汽轮机复习题

汽轮机复习题 1、什么是汽轮机？ 答：汽轮机又称“蒸汽透平”，是将蒸汽的热能转换成机械功的一种旋转式原动机。 2、什么是汽轮机的级？ 答：汽轮机的级：一列固定的喷嘴叶栅/静叶栅和与它相配合的动叶栅构成了汽轮机的基本做功单元。 3、何谓级的反动度？ 答：反动度m：表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标

*'**tbbnbbn

bmhhhhhhhh



*tmbhh **)1(tmnhh

*th---级的滞止理想比焓降

*nh---喷嘴的滞止理想比焓降

bh---动叶的理想比焓降

3、汽轮机级的类型及特点。 答：汽轮机级的类型：⑴根据蒸汽在级中的流动方向分：①轴流式：电站汽轮机大多采用；②辐流式。⑵按照蒸汽在动叶通道内的膨胀程度分：①冲动级：纯冲动级、带反动度冲动级、复速级。②反动级。特点：①纯冲动级：反动度m=0的级。其特点有：a、蒸汽只在喷嘴中膨胀; b、蒸汽在动叶通道内不膨胀；c、不考虑损失时：动叶进出口压力相等 p1=p2；动叶进出口相对速度相等 w1=w2；hb=0，hn*=ht*；d、动叶叶型近似对称弯曲；e、做功能力大，效率较低。②带反动度的冲动级：反动度m=0.05~0.2。其特点有：a、蒸汽的膨胀主要在喷嘴中进行；b、蒸汽在动叶通道仅小部分膨胀：p1p2，hnhb；c、反动力较小，利用冲动力做功；d、动叶通道有一定收缩；e、做功能力比反动级大；f、效率较纯冲动级高。③复速级：一列喷嘴+两列动叶。其特点有：a、级比焓降大，排汽余速大，仍有一定做功能力；b、在同一叶轮上的第一列动叶后加装一列动叶；c、两列动叶间加一列固定在汽缸上的导向叶片；d、主要在喷嘴中膨胀；e、效率低，用于单级汽轮机和中、小型多级汽轮机的第一级。④反动级：a、蒸汽在级中的理想比焓降平均分配在喷嘴和动叶通道中：p1p2，hn=hb=0.5ht；b、动叶中膨胀大，反动力大；c、冲动力和反动力做功各占一半；d、动

叶叶型与喷嘴叶型相同；e、效率高于冲动级，级的理想比焓降较小。 5、汽轮机的分类。 答：⑴按结构分：单级/多级汽轮机；单缸/多缸汽轮机；单轴/双轴汽轮机。⑵按工作原理分：①冲动式：蒸汽主要在各级喷嘴/静叶中膨胀。②反动式：蒸汽在静叶和动叶中都膨胀。③速度级：蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用。⑶按热力特性分：①凝汽式：排汽流入凝汽器，p排汽p大气，热力性能好。②供热式：提供动力及生产或生活用热，热能利用率高。③背压式： p排汽p大气。④抽汽式：从中间级抽出蒸汽供热。⑷按工作蒸汽的状态分：①过热蒸汽：以过热蒸汽为新蒸汽，用于火力发电。②饱和蒸汽：以饱和蒸汽为新蒸汽，用于堆型的核电站。 6、汽轮机的型号是如何表示的？ 答：汽轮机型号表示汽轮机基本特性，我国目前采用汉语拼音和数字来表示汽轮机型号，其型号由三段组成： × ××-×××／×××／×××- × （第一段） （ 第 二 段 ） （第三段） 第一段表示型式及额定功率（MW），第二段表示蒸汽参数，第三段表示设计变型序号。 例N100-90／535型表示凝汽式100MW汽轮机，新汽压力为8.82 MPa，新汽温度为535℃。 汽轮机类型： 代号 类型 代号 类型 N 凝汽式 CB 抽汽背压式 B 背压式 CY 船用 C 一次调节抽汽式 Y 移动式 CC 两次调节抽汽式 HN 机电汽轮机

汽轮机类型 蒸汽参数表示方法 示例 凝汽式 主蒸汽压力/主蒸汽温度 N50-8.82/535 中间再热式 主蒸汽压力/主蒸汽温度/中间再热温度 N300-16.7/537/537 一次调节抽汽式 主蒸汽压力/调节抽汽压力 C50-8.82/0.118 两次调节抽汽式 主蒸汽压力/高压抽汽压力/低压抽汽压力 CC25-8.82/0.98/0.118 背压式 主蒸汽压力/背压 B50-8.82/0.98 抽汽背压式 主蒸汽压力/抽汽压力/背压 CB25-8.82/0.98/0.118 7、蒸汽在级里的能量转换过程。 答：喷嘴将蒸汽热能转换为动能，动叶栅将动能转换为机械能。 8、蒸汽的流速与通流面积的关系。

答：蒸汽流速与喷嘴截面积之间的变化关系(几何条件)：cdcMaAdA12。①亚声速 Ma<1，流过渐缩喷嘴dA<0，速度增加dc>0；②亚声速汽流经过渐缩喷嘴，出口气流速度最大为Ma=1，若继续增大流速，必使dA>0，喷嘴截面为渐扩形式；③超声速 Ma>1，流过渐扩喷嘴dA>0，速度增加dc>0；④汽流速度等于当地声速 Ma=1，dA=0，为临界状态；⑤汽流在喷嘴中由亚声速变为超声速，必采用缩放喷嘴，在最小截面Amin/喉部截面，汽流达到临界状态。 9、喷嘴流量与什么有关？影响喷嘴流量的因素有哪些？ 答：喷嘴的理想流量Gt：

)(12)(12*0*0min11minkkcrkcrttcrtvpkkAvcAG 喷嘴的理想临界流量(Gt)cr：

*0*011min12*0

*0min12)(12)(vpkkAvpkkAGkkkkcrkcrcrt











喷嘴的实际流量Gn（损失存在，GnGt）： tntttnGGvvvcAvcAG1111min11min 喷嘴的实际临界流量Gcr（适用于过热蒸汽和饱和蒸汽）：

*0

*0min*0*0min648.0648.0RTpAvpAGcr 10、汽轮机喷嘴的类型有哪些？ 答：汽轮机喷嘴的类型有：①渐缩喷嘴；②缩放喷嘴。 11、蒸汽对动叶的作用力包括哪些？ 答：蒸汽对动叶的作用力包括：⑴流经动叶通道，蒸汽受到动叶的作用力：①动叶通道的壁面对蒸汽的作用力；②动叶通道进、出口压力差对蒸汽的作用力。⑵反作用于动叶，动叶受到蒸汽的作用力：①沿动叶运动方向的圆周分力—周向力Fu（推动叶轮旋转产生轮周功）；②与动叶运动方向垂直的轴向分力---轴向力Fz（产生轴向推力，引起轴向位移）。 12、什么是速比？什么是最佳速比？纯冲动级、反动级、速度级的最佳速比表达式分别是什么？

答：速度比 ：11cux。最佳速比 x1op：对应于轮周效率最高时的速比。不同类型的级最

佳速比不同：①纯冲动级的最佳速比：111cos21cuximop。 ②反动级的最佳速比（m=0.5 2=1,w2=c1,w1=c2,1=2）：0.18.0cos21111—cuximop。 13、汽轮机的级内损失包括哪些？引起各项损失的原因分别是什么？减小各项损失的措施分别有哪些？ 答：汽轮机的级内损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失。引起各项损失：⑴引起叶高损失 hl的原因：在叶栅两端，离心力和叶片内/背弧间的压差不平衡，蒸汽流过叶栅时在其通道的顶部和根部产生的二次流损失。⑵扇形损失 h：叶栅通道的断面呈扇形，t、u及蒸汽参数沿叶高变化，l 越大越显著；偏离平均半径处设计值，损失增加；轴向间隙内的径向流动引起损失。减小措施：①>8~12时，动叶较短，扇形损失可忽略，为加工方便，采用等截面直叶片；② 8~12时，动叶较长，扇形损失大，为减小损失，采用变截面扭叶片。⑶引起叶轮摩擦损失 hf的原因：叶轮两侧蒸汽流动的速度差引起的摩擦损失；叶轮两侧蒸汽的涡流运动引起的损失。减小措施：①叶轮两侧汽室容积，即叶轮与隔板轴向间隙；②叶轮和隔板表面粗糙度，避免采用汽室壁有肋结构。⑷部分进汽损失 he：由于采用部分进

汽所引起的附加损失。减小斥汽损失措施：①合理的进汽度；②喷嘴组数。⑸漏汽损失 h：汽轮机通流部分中，隔板中心孔与主轴之间，动叶顶部与汽缸之间，在转鼓结构的反动级静叶与转鼓之间存在间隙；间隙前后的蒸汽存在压力差，因而进入级内的蒸汽总有一部分不通过动叶通道，而从间隙中漏过造成漏汽损失。减少漏汽损失的措施：①在保证动静叶部分充分膨胀的前提下，尽量减小动静间隙的尺寸；②减少隔板漏汽损失：a、隔板与主轴之间装设隔板汽封，一般采用梳齿形汽封结构;b、在动叶根部进汽边加工若干个凸齿作为轴向汽封，以减少隔板漏汽进入动叶通道;c、在叶轮上开设若干平衡孔，使隔板漏汽从平衡孔流到级后，避免这部分汽流干扰主流。③减小叶顶漏汽损失：a、对于高压部分的直叶片级，由于叶片高度较小，叶顶相对漏汽量较大，故多采用径向和轴向汽封结构；b、在叶顶部分装设围带，使叶片构成封闭通道，同时可装设围带汽封，减少叶顶漏汽损失；c、对于无围带的较长扭叶片，往往将动叶顶部削薄，减小动叶与汽缸的间隙，以达到叶顶汽封的作用；d、尽量设法减小叶片顶部的反动度，使动叶顶部前后压力差不致过大。⑹湿汽损失 hx产生的原因：①湿蒸汽中水滴不能在喷嘴中膨胀加速，减少了做功的蒸汽量；水珠的

速度低，需要高速蒸汽流带动加速，消耗动能；②水滴撞击动叶进口边的背弧，阻碍叶轮旋转，消耗有用功; ③水滴撞击下一级喷嘴静叶片的背弧，扰乱主流，造成损失；④在喷嘴中膨胀加速快，汽化潜热未释放，成过饱和蒸汽，理想比焓降减小，速度降低，造成过冷损失；减少湿蒸汽损失及防止冲蚀的措施：①限制多级汽轮机末级的排汽湿度(12%~15%)；保持在额定的蒸汽参数下运行；超高参数及以上汽轮机，采用中间再热；②采取各种去湿装置—捕水装置、具有吸水缝的空心静叶、提高动叶表面抗冲蚀能力。