度的相互關(guān)系的三角形叫做動(dòng)葉的速度三角形。蒸汽從高壓端泄入汽封，當(dāng)經(jīng)過(guò)第一個(gè)汽封片的狹縫時(shí)，由于汽封片的節(jié)流作用，蒸汽膨脹降壓加速，進(jìn)入汽封片后的腔室后形成渦流變成熱量，使蒸汽的焓值上升，然后蒸汽又進(jìn)入下一腔室，這樣蒸汽壓力便逐齒降低，因此在給定的壓差下，如果汽封片片數(shù)越多，則每一個(gè)汽封片兩側(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。由于部分進(jìn)汽也會(huì)帶來(lái)部分進(jìn)汽損失，所以，合理選擇部分進(jìn)汽度的原則，應(yīng)該是使部分進(jìn)汽損失和葉高損失之和最小。在這種級(jí)中：p1 = p2；Dhb =0；Ωm=0。在這種級(jí)中：p1 p2；Dhn≈Dhb≈；Ωm=。（4）復(fù)速級(jí)：復(fù)速級(jí)有兩列動(dòng)葉，現(xiàn)代的復(fù)速級(jí)都帶有一定的反動(dòng)度，即蒸汽除了在噴嘴中進(jìn)行膨脹外，在兩列動(dòng)葉和導(dǎo)葉中也進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐蛎?。反擊原理：指?dāng)原來(lái)靜止的或運(yùn)動(dòng)速度較小的氣體，在膨脹加速時(shí)所產(chǎn)生的一個(gè)與流動(dòng)方向相反的作用力，稱為反擊力，推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的作功原理。答：蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動(dòng)能，然后再將蒸汽的動(dòng)能在動(dòng)葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。35．汽輪機(jī)的能量損失有哪幾類？各有何特點(diǎn)？答：汽輪機(jī)內(nèi)的能量損失可分為兩類，一類是汽輪機(jī)的內(nèi)部損失，一類是汽輪機(jī)的外部損失。一公斤蒸汽在級(jí)內(nèi)轉(zhuǎn)換的輪周功和其參與能量轉(zhuǎn)換的理想能量之比稱為輪周效率。四、計(jì)算題1． kJ/kg，初速度c0 = 50 m/s，噴嘴出口蒸汽的實(shí)際速度為c1 = m/s，速度系數(shù)= ，本級(jí)的余速未被下一級(jí)利用，該級(jí)內(nèi)功率為Pi = kW，流量D1 = 47 T/h，求：（1）噴嘴損失為多少? （2）噴嘴出口蒸汽的實(shí)際焓？（3）該級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率？解：(1) 噴嘴損失：(2) 噴嘴出口蒸汽的實(shí)際焓：(3) 級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率：2．某沖動(dòng)級(jí)級(jí)前壓力p0=，級(jí)前溫度t0=169176。解：級(jí)的輪周有效焓降 Δhu=Δht*δhnδhbδhc2 =+－－－ =輪周功率Pu=GΔhu==輪周效率ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1δh c2)=（+－）= %4．某級(jí)蒸汽的理想焓降為Δht = 76 kJ/kg，蒸汽進(jìn)入噴嘴的初速度為 c0 = 70 m/s，噴嘴出口方向角α1 =18176。 動(dòng)葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形5． kJ/kg， kJ/kg，噴嘴速度系數(shù)= ，動(dòng)葉速度系數(shù)= ， m/s，噴嘴出口角1 = 15176。試計(jì)算(1) 噴嘴前蒸汽滯止焓(2) 噴嘴出口實(shí)際速度解：（1）噴嘴進(jìn)口動(dòng)能：⊿hc0 = c02/2 = 702/2 = 2450（J/kg）= kJ/kg噴嘴前蒸汽滯止焓：h0*=h0+⊿hc0 =3336+=(kJ/kg)(2) 噴嘴出口實(shí)際速度：7．某沖動(dòng)級(jí)級(jí)前壓力p0=，級(jí)前溫度t0=169176。假定發(fā)電機(jī)效率ηg=，機(jī)械效率ηm=。解：（1）因?yàn)檎{(diào)節(jié)級(jí)效率ηIri==Δh iI／Δh tI 所以調(diào)節(jié)級(jí)有效焓降：Δh iI=Δh tI= kJ/kg 其余各級(jí)的有效焓降：ΔHiII=ηIIriΔHtII 其中：ΔH tII=ΔH t－Δh tI=1450－= kJ/kg ∴ ΔHiII=ηIIriΔHtII == kJ/kghsΔh tIΔHtIIt 0=530℃P0= MPaPc= MPa故整機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率： ηri=（ΔhiI +ΔHiII）／ΔH t= ／1450 = % （2）機(jī)組的汽耗率：d = 3600／(ΔH t9．已知某級(jí)級(jí)前蒸汽入口速度C0= m/s，級(jí)的理想焓降△h t=，級(jí)的反動(dòng)度Ω=，1=12176。（2） 畫(huà)出動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形。