【正文】 7. 已知某級(jí)組設(shè)計(jì)工況和變工況均在臨界狀態(tài)下工作，流量分別為Gcr=78kg/s, Gcr1=85kg/s，并知其中某個(gè)級(jí)的設(shè)計(jì)工況的初壓Pi=8MPa，確定該級(jí)變工況時(shí)的初壓Pi1。5. 已知某漸縮噴嘴的相對(duì)背壓、相對(duì)初壓ε1=,ε0=,并已知最大流量G0m=95kg/s在流量網(wǎng)圖上查得βm=，計(jì)算該工況的流量。確定變工況時(shí)的初壓（不考慮初溫變化的影響）。（10分）2. 已知某汽輪機(jī)級(jí)已達(dá)臨界狀態(tài)，并知設(shè)計(jì)工況時(shí)的臨界流量、級(jí)前滯止初壓、級(jí)前實(shí)際壓力和另一工況時(shí)的臨界流量分別為：Gcr=85kg/s,P0*=10MPa,P0=8MPa, Gcr1=100kg/s,求另一工況的級(jí)前滯止初壓、級(jí)前實(shí)際壓力。在某工況時(shí)，相對(duì)背壓ε1=,相對(duì)初壓ε0=,查得βm=?，F(xiàn)代汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的富余開度不大，保證在其全開時(shí)，動(dòng)葉片的彎曲應(yīng)力和軸向推力不超限。當(dāng)初壓降低時(shí)，要保持汽輪機(jī)的功率不變，則要開大調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)汽量。此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級(jí)隔板前后壓差增大。初壓升高時(shí)若初溫保持不變，使在濕蒸汽區(qū)工作的級(jí)濕度增大，末級(jí)葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，并使汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率降低。初壓升高使循環(huán)效率增大的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。雖然初壓升高使循環(huán)效率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)節(jié)閥開度不變的工況。采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，初壓改變時(shí)保持功率不變。當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時(shí)，蒸汽的初焓減??；此時(shí)進(jìn)汽流量增加，回?zé)岢槠麎毫ι?，給水溫度隨之升高，給水在鍋爐中的焓升減小，一公斤蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。對(duì)于凝汽式機(jī)組或某一級(jí)葉柵為臨界狀態(tài)的機(jī)組，其進(jìn)汽量與初壓的變化成正比，由于此時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大，機(jī)組功率的相對(duì)變化大于機(jī)組進(jìn)汽量的相對(duì)變化。級(jí)的理想焓降增大，其速度比和反動(dòng)度隨之減小，速度比偏離最佳值，級(jí)效率相應(yīng)降低。當(dāng)汽輪機(jī)流量減小時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)的壓力比逐漸減小，調(diào)節(jié)級(jí)焓降逐漸增大。級(jí)的速度比和反動(dòng)度隨理想焓降的減小而增大，速度比偏離最佳值，級(jí)效率相應(yīng)降低。且變工況前級(jí)組前后的壓力差越大，級(jí)前壓力降低的多，級(jí)后壓力降低的少。（2）末級(jí)組：其特點(diǎn)是級(jí)前蒸汽壓力與其流量的關(guān)系不能簡(jiǎn)化為正比關(guān)系，且級(jí)組內(nèi)級(jí)數(shù)較少。由于設(shè)計(jì)工況級(jí)的速度比為最佳值，級(jí)內(nèi)效率最高，當(dāng)速度比偏離最佳值時(shí)，級(jí)內(nèi)效率降低。隨著工況變化范圍增大，壓力最低的中間級(jí)前蒸汽溫度開始變化，并逐漸向前推移。汽輪機(jī)級(jí)的理想焓降是級(jí)前溫度和級(jí)的壓力比的函數(shù)，在工況變化范圍不大時(shí)，中間級(jí)的級(jí)前蒸汽溫度基本不變。22．采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量減小時(shí)，各類級(jí)的理想焓降如何變化？反動(dòng)度、速度比、級(jí)效率如何變化？答：當(dāng)汽輪機(jī)的工況變化時(shí)，按各級(jí)在工況變化時(shí)的特點(diǎn)通常級(jí)分為調(diào)節(jié)級(jí)、中間級(jí)和末級(jí)組三類。另外，對(duì)應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。20．漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特性有何差別？答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質(zhì)區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設(shè)計(jì)工況下背壓低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面處理想速度等于音速。 shA1A2D1D2C2C1B1B2P0t=5400t=3200t=262018. 某背壓式汽輪機(jī)才用噴嘴調(diào)節(jié)方式，其流量由設(shè)計(jì)工況增加，排汽壓力近似不變，變工況前后為亞臨界狀態(tài)，請(qǐng)定性填寫下表（只需填寫增、減、基本不變）P2/p0⊿htxaΩmηi調(diào)節(jié)級(jí)中間級(jí)末幾級(jí)。曲線A1B1CA1B2C2是定壓運(yùn)行機(jī)組100%設(shè)計(jì)工況和75%設(shè)計(jì)負(fù)荷的熱力過程線，曲線A1DA2D2為滑壓運(yùn)行相應(yīng)工況熱力過程線。17. 用hs圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行哪一種運(yùn)行方式對(duì)變負(fù)荷的適應(yīng)性好。 （如圖）當(dāng)比焓降減小即速比增大時(shí)，,減為，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際有效相對(duì)速度為,若反動(dòng)度不變，則；在噴嘴出口面積和動(dòng)葉出口面積不變的情況下，噴嘴葉柵中以流出的汽流，來不及以的速度流出動(dòng)葉柵，在動(dòng)葉汽道內(nèi)形成阻塞，造成動(dòng)葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動(dòng)度增大，從而使減小，增大，減輕動(dòng)葉柵汽道的阻塞。16. 分析說明汽輪機(jī)某一中間級(jí)在理想焓降減小時(shí)其反動(dòng)度的變化情況。各級(jí)葉片的受力正比于流量而增大，流量增大時(shí)末級(jí)葉片的比焓降增大的更多，而葉片的受力正比于流量和比焓降之積，故此時(shí)末級(jí)運(yùn)行安全性危險(xiǎn)。，初溫變化對(duì)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響在其他參數(shù)不變的情況下并說明汽輪機(jī)初壓升高時(shí)，為什么說末級(jí)葉片危險(xiǎn)性最大？答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)汽門、導(dǎo)管等承壓部件內(nèi)部應(yīng)力增大。當(dāng)只有在上述情況下，不僅⊿htI最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一噴嘴前壓力等于調(diào)節(jié)汽門全開時(shí)第一級(jí)前壓力情況下的臨界流量，是第一噴嘴的最大流量，這段流量集中在第一噴嘴后的少數(shù)動(dòng)葉上，使每片動(dòng)葉分?jǐn)偟恼羝髁孔畲?。若由于其他原因，使通汽面積發(fā)生改變時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正；同一工況下，各級(jí)的流量相等或成相同的比例關(guān)系；流過各級(jí)的汽流為一股均質(zhì)流（調(diào)節(jié)級(jí)不能包括在級(jí)組內(nèi)）。答：弗留格爾公式為：。6. 節(jié)流調(diào)節(jié)7. 噴嘴調(diào)節(jié)五、簡(jiǎn)答題答：噴嘴配汽是依靠幾個(gè)調(diào)門控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。4. 正沖角。2. 縮放噴嘴的極限壓力。答：進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽都通過一個(gè)調(diào)節(jié)汽門，然后進(jìn)入汽輪機(jī)的配汽方式。 答：汽輪機(jī)在偏離設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下運(yùn)行，稱為汽輪機(jī)的變工況。 答：級(jí)內(nèi)噴嘴和動(dòng)葉出口氣流速度均小于臨界速度。 答：汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的功率與汽耗量間的關(guān)系曲線。答：汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力隨外界的負(fù)荷增減而上下“滑動(dòng)”。，全機(jī)軸向推力與流量成 正比 。，節(jié)流損失 少 ，效率 高 。，流量變化時(shí)級(jí)的理想比焓降 不變 ，反動(dòng)度 不變 。（ ）三、填空題，主汽壓力 滑動(dòng) ，主汽溫度 基本不變 。二、判斷題1. 節(jié)流調(diào)節(jié)的節(jié)流效率隨機(jī)組背壓的降低而提高，隨負(fù)荷的減少而降低，因此背壓式汽輪機(jī)不宜采用節(jié)流調(diào)節(jié)。變工況時(shí)，當(dāng)級(jí)的焓降增加時(shí)，動(dòng)葉進(jìn)口角（ ）；；。調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉最危險(xiǎn)的工況發(fā)生在（ ）。對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，若級(jí)組所取級(jí)數(shù)較多時(shí)，各級(jí)流量（ ）。它反映了（ ）。汽輪機(jī)級(jí)組在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，級(jí)組中各級(jí)流量（ ）。汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)流動(dòng)未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，通過級(jí)的流量（ ）。汽輪機(jī)級(jí)在臨界狀態(tài)下工作時(shí)，其流量（ ）。（5分）第三章 汽輪機(jī)在變動(dòng)功況下的工作一、單項(xiàng)選擇題？ 【 C 】A. 排汽壓力大于1個(gè)大氣壓 B. 有冷源損失C. 能供電和供熱 D. 沒有凝汽器1. 當(dāng)汽輪機(jī)動(dòng)葉中流動(dòng)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，通過該級(jí)的流量（ ）。（5分）3. ，軸封的齒數(shù)為10，判斷該軸封是否達(dá)到臨界狀態(tài)。1. 已知某汽輪機(jī)為10級(jí)，求該汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)。高壓缸 軸承 中低壓缸 低壓缸軸承 圖 某汽輪機(jī)汽缸分布圖 解：軸向推力以高壓側(cè)指向低壓側(cè)為正，則總的軸向推力為： =（N）推力軸承瓦塊上所承受的壓力為：由已知得，軸承工作面最大能承受的壓力。軸承工作面最大能承受的壓力N/cm2，中低壓部分N，試判斷推力瓦工作的安全性。8．一臺(tái)多缸凝汽式汽輪機(jī)如圖所示，推力軸承位于高、中壓缸之間，它共有10個(gè)瓦塊，每塊面積。解：機(jī)組總的軸向推力： （N）推力軸承瓦塊上所承受的壓力為： 由已知得，軸承工作面最大能承受的壓力。根據(jù)級(jí)的計(jì)算，已知其速度三角形為：m/s，m/s，m/s。（重?zé)嵯禂?shù)）解： 由和，可在hs圖上查得，蒸汽初始焓kJ/kg； 第一級(jí)理想出口焓kJ/kg； 汽輪機(jī)的理想出口焓kJ/kg 又已知汽輪機(jī)實(shí)際排汽參數(shù)，可查得 kJ/kg 整機(jī)有效焓降（kJ/kg） h s 整機(jī)理想焓降（kJ/kg） 圖4 級(jí)的熱力過程線 整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率： 由于已知整機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)，且各壓力級(jí)焓降相等，所以有： 故： =各壓力級(jí)的理想焓降：各壓力級(jí)的有效焓降：所以，各壓力級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率為：5．凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)為： 蒸汽初壓MPa，初溫，汽輪機(jī)排汽壓力MPa，進(jìn)汽節(jié)流損失，試問進(jìn)汽節(jié)流損失使理想焓降減少多少？解： 由和在hs圖上可查得, 蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓kJ/kg 則汽輪機(jī)理想焓降：（kJ/kg） 因節(jié)流損失，所以節(jié)流后的初壓： MPa，又由于節(jié)流過程焓值不變， 圖2 進(jìn)汽節(jié)流過程示意圖 所以節(jié)流后的焓值kJ/kg，對(duì)應(yīng)的理想排汽焓： kJ/kg此時(shí)的汽輪機(jī)理想焓降：(kJ/kg)所以節(jié)流造成的理想焓降減少為：(kJ/kg6．試求凝汽式汽輪機(jī)最末級(jí)的軸向推力。又因排汽壓力MPa，查hs圖可得壓力級(jí)理想出口焓： kJ/kg已知所有壓力級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率：所以壓力級(jí)的實(shí)際出口焓（即整機(jī)的實(shí)際出口焓）：（kJ/kg）故，整機(jī)有效焓降： (kJ/kg) 整機(jī)理想焓降：( kJ/kg)整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率：由于汽輪機(jī)輸出電功率：所以汽輪機(jī)汽耗量： 汽耗率： =（kg/）=（kg/）4．試求蒸汽初參數(shù)為MPa，初溫，終參數(shù)MPa，的背壓式汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率和各壓力級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率。（2）該機(jī)組的汽耗率。設(shè)進(jìn)汽節(jié)流損失，假定發(fā)電機(jī)效率，機(jī)械效率。試計(jì)算各級(jí)效率、汽輪機(jī)內(nèi)功率。四、計(jì)算題1．，求該汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)為多少？解：根據(jù)重?zé)嵯禂?shù)的定義：各級(jí)的理想焓降之和/全機(jī)理想比焓降 所以該多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)為：2．一反動(dòng)式汽輪機(jī)，蒸汽流量T/h , 蒸汽初壓MPa，初溫，排汽壓力MPa，排汽恰好是飽和蒸汽。2. 為什么反動(dòng)式汽輪機(jī)多采用轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)而很少采用葉輪結(jié)構(gòu)。當(dāng)上一級(jí)的余速被利用的份額較小時(shí)，視為余速不能被利用。17．什么叫余速利用？余速在什么情況下可被全部利用？答：蒸汽從上一級(jí)動(dòng)葉柵流出所攜帶的動(dòng)能，進(jìn)入下一級(jí)參加能量轉(zhuǎn)換，稱為余速利用。？答：減小軸封漏氣間隙，可以減小漏氣，提高機(jī)組效率。？ 答：所謂多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象，也就是說在多級(jí)汽輪機(jī)中，前面各級(jí)所損失的能量可以部分在以后各級(jí)中被利用的現(xiàn)象。？ 答：(1) 利用軸封漏汽加熱給水或到低壓處作功。hs節(jié)流損失t 0P’0P’cPcP0排汽阻力損失第一級(jí)存在損失，使第二級(jí)進(jìn)口溫度由升高到，故54的焓降大于23的焓降。答：由于蒸汽在汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)中節(jié)流從而造成蒸汽在汽輪機(jī)中的理想焓降減小，稱為進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失。？在hs圖上說明什么是多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象？答：（1）大功率汽輪機(jī)多采用多級(jí)的原因?yàn)椋憾嗉?jí)汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率大大高于單機(jī)汽輪機(jī)；多級(jí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率相對(duì)較高；多級(jí)汽輪機(jī)單位功率的投資大大減小。五、簡(jiǎn)答題？平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以采用哪些方法？ 答：多級(jí)汽輪機(jī)每一級(jí)的軸向推力由（1）蒸汽作用在動(dòng)葉上的軸向力（2）蒸汽作用在葉輪輪面上的軸向力（3）蒸汽作用在轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向力（4）蒸汽作用隔板汽封和軸封套筒上的軸向推力組成。 汽輪機(jī)的軸端功率。 汽輪發(fā)電機(jī)組的相對(duì)電效率。 汽輪機(jī)的內(nèi)功率。 重?zé)岈F(xiàn)象。 答：各版和輪盤間汽室壓力與級(jí)后蒸汽壓力之差和級(jí)前蒸汽壓力與級(jí)后壓力之差的比值。1千克蒸汽理想比焓降中轉(zhuǎn)換成電能的部分與整個(gè)熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的熱量之比稱為絕對(duì)電效率。 答：蒸汽實(shí)際比焓降與整個(gè)熱力循環(huán)中加給1千克蒸汽的熱量之比。答：在一定的初終參數(shù)和轉(zhuǎn)速下，單排氣口凝汽式汽輪機(jī)所能發(fā)出的最大功率。答：汽輪發(fā)電機(jī)組每發(fā)1KW 四、名詞解釋答：每千克蒸汽在汽輪機(jī)中的理想焓降與每千克蒸汽在鍋爐中所吸收的熱量之比稱為汽輪發(fā)電機(jī)組的循環(huán)熱效率。 ηm = pe/pi ，對(duì)于不同初參數(shù)的機(jī)組，一般采用 熱耗率 評(píng)價(jià)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。 進(jìn)汽阻力損失， 排氣損失， 軸端漏氣損失，機(jī)械摩擦損失。= T/h，得到作用在動(dòng)葉上的軸向推力ΣFz1=104339 N，作用在葉輪上的軸向推力ΣFz2=56859 N, 作用在各凸肩上的軸向推力ΣFz3=93901 N，則機(jī)組總的軸向推力為 67297N ，全機(jī)理想比焓降為1200 kJ/kg，各級(jí)的理想焓降之和為1230 kJ/kg ，則重?zé)嵯禂?shù)為 % 。（ ）