【正文】 而受交變作用力的零件，對其剛度的要求主要是避開共振，使其自振頻率與激振力的頻率。對于其內部為三向應力狀態(tài)的零件(如汽缸和轉子)，則要根據(jù)第四強度理論求取其等效當量合成應力作為校核應力。對于受單向應力的零件（包括單向拉伸、壓縮、擠壓、剪切，或拉彎聯(lián)合作用），其合成應力為危險截面各單向應力的代數(shù)和。對于工作溫度不高、承受非交變應力的零件，其許用應力為屈服許用應力與持久許用應力的最小值；對于在高溫下工作的零件，其許用應力為以上兩種許用應力和蠕變許用應力的最小值；若零件承受交變應力，其許用應力為以上兩種，或三種許用應力和疲勞許用應力中的最小值。13．零件安全的強度準則是什么？材料的許用應力如何確定？各種應力狀態(tài)的零件，其最大應力如何確定？答：零件安全工作的強度準則是：零件內最大的合成應力小于或等于材料的許用應力。其裂紋的出現(xiàn)與應力循環(huán)次數(shù)和應力變化幅值的大小有關；應力變化幅值愈大，其產生裂紋所經歷的循環(huán)次數(shù)愈少。工程上將材料試件在一定溫度下，受恒拉力作用105小時，試件產生1%塑性變形的初始應力，定義為蠕變極限。材料試件在一定溫度下受恒定拉力作用，持續(xù)105小時斷裂，此時試件的初始應力稱為材料的持久極限。材料的持久極限：金屬材料在一定的溫度和拉力持續(xù)作用下，會發(fā)生斷裂。過大的塑性變形將改變零件的形狀，影響零件正常工作。12．何謂材料的屈服極限、持久極限、蠕變極限和疲勞極限。答：葉片最危險的三種共振為：切向A0型振動的動頻率與低頻激振力頻率kn合拍時的共振；切向B0型振動的動頻率與高頻激振力頻率znn相等時的共振；切向A0型振動的動頻率與znn相等時的共振。，應該使葉片滿足哪些條件？答：調頻葉片的安全準則是：（1）葉片的自振頻率要避開激振力頻率一定范圍； （2）還要求安全倍率大于某一許用值。由高到低分別為第一、第二…第n階臨界轉速。答：不調頻葉片的動應力幅值應小于許用耐振強度，即：；我們一般認為葉片的激振力幅值正比于作用在該葉片的蒸汽彎曲應力，動應力是激振力引起的，因此葉片的動應力幅值也正比于蒸汽彎曲應力，即：；由兩式可得到：用比值作為評價動強度的指標，考慮其影響因素后，可對它們進行修正用表示，其比值定義為安全倍率，用Ab表示，即不調頻葉片的安全準則為： Ab≥[Ab]。答：汽輪機主要零件不能按照溫度的變化規(guī)律進行自由脹縮，即熱變形受到約束，則在零件內部引起應力，這種由溫度引起的應力稱為熱應力。答：表征葉片抵抗疲勞破壞的系數(shù)。答：表示材料在承受動應力時的一種機械性能。第五章 汽輪機零件強度與振動一、簡答題 答：對于有些葉片要求其某個主振型頻率與某類激振力頻率避開才能安全運行，這個葉片對這一主振型稱為調頻葉片。17．凝汽設備中抽氣器的任務是什么?其主要類型有哪些？答：凝汽設備中抽氣器的任務是：（1）在機組啟動時使凝汽器內建立真空；（2）在機組正常運行時不斷地抽出漏入凝汽器的空氣，以保證凝汽器的正常工作。15．凝汽設備運行狀態(tài)的優(yōu)劣集中表現(xiàn)在哪幾個方面？答：凝汽器內是否保持在最佳真空； 凝結水的過冷度是否最??； 凝結水的品質是否合格。（3）從節(jié)省配套設備耗能的角度提出的要求：盡量減輕抽氣器的負荷；水阻要小。13．機組運行對凝汽器的要求有哪些？答：（1）從提高凝汽器的熱經濟性角度提出的要求：傳熱效果好；過冷度??；汽阻小。 （2）當過冷度很大時，真空降低，凝結效果較差；同時，過冷度增大還會使凝結水中含氧量增大，增加了對低壓管道的腐蝕。 δt為凝汽器端差；Ac表示凝汽器總傳熱面積。，標注曲線上各特征端點的符號，并注釋符號的意義。？空氣的存在對凝汽器的工作有什么影響？答：空氣的來源有：新蒸汽帶入汽輪機的空氣；處于真空狀態(tài)下的低壓各級與相應的回熱系統(tǒng)、排汽缸、凝汽設備等不嚴密處漏入的。，當汽輪機負荷減小時，凝汽器真空將如何變化？為什么？答：凝汽器內壓力Pc，近似認為等于蒸汽分壓力Ps，可由蒸汽凝結溫度ts確定。答：在其它條件不變的情況下，如增加冷卻水量，則凝汽器的真空就會提高，汽輪發(fā)電機組輸出的功率就會增加，但同時循環(huán)水泵的耗功也會增加，當汽輪發(fā)電機組輸出功率的增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差達到最大時，就說凝汽器達到了最佳真空。，凝汽器真空逐漸下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽輪機在運行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的原因有：（1） 冷卻水量緩慢減少（2） 冷卻水管結垢或臟污（3） 冷卻水溫緩慢升高（4） 凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣（5） 抽氣器效率下降（6） 部分冷卻水管被堵。 答：有兩個以上排氣口的大容量機組的凝汽器科制成多壓凝汽器，汽側有密封的分隔板隔開。答：凝結水的溫度比凝汽器喉部壓力下的飽和溫度低的數(shù)值，稱為凝汽器的過冷度。，當外界壓力增大時，真空度 降低 。，冬季與夏季相比，凝汽器效果較好的是 冬季 。 【 A 】A. 循環(huán)水量 B. 凝汽器的水阻 C. 凝汽器的汽阻 D. 冷卻水管的排列方式，下列說法哪個正確？ 【 B 】A. 達到極限真空時，凝汽器真空再無法提高B. 達到極限真空時，汽輪機功率再無法提高C. 達到極限真空時，汽輪機綜合效益最好D. 以上說法都不對 【 A 】 A. 進入凝汽器的冷卻水量與進入凝汽器的蒸汽量之比 B. 進入凝汽器的蒸汽量與進入凝汽器的冷卻水量之比 C. 冷卻水在凝汽器中的流程次數(shù) D. 冷卻水吸熱量與蒸汽放熱量之比，進入凝汽器的蒸汽量減少，則 【 B 】 A. 凝汽器的真空度降低 B. 凝汽器的真空度提高 C. 凝汽器的真空度不變 D. 真空度變化不能確定，冷卻水量越大，則 【 A 】 A. 凝汽器的真空度越高 B. 凝汽器的真空度越低 C. 機組的效率越高 D. 機組的發(fā)電量越多 【 A 】 A. 凝汽器水位過高 B. 冷卻水量減少 C. 冷卻水量增加 D. 冷卻水管結垢二、填空題 射汽抽汽器 、 射水抽汽器 和 水環(huán)式真空泵 三種型式?，F(xiàn)代汽輪機在設計工況下，進汽調節(jié)閥的富余開度不大，保證在其全開時，動葉片的彎曲應力和軸向推力不超限。當初壓降低時，要保持汽輪機的功率不變，則要開大調節(jié)閥，增加進汽量。此時調節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板前后壓差增大。初壓升高時若初溫保持不變，使在濕蒸汽區(qū)工作的級濕度增大，末級葉片的工作條件惡化，加劇其葉片的侵蝕，并使汽輪機的相對內效率降低。初壓升高使循環(huán)效率增大的經濟效益，幾乎全部被進汽節(jié)流損失相抵消。雖然初壓升高使循環(huán)效率增高，但經濟性不如調節(jié)閥開度不變的工況。采用噴嘴調節(jié)的機組，初壓改變時保持功率不變。當主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時，蒸汽的初焓減??；此時進汽流量增加，回熱抽汽壓力升高，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的吸熱量減少。對于凝汽式機組或某一級葉柵為臨界狀態(tài)的機組，其進汽量與初壓的變化成正比，由于此時汽輪機內蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大，機組功率的相對變化大于機組進汽量的相對變化。級的理想焓降增大，其速度比和反動度隨之減小，速度比偏離最佳值，級效率相應降低。當汽輪機流量減小時，調節(jié)級的壓力比逐漸減小，調節(jié)級焓降逐漸增大。級的速度比和反動度隨理想焓降的減小而增大，速度比偏離最佳值，級效率相應降低。且變工況前級組前后的壓力差越大，級前壓力降低的多，級后壓力降低的少。（2）末級組：其特點是級前蒸汽壓力與其流量的關系不能簡化為正比關系，且級組內級數(shù)較少。由于設計工況級的速度比為最佳值，級內效率最高，當速度比偏離最佳值時，級內效率降低。隨著工況變化范圍增大，壓力最低的中間級前蒸汽溫度開始變化，并逐漸向前推移。汽輪機級的理想焓降是級前溫度和級的壓力比的函數(shù)，在工況變化范圍不大時，中間級的級前蒸汽溫度基本不變。22．采用噴嘴調節(jié)的汽輪機進汽量減小時，各類級的理想焓降如何變化？反動度、速度比、級效率如何變化？答：當汽輪機的工況變化時，按各級在工況變化時的特點通常級分為調節(jié)級、中間級和末級組三類。另外，對應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區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮放噴嘴設計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. 某背壓式汽輪機才用噴嘴調節(jié)方式，其流量由設計工況增加，排汽壓力近似不變，變工況前后為亞臨界狀態(tài)，請定性填寫下表（只需填寫增、減、基本不變）P2/p0⊿htxaΩmηi調節(jié)級中間級末幾級。曲線A1B1CA1B2C2是定壓運行機組100%設計工況和75%設計負荷的熱力過程線，曲線A1DA2D2為滑壓運行相應工況熱力過程線。17. 用hs圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運行與滑壓運行哪一種運行方式對變負荷的適應性好。 （如圖）當比焓降減小即速比增大時，,減為，動葉進口實際有效相對速度為,若反動度不變，則；在噴嘴出口面積和動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葉柵，在動葉汽道內形成阻塞，造成動葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動度增大，從而使減小，增大，減輕動葉柵汽道的阻塞。16. 分析說明汽輪機某一中間級在理想焓降減小時其反動度的變化情況。各級葉片的受力正比于流量而增大，流量增大時末級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，故此時末級運行安全性危險。，初溫變化對汽輪機經濟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初壓升高時，為什么說末級葉片危險性最大？答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調節(jié)汽門、導管等承壓部件內部應力增大。當只有在上述情況下，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節(jié)汽門全開時第一級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)動葉上，使每片動葉分攤的蒸汽流量最大。若由于其他原因，使通汽面積發(fā)生改變時應進行修正；同一工況下，各級的流量相等或成相同的比例關系；流過各級的汽流為一股均質流（調節(jié)級不能包括在級組內）。答：弗留格爾公式為：。答：噴嘴配汽是依靠幾個調門控制相應的調節(jié)級噴嘴來調節(jié)汽輪機的進汽量。 答：閥門全開的狀態(tài)點，汽流節(jié)流損失最小，流動效率最高的工況點。 答：級組內至少有一列葉柵的出口流速達到或超過臨界速度。 答：級內的噴嘴葉柵和動葉柵兩者之一的流速達到或超過臨界速度。 答：每增加單位功率需多增加的汽耗量。三、簡答題 答：凝汽器真空達到末級動葉膨脹極限壓力下的真空時，該真空稱為凝汽器的極限真空。，汽輪機帶高負荷時，宜采用 噴嘴配汽 ，低負荷時宜采用 節(jié)流配汽 。背壓式汽輪機非調節(jié)級，流量增大，級的理想比焓降 增大 ，反動度 降低 。，采用滑壓運行于采用定壓噴嘴調節(jié)方式相比，調節(jié)級后各級溫度變化 很小 ，因而熱應力 很小 。所以其軸承安全系數(shù)為：故此推力瓦工作是安全的。（∽）。最大工況下動葉軸向力為：高壓部分N，中低壓部分N；葉輪上的軸向力：高壓部分N，中低壓部分N；轉子凸肩與軸封凸肩上的總軸向推力：高壓缸側N，中低壓部分N。所以其軸承安全系數(shù)為：, 故此推力瓦工作是安全的。解：（1）蒸汽作用在動葉上的軸向推力： = =4074（N）（2)作用在葉輪輪面上的作用力（近似）：==2173（N）（3)蒸汽作用在軸封上的作用力： （N）故總的軸向推力為：（N）7．某機組在最大工況下通過的蒸汽流量T/h，此時計算得到作用在動葉上的軸向推力N，作用在葉輪上的軸向推力N, 作用在各凸肩上的軸向推力N，機組軸向推力軸承共裝有10個瓦塊，每塊面積，軸承工作面能承受的最大壓力為，~。已知該級蒸汽流量kg/s，平均直徑m，動葉高度mm，葉輪輪轂直徑m，軸端軸封直徑m，噴嘴后的蒸汽壓力MPa，動葉后的蒸汽壓力MPa。已知：第一級級后壓力MPa，內效率，其余四個壓力級具有相同的焓降和內效率，進汽機構和排汽管中的損失可忽略不計。解：由和在hs圖上可查得蒸汽初始焓kJ/kg，理想排汽焓=2025kJ/kg 因進汽節(jié)流損失為5%，節(jié)流后的壓力MPa， 節(jié)流過程中焓值不變， ∴ kJ/kg， 汽輪機第一級實際入口點為 已知第一級理想焓降，所以： 第一級出口壓力可確定 h 已知第一級效率，而 s 所以第一級實際出口焓： 圖3 級的熱力過程線 (kJ/kg)第一級實際出口點為2（，），此點即是壓力級的入口點。試求：（1）該機組的相對內效率，并繪出在hs上的熱力過程線。