汽轮机原理第三章变工况例题

汽轮机原理第三章变工况例题

汽轮机原理是大型旋转机械领域的一个重要分支，涉及到热力学、流体力学、材料科学等多方面的知识。汽轮机变工况运行是指汽轮机在改变其工作参数（如蒸汽流量、蒸汽温度、蒸汽压力、转速等）的情况下运行。这种变化可能由负荷变化、燃烧条件变化、汽轮机故障等多种因素引起。

以下是一个简单的汽轮机变工况例题：

假设有一台汽轮机，其设计参数为：蒸汽流量G=100t/h，蒸汽温度T=540℃，蒸汽压力P=10MPa，汽轮机转速n=3000r/min。现在由于负荷变化，蒸汽流量减小到80t/h，蒸汽温度升高到560℃，蒸汽压力减小到8MPa，汽轮机转速降低到2500r/min。

要求：根据这些参数的变化，分析汽轮机的性能变化，并评估其对汽轮机效率和安全性的影响。

解答：

蒸汽流量变化的影响：

当蒸汽流量减小到80t/h时，汽轮机的通流面积可能不足，导致蒸汽在汽轮机内的流动阻力增大，降低了蒸汽的做功能力。同时，由于蒸汽流量减小，汽轮机的出力也将降低。

蒸汽温度变化的影响：

当蒸汽温度升高到560℃时，蒸汽的焓值将增大，这将增加蒸汽在汽轮机内的做功能力。然而，过高的蒸汽温度可能导致汽轮机叶片的材料性能下降，增加叶片受损的风险。

蒸汽压力变化的影响：

当蒸汽压力降低到8MPa时，蒸汽在汽轮机内的膨胀比将增大，这将增加蒸汽在汽轮机内的做功能力。然而，过低的蒸汽压力可能导致汽轮机的效率降低。

转速变化的影响：

当汽轮机转速降低到2500r/min时，汽轮机的通流面积可能过大，导致蒸汽在汽轮机内的流动阻力减小，降低了蒸汽的做功能力。同时，由于转速降低，汽轮机的出力也将降低。

综合以上分析，我们可以得出以下结论：

当负荷减小、蒸汽温度升高、蒸汽压力降低时，汽轮机的做功能力将降低。

当负荷增大、蒸汽温度降低、蒸汽压力升高时，汽轮机的做功能力将提高。

在变工况运行时，应特别注意汽轮机的安全性和效率，防止因参数变化导致的性能下降和设备损坏。