【正文】 解：由和在hs圖上可查得： 蒸汽初始焓：kJ/kg， 理想出口焓：kJ/kg 由此可得汽輪機(jī)理想焓降： (kJ/kg) 圖1 汽輪機(jī)熱力過程線 根據(jù)題意知排汽為干飽和蒸汽，則由MPa 的等壓線與飽和線相交點(diǎn)得實(shí)際排汽狀態(tài)點(diǎn)C， 該點(diǎn)的焓kJ/kg故汽輪機(jī)有效焓降：(kJ/kg)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率：由于各級(jí)焓降相同、效率相同，所以各級(jí)效率與整機(jī)相對(duì)內(nèi)效率存在如下關(guān)系： 則各級(jí)效率：汽輪機(jī)內(nèi)功率：3．凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)為： 蒸汽初壓MPa，初溫；排汽壓力MPa，其第一級(jí)理想焓降kJ/kg，該級(jí)效率，其余各壓力級(jí)內(nèi)效率（包括末級(jí)余速損失在內(nèi)）。全機(jī)共有14級(jí)，每級(jí)效率相同，焓降相同，重?zé)嵯禂?shù)。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。？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。 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 三、簡(jiǎn)答題答：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 % 。解： KJ/Kg KJ/Kg （1） （2）=144 m/s =160 噴嘴損失為：= KJ/Kg 動(dòng)葉損失為： KJ/Kg 余速損失為： KJ/Kg 輪周損失為：++= KJ/Kg 輪周力為： Fu==851N（3）熱力過程線為：sP1P2h11．已知汽輪機(jī)某級(jí)噴嘴出口速度c1=275m/s，動(dòng)也進(jìn)、出口速度分別為w1=124m/s、w2=205m/s，噴嘴、動(dòng)葉的速度系數(shù)分別為=, =，試計(jì)算該級(jí)的反動(dòng)度。（2）計(jì)算輪周損失、輪周力、輪周功率和輪周效率（μ0=0，μ1=）。解: (1) =（）78= kJ/kg m/s m/s = = m/s = (2) 動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形： W2C1uuC2W1 P0(3) 該級(jí)熱力過程線：sh P1P210．已知某級(jí)G=30Kg/s，c0=，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=，軸向排汽(α2=900),噴嘴和動(dòng)葉速度系數(shù)分別為=，=，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。（2） 畫出動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形。圓周速度u=178m/s, 噴嘴速度系數(shù)=，動(dòng)葉速度系數(shù)=，余速利用系數(shù)0=。9．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。ηg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 t(2) 該機(jī)組的汽耗率。假定發(fā)電機(jī)效率ηg=，機(jī)械效率ηm=。計(jì)算：（1） 計(jì)算級(jí)的反動(dòng)度Ωm（2） 若本級(jí)余速動(dòng)能被下一級(jí)利用的系數(shù)μ1=，計(jì)算級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率ηri。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。蒸汽流量G = kg/s。 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。動(dòng)葉的平均直徑為dm = 1080 mm，轉(zhuǎn)速n = 3000 r/min，噴嘴的速度系數(shù) = ，動(dòng)葉的速度系數(shù) = ，求：(1) 動(dòng)葉出口汽流的絕對(duì)速度c2 (2) 動(dòng)葉出口汽流的方向角α2 (3) 繪出動(dòng)葉進(jìn)出口蒸汽的速度三角形。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。計(jì)算：（1）計(jì)算級(jí)的反動(dòng)度Ωm（2）若本級(jí)余速動(dòng)能被下一級(jí)利用的系數(shù)1=，計(jì)算級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率ηr i。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。余速損失的大小取決于動(dòng)葉出口絕對(duì)速度。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。汽輪機(jī)的外部損失是由于機(jī)械摩擦及對(duì)外漏汽而形成的能量損失，無法在焓熵圖中表示。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。從噴嘴葉柵噴出的高速汽流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動(dòng)葉柵，在動(dòng)葉流道中繼續(xù)膨脹，改變汽流速度的方向和大小，對(duì)動(dòng)葉柵產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)作功，通過汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。答：蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程，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。當(dāng)動(dòng)葉流道為漸縮形，且動(dòng)葉流道前后存在一定的壓差時(shí)，動(dòng)葉柵受反擊力作用。反擊原理：指當(dāng)原來靜止的或運(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。33．什么是沖擊原理和反擊原理？在什么情況下，動(dòng)葉柵受反擊力作用？答：沖擊原理：指當(dāng)運(yùn)動(dòng)的流體受到物體阻礙時(shí)，對(duì)物體產(chǎn)生的沖擊力，推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的作功原理。（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?。這種級(jí)兼有沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)的特征，它的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級(jí)，作功能力高于反動(dòng)級(jí)。在這種級(jí)中：p1 p2；Dhn≈Dhb≈；Ωm=。它的動(dòng)葉柵中不僅存在沖擊力，蒸汽在動(dòng)葉中進(jìn)行膨脹還產(chǎn)生較大的反擊力作功。在這種級(jí)中：p1 = p2；Dhb =0；Ωm=0。各類級(jí)的特點(diǎn)：（1）純沖動(dòng)級(jí)：蒸汽只在噴嘴葉柵中進(jìn)行膨脹，而在動(dòng)葉柵中蒸汽不膨脹。由于部分進(jìn)汽也會(huì)帶來部分進(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。所以噴嘴高度不能過小，一般大于15mm。蒸汽從高壓端泄入汽封，當(dāng)經(jīng)過第一個(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。答：平衡活塞法；對(duì)置布置法，葉輪上開平衡孔；采用推力軸承。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。答：純沖動(dòng)級(jí)：C2P2P0 C0C11P1 反動(dòng)級(jí)： C1 P0C0P1C2P227．減小汽輪機(jī)中漏氣損失的措施。 作功能力：復(fù)速級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，反動(dòng)級(jí)最??； 效率：反動(dòng)級(jí)最大，沖動(dòng)級(jí)次之，復(fù)速級(jí)最小。25．簡(jiǎn)述蒸汽在軸流式汽輪機(jī)的沖動(dòng)級(jí)、反動(dòng)級(jí)和復(fù)速級(jí)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，并比較它們的效率及作工能力。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。在純沖動(dòng)級(jí)中，反動(dòng)度Ωm=0，則其輪周效率可表示為：ηu=2葉型選定后，φ、ψ、αβ1數(shù)值基本確定，由公式來看，隨速比變化，輪周效率存在一個(gè)最大值。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。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分繼續(xù)膨脹，壓力降低，速度增加，超過臨界速度，且氣流的方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 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：蒸汽通過噴嘴實(shí)現(xiàn)了由熱能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，通過動(dòng)葉將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。以上這些損失稱為濕汽損失。（9）濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級(jí)，將產(chǎn)生濕汽損失。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。在沒有布置噴嘴葉柵的弧段處，蒸汽對(duì)動(dòng)葉柵不產(chǎn)生推動(dòng)力，而需動(dòng)葉柵帶動(dòng)蒸汽旋轉(zhuǎn)，從而損耗一部分能量；另外動(dòng)葉兩側(cè)面也與弧段內(nèi)的呆滯蒸汽產(chǎn)生摩擦損失，這些損失稱為鼓風(fēng)損失。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。 （6）葉輪摩擦損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪面與其兩側(cè)的蒸汽發(fā)生摩擦，為了克服摩擦阻力將損耗一部分輪周功。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。（5）扇形損失：汽輪機(jī)的葉柵安裝在葉輪外圓周上，為環(huán)形葉柵。（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。（2）動(dòng)葉損失：因蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)