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汽轮机原理基础知识问答
1. 什么是汽轮机的级？汽轮机的级可分为哪儿类？各有何特点？
解答：一列喷嘴叶栅和其示面相邻的一列动叶栅构成的基木作功单元称为汽轮机的级, 它是蒸汽进行能量转换的基本单元。
根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反 动度的冲动级和复速级等几种。
各类级的特点：
（1） 纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅屮进行膨胀，而在动叶栅屮蒸汽不膨胀。它仅利用
冲击力來作功。在这种级屮：p1 hbD= p2： =0； Qm二0。
（2） 反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴屮进行，一半在动叶屮进行。它的动叶栅屮不仅 存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲
动级，但作功能力较小。在这种级屮：p1 > ht； Qm=0.5o Dhb«0.5Dhn*Dp2；
（3） 带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶 栅屮进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于
反动级。在这种级中：p1 > hnDp2； >hbD >0； Qm二0.05〜0.35。
（4） 复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一淀的反动度，即熬汽除了在 喷嘴屮进
行膨胀外，在两列动叶和导叶屮也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅， 其作功能力要比单
列冲动级大。
2. 说明冲击式汽轮机级的T作原理和级内能量转换过稈及特点。
解答：蒸汽在汽轮机级内的能量转换过稈，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅屮转换为 蒸汽所具有的动能，然示再将蒸汽的动能在动叶栅屮转换为轴所输出的机械功。具有一定温 度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道屮进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增 加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。从喷嘴叶栅喷岀的高速汽流，以一定的方 向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶 栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转 换。由上述可知，汽轮机屮的能量转换经历了两个阶段：第一阶段是在喷嘴叶栅和动叶栅屮 将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，第二阶段是在动叶栅屮将蒸汽的动能转变为 推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输岀。
《汽轮机原理》思考题
杨建明 康 松 编
东南大学动力工程系
2000年10月
.1. 第1章 汽轮机级的工作原理
1． 何谓滞止参数？喷嘴和动叶的滞止参数如何计算？
2． 叶栅通道的速度系数代表了什么意义？影响速度系数大小的主要因素有哪些？
3． 反动度的意义是什么？汽轮机的级按反动度的大小如何分类？在叶栅通道结构上又是如何实现反动度设计的？
4． 速度系数、能量损失系数和喷嘴及动叶损失系数三者间的关系如何？
5． 什么是级的热力过程线？它在分析级的能量转换、认识级工作过程中有何特别作用？
6． 什么是速度三角形，其意义是什么？
7． 何谓轮周功率？何谓轮周功？何谓理想能量？轮周功在级热力过程线上如何表示？
8． 什么是余速损失？什么是余速利用系数？影响余速利用的主要因素有哪些？
9． 何谓速比？何谓假想速比？
10． 轮周效率的意义是什么？影响轮周效率的因素有哪些？
11． 什么是最佳速比？为什么会存在最佳速比？当余速利用后，轮周效率与速比之间的关系发生了哪些主要变化？
12． 最佳速比与反动度的关系怎样？对相同容量的汽轮机，为什么冲动式的级数一般少于反动式？
13． 何谓单列级？何谓复速级？它们各自有何优缺点？
14． 何谓流量系数？流量系数的大小有何特点？
15． 对汽轮机弯曲形渐缩叶栅通道，最大出口汽流速度能否超过音速？为什么？
16． 何谓叶栅通道的临界压比？在叶栅通道汽流速度和通流量计算中，临界压比计算有何特别意义？
17． 叶栅通道的最大出口流速和通过的最大流量是否出现于同一前后压比？为什么？
18． 何谓叶栅出口汽流偏转角？在什么工况下发生？
19． 喷嘴调节汽轮机，为什么调节级总为冲动式？
20． 何谓盖度？其主要起什么作用？
21． 为什么冲动式汽轮机总会有一定的反动度？
22． 为什么要采用长扭叶片？
23． 长扭叶片有哪些主要特点？
24． 何谓轮周损失？何谓级内损失？两者间的关系怎样？
课程设计
课程设计题目:功率为5000kW
背压式汽轮机
学 院： 机械与储运工程学院
专 业： 热能与动力工程
姓 名：
学 号：
指导教师：
前 言
本机组为低压机组，套机理想比焓降为478kJ/kg。调节级采用双列级，其理想比焓降选取较大值：223kJ/kg（由于功率较小）。选取套机级数Z时，在考虑回热的基础上，利用最佳速比确定相应的叶轮直径dm，同时合理分配各级焓降，压力级级数取3级，平均比焓降为85kJ/kg ,分别为85 kJ/kg、85 kJ/kg、85kJ/kg。
本说明书计算了调节级、第一压力级和压力级末级的热力计算，压力级其余各级的计算结果见汇总表。
课程设计题目
功率为5000kW背压式汽轮机
初参数：P0=5.43MPa,t0=4650C
终参数：PZ=0.90MPa
转速：n=3000 rpm
课程设计要求
1、 通流部分平均截面气动及热力计算（选一级叶型）；
2、 便携设计说明书；
3、 熟悉并绘制汽轮机通流部分为主体结构的设备图；
4、 提交设计说明书的电子版与打印版
技术要求
整体计算效率误差<3~5%，既假定的内效率与设计计算的内效率之间的误差。
正 文
一、汽机的容量：
额定功率 P0=5000KW
由《汽机课程设计参考资料》表2-2查得：
经济功率Pec=P2 × 0.75=5000 × 0.75 =3750KW
二、汽机初参数：
P0=5.43MPa，t0=4650C，
第一章
一.概念
1.级：汽轮机做功的基本单元，由喷嘴叶栅和与之相配合的动叶栅所组成。
2.反动度：蒸汽在动叶栅中膨胀时的理想比焓降Δhb和整个级的滞止理想比焓降Δht*之比，即
bnbtbmhhhhh**
3.部分进汽度：工作喷嘴所占的弧段长度Zntn与整个圆周长πdn的比值：
nnndtZe
4.级的速度比：级的圆周速度u与喷嘴出口速度c1或级的假象出口速度ca之比，即
11cux或aacux
5.最佳速度比：动叶出口绝对速度c2在轴向排气时，余速损失最小，有一特定的速度关系可使最小速度损失得以实现。
6.级的轮周效率：1kg/s蒸汽在级内所做的轮周功Pul与蒸汽在该级中所具有的理想能量E0之比，即
00EhEPuulu
7.级的相对内效率：级的有效比焓降Δhi与理想能量E0之比，即
21*2*0ctcxeflbntihhhhhhhhhhhhEh
8.压力级：以利用级组中合理分配的压力降或比焓降为主的级，效率较高，又称单列级。
9.调节级：在采用喷嘴调节的汽轮机中，第一级的通流面积是可以随负荷变化而改变的，这种改变的另一个原因是部分进汽。
10.反动级：反动度Ωm≈的级，即蒸汽在喷嘴叶栅和动叶栅中的膨胀各占一半左右。
11.径高比：级的平均直径dm与动叶片高度lb之比。
12.动叶进出口速度ω1与ω2大小比较：
21*21222'2''tmbthh
在纯冲动级中，Ωm=0，即Δhb=0，即ω2=4ω1
13.冲角：叶型几何进口角与气流进口角之差。
14.叶栅：有相同叶片构成气流通道的组合，分为环形叶栅，直列叶栅，平面叶栅。
15.各种级的最佳速度比值： 纯冲动级的最佳速度比约为—；反动级的最佳速度比约为—；纯冲动式复速级的最佳速度比约为—。
16.汽轮机型号所代表的意义：
