(完整word版)汽轮机原理沈士一

汽轮机原理及运行课程自学辅导资料二○○八年十月汽轮机原理及运行课程自学进度表教材：汽轮机原理教材编者：沈士一康松庆贺庆庞立云出版社：中国电力出版社出版时间：1992接交给任课教师。

总成绩中，作业占15分。

汽轮机原理及运行课程自学指导书第1章汽轮机级的工作原理一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心掌握蒸汽在汽轮机各种级内的流动过程和能量转换规律及计算，蒸汽在汽轮机级内能量转换过程中各种损失和各种级效率的物理概念及减少损失的措施，熟悉各种损失的计算；熟悉汽轮机级的热力设计原则和方法，扭叶片级；了解叶栅的气动特性。

（二）本章重点级的概念，级的工作过程，级的反动度，动叶进出口速度三角形，蒸汽在喷嘴的膨胀过程，蒸汽在动叶中的流动和能量转换过程；蒸汽作用在动叶栅上的力和轮周功率，级的轮周效率，级的轮周效率与速比的关系，蒸汽在复速级内的能量转换特点；级内损失，级的相对内效率。

（三）本章前后联系在前面学习完成工程热力学和流体力学的基础上，对级的工作原理进行学习；学习本章内容为后面分析多级汽轮机的工作原理打下基础。

二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念级，反动度，压比，速比，最佳速比，轮周效率，轮周功率，级的相对内效率，扭叶片（二）本章难点及学习方法指导级的轮周效率和速比的关系学习方法：理论联系实际，熟悉汽轮机结构，多看书，三、典型例题分析1.汽轮机按工作原理分类可分为哪几种类型？答：冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

2.按热力性质分类，汽轮机可分为哪几种类型？答：凝汽式汽轮机，背压式汽轮机，调节抽汽式汽轮机，抽汽背压式汽轮机，中间再热式汽轮机3.什么是级的速度比和最佳速比答：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。

4.汽轮机级的含义是什么？答：汽轮机的级是将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元，结构上由静叶栅和相应的动叶栅组成。

汽轮机的工作原理一、力的冲动作用原理及反动作用原理1. 冲动作用原理由力学可知，当一个运动物体碰撞到另一个静止或运动速度比它低的物体时，就会因受到阻碍而改变其速度，同时给阻碍它的运动物体一个作用力，这个作用力称为冲动力。

冲动力的大小取决于运动物体的质量和碰撞前后的速度变化值。

物体质量越大，速度变化值越大；速度变化越大，冲动力也越大。

若阻碍运动的物体在此力的作用下，产生了速度变化，则运动物体就做了机械功。

在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。

高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向的改变，产生了对动叶片的冲动力，推动叶轮旋转作功，将蒸汽的动能转变为转子旋转的机械能，这种利用冲动力的作功原理，称为冲动作用原理，如图1－1所示。

图1－1 单级冲动式汽轮机示意图1－转子；2－叶轮；3－动叶片；4－喷嘴 图1－2所示为一动叶片的工作示意图，如果用一个直立的平板，让高速汽流冲击到其表面上，平板由于受汽流的冲击作用而发生运动，但因在平板的表面附近产生了很大的扰动和涡流损失，如图1－2（a ）所示，使蒸汽中大量的有用能量得不到很好的利用，以致造成浪费。

所以经过大量的实践改进，现代的汽轮机叶片都做成弯曲形。

如要产生最大的作用力，就必须使蒸汽的喷射方向与动叶片的运动方向一致，然后再转一个1800方向流出动叶片，如图1－2（b ）所示。

蒸汽图1－2 冲动式汽轮机动叶片的分析图同样，高速蒸汽流冲击汽轮机叶片时，使叶片运动而做功，如图1－3所示。

蒸汽以速度c1流向一圆弧形动叶片，并能沿着平行于汽流的方向移动。

汽流进入由动叶片构成的圆弧形流道后，便沿内弧逐渐改变其流动方向，最后以速度c2流出流道。

当动叶片固定不动时，c2的方向恰与c1方向相反。

由于汽流沿圆弧形叶片壁面不断地改变方向作匀速圆周运动，因此每一个汽流微团都将产生一个离心力作用在叶片上，同时根据牛顿第三定律，动叶片也受到汽流微团给它的一个大小相等，方向相反的反作用力，在这里就是一个离心力。

汽轮机原理沈士一作者：沈士一等编出版社：中国电力出版社出版时间：1992-6-1内容简介:本书对“汽轮机原理”课程的三大部分内容，即汽轮机热力工作原理、汽轮机零件强度和汽轮机调节都作了介绍，主要内容有汽轮机级的工作原理、多级汽轮机、汽轮机变工况特性、凝汽设备、汽轮机零件强度及汽轮机调节。

并结合大型汽轮机的运行特点，介绍了有关内容。

本书为高等学校热能动力类专业本科“汽轮机原理”课程的基本教材，也可供有关专业的师生与工程技术人员参考。

目录:前言绪论第一章汽轮机级的工作原理第一节概述第二节蒸汽在喷嘴和动叶通道中的流动过程。

第三节级的轮周功率和轮周效率第四节叶栅的气动特性第五节级内损失和级的相对内效率第六节级的热力设计原理第七节级的热力计算示例第八节扭叶片级第二章多级汽轮机第一节多级汽轮机的优越性及其特点第二节进汽阻力损失和排汽阻力损失第三节汽轮机及其装置的评价指标第四节轴封及其系统第五节多级汽轮机的轴向推力及其平衡第六节单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率第三章汽轮机的变工况特性第一节喷嘴的变工况特性第二节级与级组的变工况特性第三节配汽方式及其对定压运行机组变工况的影响第四节滑压运行的经济性与安全性第五节小容积流量工况与叶片颤振第六节变工况下汽轮机的热力核算第七节初终参数变化对汽轮机工作的影响第八节汽轮机的工况图与热电联产汽轮机第四章汽轮机的凝汽设备第一节凝汽设备的工作原理、任务和类型第二节凝汽器的真空与传热第三节凝汽器的管束布置与真空除氧第四节抽气器第五节凝汽器的变工况第六节多压式凝汽器第五章汽轮机零件的强度校核第一节汽轮机零件强度校核概述第二节汽轮机叶片静强度计算第三节汽轮机叶轮静强度概念第四节汽轮机转子零件材料及静强度条件第五节汽轮机静子零件的静强度第六节汽轮机叶片的动强度第七节叶轮振动第八节汽轮发电机组的振动第九节汽轮机主要零件的热应力及汽轮机寿命管理第六章汽轮机调节系统第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理第二节液压调节系统第三节中间再热式汽轮机的调节第四节调节系统的试验和调整第五节汽轮机功频电液调节第六节背压式和抽汽式汽轮机的调节参考文献。

第一章绪论一、单项选择题1．新蒸汽参数为13。

5MPa的汽轮机为（ b )A．高压汽轮机B．超高压汽轮机C．亚临界汽轮机D．超临界汽轮机2．型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是（ B ).A.一次调整抽汽式汽轮机 B。

凝汽式汽轮机C。

背压式汽轮机 D.工业用汽轮机第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题3．在反动级中，下列哪种说法正确?( C ）A.蒸汽在喷嘴中的理想焓降为零B.蒸汽在动叶中的理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D。

蒸汽在喷嘴中的理想焓降小于动叶中的理想焓降4．下列哪个措施可以减小叶高损失?( A ）A.加长叶片 B。

缩短叶片C.加厚叶片 D。

减薄叶片5．下列哪种措施可以减小级的扇形损失?( C )A.采用部分进汽 B。

采用去湿槽C。

采用扭叶片 D。

采用复速级6．纯冲动级动叶入口压力为P1，出口压力为P2，则P1和P2的关系为（ C ）A．P1〈P2 B．P1〉P2C．P1＝P2 D．P1≥P27．当选定喷嘴和动叶叶型后,影响汽轮机级轮周效率的主要因素（ A )A。

余速损失 B.喷嘴能量损失C。

动叶能量损失 D。

部分进汽度损失8．下列哪项损失不属于汽轮机级内损失( A ）A.机械损失B.鼓风损失C.叶高损失D.扇形损失9．反动级的结构特点是动叶叶型( B ）。

A。

与静叶叶型相同 B. 完全对称弯曲C。

近似对称弯曲 D. 横截面沿汽流方向不发生变化10．当汽轮机的级在（ B )情况下工作时，能使余速损失为最小.A。

最大流量 B. 最佳速度比C. 部发进汽D. 全周进汽1。

汽轮机的级是由______组成的。

【 C 】 A。

隔板+喷嘴B。

汽缸+转子C。

喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮2。

当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1【 A 】A. C1〈C cr B. C1=C crC。

C1〉CcrD。

C1≤C cr3。

当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力pcr时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀，下列哪个说法是正确的? 【 B 】A。

汽轮机工作原理概述汽轮机是一种将燃料的热能转化为机械能的设备，被广泛应用于发电厂、石化工厂等工业领域。

它是基于热力学原理和动力学原理，通过将高温高压高速的气体经过涡轮机的转动从而产生动力。

本文将详细介绍汽轮机的工作原理。

工作原理汽轮机的工作原理可以简单分为三个主要过程：燃烧过程、膨胀过程和排气过程。

燃烧过程首先，燃料（通常是煤、天然气或原油）被送入燃烧室内与空气混合。

在燃烧室内，燃料和空气发生化学反应产生高温高压的气体，这些气体的温度可以达到数千摄氏度。

这个过程会释放出巨大的热能。

膨胀过程在燃烧过程中产生的高温高压气体被引导进入汽轮机中的高压涡轮机组。

高压涡轮轴与低压涡轮轴相连，形成一个旋转的连续轴，因此高压涡轮的转动会带动低压涡轮的转动。

通过这种轴的连续转动，气体的温度和压力会逐渐降低。

当气体通过涡轮机组时，涡轮叶轮的叶片会将高速气体的动能转化为机械能，从而带动涡轮叶片的转动。

涡轮机组的转动将通过轴将机械能传递给发电机或其他驱动装置，从而产生电力或工作力。

排气过程在膨胀过程中，由于燃料的能量已经被转化为机械能，气体的温度和压力都降低了。

最后，气体被排出汽轮机，通常会通过烟囱排放到大气中。

汽轮机类型根据汽轮机的旋转轴位置和工作流程，汽轮机可以分为以下几种类型：往复式汽轮机往复式汽轮机的转子以曲柄连杆机构为核心，类似于内燃机。

它适用于小型燃料供应场合，通常用于驱动小型发电机或水泵。

回转式汽轮机回转式汽轮机是目前最常用的汽轮机类型。

它的转子是以中心轴旋转的，可以根据需要设置多级涡轮驱动涡轮叶片。

自由涡轮汽轮机自由涡轮汽轮机是一种没有固定轴的旋转式汽轮机。

它通过自由涡轮旋转产生机械能，可以用于驱动飞机的涡喷发动机。

优势和应用汽轮机的工作原理使其具有以下优势和广泛应用：•高效性：汽轮机可以实现燃料的高效利用，对于燃煤发电厂而言，其热效率可以达到40%到50%。

•可靠性：汽轮机结构简单，运行稳定可靠，可以长时间连续运行。

第三章汽轮机原理第一节汽轮机级的工作原理一、概述(一）汽轮机设备的组成和作用汽轮机是将蒸汽的热力势能转换成机械能，借以拖动其他机械旋转的原动机。

为保证汽轮机安全经济地进行能量转换，除汽轮机本体外，尚需配置若干附属设备。

汽轮 机及其附属设备通过管道和阀门等附件连成系统，再由各种功能的系统组成一整体，称汽轮机 设备或汽轮机装置。

图3-1是汽轮机设备的组合示意图。

主蒸汽图3-1汽轮机设备组合示意图1—主汽门2—调节阀3—汽轮机4一凝汽器5—抽气器6—循环水泵7—凝结水泵8—低压加热器9一除氧器10—给水泵11—高压加热器具有较高压力和温度的蒸汽经主汽门、调节阀进人汽轮机。

由于汽轮机排汽口处的压力低 于进汽压力，在这个压力差的作用下蒸汽向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，将一部分热 力势能转换为机械能，最后从排汽口排出。

汽轮机的排汽仍具有一定的压力和温度，因此仍具 有一定的热力势能，这一部分能量没有转换成机械能，称为冷源损失。

排汽的压力和温度越 高，它所具有的能量就越大，冷源损失所占比例也就越大。

为了减少冷源损失，提高蒸汽热力 循环的效率，常采用凝汽设备来降低排汽的压力和温度，此时汽轮机的排汽排人凝汽器，在较80低的温度下凝结成水，由凝结水泵抽出供锅炉继续使用。

为了吸收排汽在凝汽器内凝结时所放 出的热量，保持较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应低温冷却水。

由于汽轮 机的尾部及凝汽器其内部压力低于外界大气压力，故周围的空气会漏入，必须用抽气器将其抽 出，否则会使凝汽器内的压力升高，从而导致冷源损失增大。

凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、 循环水泵和抽气器组成。

除特殊用途的背压式汽轮机外，所有的汽轮机都配有凝汽设备。

(二）汽轮机的基本工作原理汽轮机以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转换为机械功。

蒸汽在汽轮机中将热力势能转换成 机械功的全过程是需要在喷嘴叶栅和动叶栅内共同完成的，一列喷嘴叶栅和相应的一列动叶栅 便组成了汽轮机中能量转换的基本单元，称为‘级’。