熱能工程與動(dòng)力類專業(yè)知識點(diǎn)--汽輪機(jī)原理知識點(diǎn)講義整理

1、汽輪機(jī)原理知識點(diǎn)汽輪機(jī)級的工作原理沖動(dòng)級和反動(dòng)級的做功原理有何不同？在相等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下，比擬二者的做功能力的大小并說明原因。答：沖動(dòng)級做功原理的特點(diǎn)是：蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動(dòng)葉汽道中不膨脹加速，只改變 流動(dòng)方向，動(dòng)葉中只有動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。反動(dòng)級做功原理的特點(diǎn)是：蒸汽在動(dòng)葉汽道中不僅改變流動(dòng)方向，而且還進(jìn)行膨脹加速。動(dòng)葉中既有動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化同時(shí)有局部熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。在同等直徑和轉(zhuǎn)速的情況下 ，純沖動(dòng)級和反動(dòng)級的最正確速比比值：(xJop/ (Xi)op= In7 & = - cos 1/ cos 1= M htre / J htimGG2V 2reimht / ht =1

2、/2上式說明反動(dòng)級的理想焓降比沖動(dòng)級的小一倍分別說明高壓級內(nèi)和低壓級內(nèi)主要包括哪幾項(xiàng)損失？答：高壓級內(nèi)：葉咼損失、噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失、扇形損失、漏氣損失、葉輪摩擦損失等；低壓級內(nèi)：濕氣損失、噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失，扇形損失、漏氣損失、葉輪 摩擦損失很小。簡述蒸汽在汽輪機(jī)的工作過程 。答：具有一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低， 速度不斷升高，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，噴嘴出口的高速汽流以一定的方向進(jìn)入裝在葉 輪上的通道中，汽流給動(dòng)葉片一作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，即蒸汽在汽輪機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)化為 了機(jī)械功。汽輪機(jī)級內(nèi)有哪些損失？造成這些損失的原因是什么？答

3、：汽輪機(jī)級內(nèi)的損失有：噴嘴損失、動(dòng)葉損失、余速損失、葉高損失、葉輪摩擦損失、局部進(jìn)汽損失、漏汽損失、扇形損失、濕氣損失 9種。造成這些損失的原因:1噴嘴損失：蒸汽在噴嘴葉柵內(nèi)流動(dòng)時(shí)，汽流與流道壁面之間、汽流各局部之間存在碰撞和摩擦，產(chǎn)生的損失。 2動(dòng)葉損失：因蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，因摩擦而產(chǎn)生損失。3余速損失：當(dāng)蒸汽離開動(dòng)葉柵時(shí)，仍具有一定的絕對速度，動(dòng)葉柵的排汽帶走一 局部動(dòng)能，稱為余速損失。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。 其次在端面附面層內(nèi)， 凹弧和背弧之間的壓差大于彎曲流道 造成的離心力， 產(chǎn)生由凹弧向背弧的二次

4、流動(dòng)， 其流動(dòng)方向與主流垂直， 進(jìn)一步加大附面層 內(nèi)的摩擦損失。 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。當(dāng)葉片為直葉片時(shí)，其通道截面沿葉高變化， 葉片越高， 變化越大。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。 而按一元流動(dòng)理論進(jìn)行 設(shè)計(jì)時(shí)， 所有參數(shù)的選取， 只能保證平均直徑截面處為最正確值， 而沿葉片高度其它截面的 參數(shù)，由于偏離最正確值將引起附加損失，統(tǒng)稱為扇形損失。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 擦阻力將損耗一局部輪周功。又由于蒸汽具有粘性，緊貼著葉輪的蒸汽將隨葉輪

5、一起轉(zhuǎn)動(dòng)， 并受離心力的作用產(chǎn)生向外的徑向流動(dòng)， 而周圍的蒸汽將流過來填補(bǔ)產(chǎn)生的空隙， 從而在葉 輪的兩側(cè)形成渦流運(yùn)動(dòng)。為克服摩擦阻力和渦流所消耗的能量稱為葉輪摩擦損失。7局部進(jìn)汽損失：它由鼓風(fēng)損失和斥汽損失兩局部組成。在沒有布置噴嘴葉柵的弧 段處， 蒸汽對動(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)，從而損耗一局部能量； 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。 當(dāng)不進(jìn)汽的動(dòng)葉 流道進(jìn)入布置噴嘴葉柵的弧段時(shí)， 由噴嘴葉柵噴出的高速汽流要推動(dòng)殘存在動(dòng)葉流道內(nèi)的呆 滯汽體，將損耗一局部動(dòng)能。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)

6、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。 8漏汽損失： 汽輪機(jī)的級由靜止局部和轉(zhuǎn)動(dòng)局部組成， 動(dòng)靜局部之間必須留有間隙， 而在間隙的前后存在有一定的壓差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漏汽，使參加作功的蒸汽量減少，造成損失， 這局部能量損失稱為漏汽損失。9濕汽損失：在濕蒸汽區(qū)工作的級，將產(chǎn)生濕汽損失。其原因是：濕蒸汽中的小水 滴，因其質(zhì)量比蒸汽的質(zhì)量大，所獲得的速度比蒸汽的速度小，故當(dāng)蒸汽帶動(dòng)水滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成兩者之間的碰撞和摩擦，損耗一局部蒸汽動(dòng)能； 在濕蒸汽進(jìn)入動(dòng)葉柵時(shí)， 由于水滴的運(yùn)動(dòng)速度較小，在相同的圓周速度下，水滴進(jìn)入動(dòng)葉的

7、方向角與動(dòng)葉柵進(jìn)口幾何角相差很大，使水滴撞擊在動(dòng)葉片的背弧上，對動(dòng)葉柵產(chǎn)生制動(dòng)作用，阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)，為克服水滴的制動(dòng)作用力，將損耗一局部輪周功；當(dāng)水滴撞擊在動(dòng)葉片的背弧上時(shí)，水滴就四處飛濺，擾亂主流，進(jìn)一步加大水滴與蒸汽之間的摩擦，又損耗一局部蒸汽動(dòng)能。 以上這些損失稱為濕汽損失。指出汽輪機(jī)中噴嘴和動(dòng)葉的作用。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。據(jù)噴嘴斜切局部截面積變化圖，請說明：1當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比 Pl/p 0大于或等于臨界壓比時(shí)，蒸汽的膨脹特點(diǎn)；2當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比 pi/po小于臨界壓比時(shí)，蒸汽的膨脹特點(diǎn)。答：1pi/po大于或等于臨界壓比

8、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，斜切局部不發(fā)生膨脹，只起導(dǎo)向作用。2當(dāng)噴嘴出口截面上的壓力比 pi/po小于臨界壓比時(shí)，氣流膨脹至AB時(shí)，壓力等于臨界壓力，速度為臨界速度。且蒸汽在斜切局部ABC的稍前面局部繼續(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。什么是速度比？什么是級的輪周效率？試分析純沖動(dòng)級余速不利用時(shí)，速度比對輪周效率的影響。答：將級動(dòng)葉的圓周速度 U與噴嘴出口蒸汽的速度 Ci的比值定義為速度比。1kg蒸汽在輪周上所作的輪周功與整個(gè)級所消耗的蒸汽理想能量之比稱為輪周效率。在純沖動(dòng)級中，反動(dòng)度Qn=0，那么其輪周效率可表示為2cos

9、 2n u=21cos 11 1cos 1葉型選定后，0、"、a1、B 1數(shù)值根本確定，由公式來看，隨速比變化，輪周效率存在一個(gè)最大值。同時(shí)，速比增大時(shí)，噴嘴損失不變，動(dòng)葉損失減小，余速損失變化最大，當(dāng)余速損失取最小時(shí)，輪周效率最大。什么是汽輪機(jī)的最正確速比？并應(yīng)用最正確速度比公式分析，為什么在圓周速度相同的情況下，反動(dòng)級能承當(dāng)?shù)撵式祷蜃龉δ芰Ρ燃儧_動(dòng)級?。看穑狠喼苄首畲髸r(shí)的速度比稱為最正確速度比。對于純沖動(dòng)級，1cos 12；反動(dòng)級1cos 1 ；在圓周速度相同的情況下，22純沖動(dòng)級厶ht =221 u1u2a2 1 cos21c 21反動(dòng)級 ht=2 22U 2a21 u2 1

10、22u2 c1cos 1由上式可比擬得到，反動(dòng)級能承當(dāng)?shù)撵式祷蜃龉δ芰Ρ燃儧_動(dòng)級小。簡述蒸汽在軸流式汽輪機(jī)的沖動(dòng)級、反動(dòng)級和復(fù)速級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，并比擬它們的效率及作工能力。答：沖動(dòng)級介于純沖動(dòng)級和反動(dòng)級之間，蒸汽的膨脹大局部發(fā)生在噴嘴中，只有少局部發(fā)生在動(dòng)葉中；反動(dòng)級蒸汽在噴嘴和動(dòng)葉中理想比焓降相等；復(fù)速級噴嘴出口流速很高， 高速氣流流經(jīng)第一列動(dòng)葉作功后其具有余速的汽流流進(jìn)導(dǎo)向葉柵，其方向與第二列動(dòng)葉進(jìn)汽方向一致后，再流經(jīng)第二列動(dòng)葉作功。作功能力：復(fù)速級最大，沖動(dòng)級次之，反動(dòng)級最小；效率：反動(dòng)級最大，沖動(dòng)級次之，復(fù)速級最小。分別繪出純沖動(dòng)級和反動(dòng)級的壓力P、速度c變化的示意圖。答：純沖動(dòng)級

11、：反動(dòng)級:減小汽輪機(jī)中漏氣損失的措施。答：為了減小漏氣損失，應(yīng)盡量減小徑向間隙，但在汽輪機(jī)啟動(dòng)等情況下采用徑向和軸向 軸封；對于較長的扭葉片將動(dòng)葉頂部削薄，縮短動(dòng)葉頂部和氣缸的間隙；還有減小葉頂反 動(dòng)度，可使動(dòng)葉頂部前后壓差不致過大。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)葉的速度相對于不同的坐標(biāo)系有絕對速度和相對速度之分，表葉的速度三角形。簡述軸向推力的平衡方法。答：平衡活塞法；對置布置法，葉輪上開平衡孔；采用推力軸承。簡述汽封的工作原理？答：每一道汽封圈上有假設(shè)干上下相間的汽封片齒，這些汽封片是環(huán)形的。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

12、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， 那么每一個(gè)汽封片兩側(cè)壓差就越小，漏汽量也就越小。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級為什么要采用局部進(jìn)汽？如何選擇適宜的局部進(jìn)汽度？答：在汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級中，蒸汽比容很小，如果噴嘴整圈布置，那么噴嘴高度過小，而噴嘴高度太小會(huì)造成很大的流動(dòng)損失，即葉高損失。所以噴嘴高度不能過小，一般大于15mm而噴嘴平均直徑也不宜過小，否那么級的焓降將減少，所以采用局部進(jìn)汽可以提高噴嘴高度，減少損失。由于局部進(jìn)汽也會(huì)帶來局部進(jìn)汽損失，所以，合理選擇局部進(jìn)汽度的原

13、那么，應(yīng)該是使部分進(jìn)汽損失和葉高損失之和最小。汽輪機(jī)的級可分為哪幾類？各有何特點(diǎn)？答：根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，可將汽輪機(jī)的級分為純沖動(dòng)度的沖動(dòng)級和復(fù)速級等幾種。各類級的特點(diǎn)：1純沖動(dòng)級：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。它僅利用沖擊力來作功。 在這種級中：pi = P 2； hb=O；Q m=0。2反動(dòng)級：蒸汽的膨脹一半在噴嘴中進(jìn)行，一半在動(dòng)葉中進(jìn)行。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)生較大的還擊力作功。反動(dòng)級的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級，但作功能力較小。在這種級中：pi > p 2； hn hb ht; Q m=0.5。3帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級：蒸汽的

14、膨脹大局部在噴嘴葉柵中進(jìn)行，只有一小局部在動(dòng)葉柵中進(jìn)行。這種級兼有沖動(dòng)級和反動(dòng)級的特征，它的流動(dòng)效率高于純沖動(dòng)級，作功能力高于反動(dòng)級。在這種級中：pi > p 2； hn > hb >0;Q m=0.05 0.35。4復(fù)速級：復(fù)速級有兩列動(dòng)葉，現(xiàn)代的復(fù)速級都帶有一定的反動(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)呐蛎洝Ｓ捎趶?fù)速級采用了兩列動(dòng)葉柵，其作功能力要比單列沖動(dòng)級大。什么是沖擊原理和還擊原理？在什么情況下，動(dòng)葉柵受還擊力作用？答：沖擊原理：指當(dāng)運(yùn)動(dòng)的流體受到物體阻礙時(shí)，對物體產(chǎn)生的沖擊力，推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的 作功原理。流體質(zhì)量越大、受阻前后的速度矢量變

15、化越大，那么沖擊力越大，所作的機(jī)械功 愈大。還擊原理：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，稱為還擊力，推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的作功原理。流道前后壓差越大，衛(wèi)脹 加速越明顯，那么還擊力越大，它所作的機(jī)械功愈大。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)葉柵受還擊力作用。說明沖擊式汽輪機(jī)級的工作原理和級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程及特點(diǎn)。答：蒸汽在汽輪機(jī)級內(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。具有一定溫度和壓力的蒸汽先在固定不動(dòng)的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力、溫度降低，

16、速度增加，將蒸汽所攜帶的局部熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭?dòng)能。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)軸對外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。由上述可知，汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是在噴嘴葉柵和動(dòng)葉柵中將蒸汽所攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝哂械膭?dòng)能，第二階段是在動(dòng)葉柵中將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，通過汽輪機(jī)軸對外輸出。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。汽輪機(jī)的內(nèi)部損失主要是蒸汽在

17、其通流局部流動(dòng)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)，產(chǎn)生的能量損失, 可以在焓熵圖中表示出來。汽輪機(jī)的外部損失是由于機(jī)械摩擦及對外漏汽而形成的能量損失，無法在焓熵圖中表 示。什么是汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率？什么是級的輪周效率？影響級的輪周效率的因素有哪些？ 答：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降與其在汽輪機(jī)內(nèi)的理想焓降的比值稱為汽輪機(jī)的相對內(nèi)效 率。一公斤蒸汽在級內(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。影響輪周效率的主要因素是速度系數(shù)和，以及余速損失系數(shù)，其中余速損失系數(shù)的變化范圍最大。余速損失的大小取決于動(dòng)葉出口絕對速度。余速損失和余速損失系數(shù)最小時(shí)，級具有最高的輪周效率。多級汽輪機(jī)多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力

18、是由哪幾局部組成的？平衡汽輪機(jī)的軸向推力可 以采用哪些方法？答：多級汽輪機(jī)每一級的軸向推力由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蒸汽作用在隔板汽封和軸封套筒上的軸向推力組成。平衡汽輪機(jī)的軸向推力可以采用：(1)平衡活塞法；(2)對置布置法；(3)葉輪上開平衡孔;(4)采用推力軸承大功率汽輪機(jī)為什么都設(shè)計(jì)成多級汽輪機(jī)？在h-s圖上說明什么是多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象？答：1大功率汽輪機(jī)多采用多級的原因?yàn)椋憾嗉壠啓C(jī)的循環(huán)熱效率大大高 于單機(jī)汽輪機(jī)；多級汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率相對較高；多級汽輪機(jī)單位功率的投 資大大減小。2如以下圖：何為汽輪機(jī)的進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流

19、損失和排汽阻力損失？在熱力過程線焓熵圖上表示出來。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。汽輪機(jī)的乏汽從最后一級動(dòng)葉排出后，由于排汽要在引至凝汽器的過程中 克服摩擦、渦流等阻力造成的壓力降低，該壓力損失使汽輪機(jī)的理想焓降減少， 該焓降損失稱為排汽通道的阻力損失。節(jié)流損失排汽阻力損失第一級存在損失，使第二級進(jìn)口溫度由升高到，故 5-4 的焓降大于 2-3 的焓降 也就是在前一級有損失的情況下， 本級進(jìn)口溫度升高， 級的理想比焓降稍有增大， 這就是重?zé)岈F(xiàn)象。軸封系統(tǒng)的作用是什么？答： (1) 利用軸封漏汽加熱給水或到低壓處作功。(2) 防止

20、蒸汽自汽封處漏入大氣；(3) 冷卻軸封，防止高壓端軸封處過多的熱量傳出至主軸承而造成軸承溫 度過高，影響軸承平安；(4) 防止空氣漏入汽輪機(jī)真空局部。 何為多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象和重?zé)嵯禂?shù)？ 答：所謂多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象，也就是說在多級汽輪機(jī)中，前面各級所損失 的能量可以局部在以后各級中被利用的現(xiàn)象。因重?zé)岈F(xiàn)象而增加的理想焓降占 汽輪機(jī)理想焓降的百分比，稱為多級汽輪機(jī)的重?zé)嵯禂?shù)。 說明汽輪機(jī)軸封間隙過大或過小對汽輪機(jī)分別產(chǎn)生什么影響？ 答：減小軸封漏氣間隙，可以減小漏氣，提高機(jī)組效率。但是，軸封間隙又不能 太小，以免轉(zhuǎn)子和靜子受熱或振動(dòng)引起徑向變形不一致時(shí)， 汽封片與主軸之間發(fā) 生摩擦，造成局部

21、發(fā)熱和變形。 什么叫余速利用？余速在什么情況下可被全部利用？ 答：蒸汽從上一級動(dòng)葉柵流出所攜帶的動(dòng)能，進(jìn)入下一級參加能量轉(zhuǎn)換，稱為 余速利用。如果相鄰兩級的直徑相近，均為全周進(jìn)汽，級間無回?zé)岢槠以?下一級進(jìn)口又無撞擊損失，那么上一級的余速就可全部被下一級利用，否那么只能 局部被利用。當(dāng)上一級的余速被利用的份額較小時(shí)，視為余速不能被利用。汽輪機(jī)在變動(dòng)功況下的工作說明汽輪機(jī)噴嘴配汽方式的特點(diǎn) 答：噴嘴配汽是依靠幾個(gè)調(diào)門控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)級噴嘴來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。這種配汽方式具有如下特點(diǎn)：局部進(jìn)汽，e< 1,滿負(fù)荷時(shí)，仍存在局部進(jìn)汽，所以效率比節(jié)流配汽低；局部負(fù)荷時(shí)，只有那個(gè)局部開啟的調(diào)節(jié)汽

22、門中蒸汽節(jié)流較 大，而其余全開汽門中的蒸汽節(jié)流已減小到最小， 故定壓運(yùn)行時(shí)的噴嘴配汽與節(jié) 流配汽相比，節(jié)流損失較少，效率較高，繪圖說明最簡單的發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖并說明各主要設(shè)備的作用?答：1鍋爐；2汽輪機(jī)；3發(fā)電機(jī)；4凝汽器；5給水泵寫出分析汽輪機(jī)變工況運(yùn)行的弗里格爾公式，并說明其使用的條件答：弗留格爾公式為:pg：2Pg使用條件為：保持設(shè)計(jì)工況和變工況下通汽面積不變。假設(shè)由于其他原因, 使通汽面積發(fā)生改變時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正； 同一工況下，各級的流量相等或成相同的比例關(guān)系；流過各級的汽流為一股均質(zhì)流調(diào)節(jié)級不能包括在級組內(nèi)。何種工況為調(diào)節(jié)級的最危險(xiǎn)工況，為什么？答：調(diào)節(jié)級最危險(xiǎn)工況為：第一調(diào)節(jié)汽門全

23、開，而其他調(diào)節(jié)汽門全關(guān)的情況。當(dāng)只有在上述情況下，不僅/ ht1最大，而且，流過第一噴嘴組的流量是第一 噴嘴前壓力等于調(diào)節(jié)汽門全開時(shí)第一級前壓力情況下的臨界流量，是第一噴嘴的最大流量，這段流量集中在第一噴嘴后的少數(shù)動(dòng)葉上，使每片動(dòng)葉分?jǐn)偟恼羝?量最大。動(dòng)葉的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之積， 因此此時(shí)調(diào)節(jié)級受力最大，是最危險(xiǎn)工況簡述汽輪機(jī)初壓不變，初溫變化對汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和平安性的影響在其他參數(shù)不變 的情況下并說明汽輪機(jī)初壓升高時(shí)，為什么說末級葉片危險(xiǎn)性最大？ 答：初溫不變，初壓升高過多，將使主蒸汽管道、主汽門、調(diào)節(jié)汽門、導(dǎo)管等承 壓部件內(nèi)部應(yīng)力增大。假設(shè)調(diào)節(jié)汽門開度不變，那么除壓升高，致使新

24、汽比容減小、 蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各級葉片的受力正比于流量而增大， 流量增大時(shí)末級葉片的比焓降增大的更多， 而葉片的受力正比于流量和比焓降之 積，故此時(shí)末級運(yùn)行平安性危險(xiǎn)。同時(shí)，流量增大還將使軸向推力增大。分析說明汽輪機(jī)某一中間級在理想焓降減小時(shí)其反動(dòng)度的變化情況。答：級的反動(dòng)度變化主要是速比變化引起的，固定轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)圓周速度不變，此時(shí)反動(dòng)度隨級的比焓降變化。如圖當(dāng)比焓降減小即速比增大時(shí)，c11 c1 , w1減為w，動(dòng)葉進(jìn)口實(shí)際有效相對速度為Wil',假設(shè)反動(dòng)度不變，那么 巴21空；在噴嘴出口面積和動(dòng)葉出口面W2 C|積不變的情況下，噴嘴葉柵中以流出的汽流，來不及以

25、的速度流出動(dòng)葉柵，在動(dòng) 葉汽道內(nèi)形成阻塞，造成動(dòng)葉汽道與葉柵軸向間隙中壓力升高，使反動(dòng)度增大， 從而使Cii減小，W21增大，減輕動(dòng)葉柵汽道的阻塞。當(dāng)比焓降增大時(shí)，那么有 吆，故由上可知反動(dòng)度降低。W2 C1用h-s圖上的熱力過程線分析說明噴嘴配汽定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行哪一種運(yùn)行方 式對變負(fù)荷的適應(yīng)性好。答：如圖：以高壓缸在設(shè)計(jì)工況和 75%設(shè)計(jì)負(fù)荷的熱力過程線為例進(jìn)行說明。曲 線ABC、ABC2是定壓運(yùn)行機(jī)組100%設(shè)計(jì)工況和75%設(shè)計(jì)負(fù)荷的熱力過程線，曲 線AD、AD2為滑壓運(yùn)行相應(yīng)工況熱力過程線。由圖可見，定壓運(yùn)行時(shí)排汽溫度 下降近60度，說明高壓缸各級的溫度變化較大，熱應(yīng)力和熱變形較大，負(fù)

26、荷變 化時(shí)，靈活性和平安性較差；滑壓運(yùn)行下，排氣溫度保持在320度左右，即負(fù)荷變化時(shí)，高壓缸熱應(yīng)力和熱變形很小，從而增強(qiáng)了機(jī)組調(diào)峰的靈活性和平安性。分別指出凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)的軸向推力隨負(fù)荷的變化規(guī)律。答：對于凝汽式汽輪機(jī)，負(fù)荷即流量變化時(shí)，各中間級焓降根本不變，因而反動(dòng) 度不變，各級前后壓差與流量程正比，即汽輪機(jī)軸向推力與流量成正比；同時(shí)， 末級不遵循此規(guī)律，調(diào)節(jié)級的軸向推力也是隨局部進(jìn)汽度而改變的， 且最大負(fù)荷 時(shí)，軸向推力最大，但調(diào)節(jié)級和末級其軸向推力在總推力中所占比例較小，一般忽略，認(rèn)為凝汽式汽輪機(jī)總軸向推力與流量成正比， 且最大負(fù)荷時(shí)軸向推力最大。漸縮噴嘴和縮放噴嘴的變工況特

27、性有何差異？答：縮放噴嘴與漸縮噴嘴的本質(zhì)區(qū)別，是它的臨界截面與出口截面不同，且縮 放噴嘴設(shè)計(jì)工況下背壓低于臨界壓力、出口汽流速度大于音速，而在最小截面 處理想速度等于音速?？s放噴嘴的變工況與漸縮噴嘴的差異是：當(dāng)出口壓力大 于設(shè)計(jì)工況下背壓時(shí)，在噴嘴出口截面或噴嘴漸擴(kuò)局部將產(chǎn)生沖波，速度系數(shù)大大降低。另外，對應(yīng)臨界流量的壓力比小于臨界壓力比。 為什么可以利用研究噴嘴變工況特性的結(jié)果分析動(dòng)葉柵變工況特性？ 答：動(dòng)葉柵為漸縮流道， 壓力比都用滯止壓力比， 漸縮噴嘴蒸汽參數(shù)與流量的特 性完全可適用于動(dòng)葉柵，所不同的是研究動(dòng)葉柵變工況時(shí)，應(yīng)使用相對速度w。采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量減小時(shí)， 各類級的理想

28、焓降如何變化？反動(dòng)度、 速 度比、級效率如何變化？ 答：當(dāng)汽輪機(jī)的工況變化時(shí)，按各級在工況變化時(shí)的特點(diǎn)通常級分為調(diào)節(jié)級、 中間級和末級組三類 。1中間級：在工況變化時(shí)，壓力比不變是中間級的特點(diǎn)。汽輪機(jī)級的理 想焓降是級前溫度和級的壓力比的函數(shù)， 在工況變化范圍不大時(shí)， 中間級的級前 蒸汽溫度根本不變。 此時(shí)級內(nèi)蒸汽的理想焓降不變， 級的速度比和反動(dòng)度也不變， 故級效率不變。隨著工況變化范圍增大， 壓力最低的中間級前蒸汽溫度開始變化， 并逐漸向前推移。當(dāng)流量減小，級前蒸汽溫度降低，中間級的理想焓降減小，其 速度比和反動(dòng)度相應(yīng)增大。 由于設(shè)計(jì)工況級的速度比為最正確值， 級內(nèi)效率最高， 當(dāng)速度比偏離

29、最正確值時(shí)， 級內(nèi)效率降低。 而且速度比偏離最正確值愈遠(yuǎn)， 級內(nèi) 效率愈低。2末級組：其特點(diǎn)是級前蒸汽壓力與其流量的關(guān)系不能簡化為正比關(guān)系， 且級組內(nèi)級數(shù)較少。由于在工況變化流量下降時(shí)，汽輪機(jī)的排汽壓力變化不大， 級前壓力減小較多。 且變工況前級組前后的壓力差越大， 級前壓力降低的多， 級 后壓力降低的少。 此時(shí)級的壓力比增大， 級內(nèi)理想焓降減小， 而且末級的壓力比 和理想焓降變化最大。 級的速度比和反動(dòng)度隨理想焓降的減小而增大， 速度比偏 離最正確值，級效率相應(yīng)降低。3調(diào)節(jié)級：調(diào)節(jié)級前后壓力比隨流量的改變而改變，其理想焓降亦隨之 變化。當(dāng)汽輪機(jī)流量減小時(shí)，調(diào)節(jié)級的壓力比逐漸減小，調(diào)節(jié)級焓降逐

30、漸增大。 在第一調(diào)節(jié)閥全開而第二調(diào)節(jié)閥剛要開啟時(shí)， 級的壓力比最小， 故此時(shí)調(diào)節(jié)級理 想焓降到達(dá)最大值。 級的理想焓降增大， 其速度比和反動(dòng)度隨之減小， 速度比偏 離最正確值，級效率相應(yīng)降低。主蒸汽壓力變化，對機(jī)組平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有何影響？ 答：在初壓變化時(shí)，假設(shè)保持調(diào)節(jié)閥開度不變，此時(shí)除少數(shù)低壓級之外，絕大多 數(shù)級內(nèi)蒸汽的理想焓降不變， 故汽輪機(jī)的效率根本保持不變， 但其進(jìn)汽量將隨之 改變。對于凝汽式機(jī)組或某一級葉柵為臨界狀態(tài)的機(jī)組， 其進(jìn)汽量與初壓的變化 成正比，由于此時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽的理想焓降隨初壓升高而增大， 機(jī)組功率的相對 變化大于機(jī)組進(jìn)汽量的相對變化。 對于不同背壓的級組， 背壓越高，

31、初壓改變對 功率的影響越大。當(dāng)主蒸汽溫度不變，主蒸汽壓力升高時(shí)，蒸汽的初焓減??；此時(shí)進(jìn)汽流量增 加，回?zé)岢槠麎毫ι撸o水溫度隨之升高，給水在鍋爐中的焓升減小，一公斤 蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量減少。 此時(shí)進(jìn)汽量雖增大， 但由于進(jìn)汽量的相對變化小于 機(jī)組功率的相對變化，故熱耗率相應(yīng)減小，經(jīng)濟(jì)性提高，反之亦然。采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組，初壓改變時(shí)保持功率不變。當(dāng)初壓增加時(shí)，一個(gè)調(diào)節(jié) 閥關(guān)小，其節(jié)流損失增大， 故汽輪機(jī)的內(nèi)效率略有降低。 雖然初壓升高使循環(huán)效 率增高，但經(jīng)濟(jì)性不如調(diào)節(jié)閥開度不變的工況。采用節(jié)流調(diào)節(jié)的機(jī)組，假設(shè)保持功率不變，初壓升高時(shí)，所有調(diào)節(jié)閥的開度 相應(yīng)減小，在相同條件下， 進(jìn)汽節(jié)流損失大于

32、噴嘴調(diào)節(jié)。 初壓升高使循環(huán)效率增 大的經(jīng)濟(jì)效益，幾乎全部被進(jìn)汽節(jié)流損失相抵消。初壓升高時(shí)， 所有承壓部件受力增大， 尤其是主蒸汽管道、 主汽門、調(diào)節(jié)閥、 噴嘴室、汽缸等承壓部件，其內(nèi)部應(yīng)力將增大。初壓升高時(shí)假設(shè)初溫保持不變， 使在濕蒸汽區(qū)工作的級濕度增大， 末級葉片的工作條件惡化， 加劇其葉片的侵蝕， 并使汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率降低。 假設(shè)初壓升高過多， 而保持調(diào)節(jié)閥開度不變， 由 于此時(shí)流量增加， 軸向推力增大， 并使末級組蒸汽的理想焓降增大， 會(huì)導(dǎo)致葉片 過負(fù)荷。此時(shí)調(diào)節(jié)級汽室壓力升高，使汽缸、法蘭和螺栓受力過大，高壓級隔板 前后壓差增大。因此對機(jī)組初壓和調(diào)節(jié)級汽室壓力的允許上限值有嚴(yán)格的限制

33、。當(dāng)初壓降低時(shí)，要保持汽輪機(jī)的功率不變，那么要開大調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)汽量。 此時(shí)各壓力級蒸汽的流量和理想焓降都相應(yīng)增大，那么蒸汽對動(dòng)葉片的作用力增 加，會(huì)導(dǎo)致葉片過負(fù)荷， 并使機(jī)組的軸向推力相應(yīng)增大。 現(xiàn)代汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況 下，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的充裕開度不大， 保證在其全開時(shí)， 動(dòng)葉片的彎曲應(yīng)力和軸向推 力不超限。汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備汽輪機(jī)在負(fù)荷不變的情況下運(yùn)行，凝汽器真空逐漸下降，分析可能存在哪些原因？答：汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中引起凝汽器真空緩慢下降的原因有:(1)冷卻水量緩慢減少冷卻水管結(jié)垢或臟污(3)冷卻水溫緩慢升高凝汽器的真空系統(tǒng)漏入空氣(5)抽氣器效率卜降(6)局部冷卻水管被堵畫圖并說明汽輪機(jī)凝汽設(shè)備

34、的組成及其任務(wù)答：汽輪機(jī)凝汽設(shè)備的組成圖如下所示：1凝汽器；2抽氣器；3循環(huán)水泵；4凝結(jié)水泵 任務(wù)：(1)在汽輪機(jī)的排汽口建立并維持規(guī)定的真空度，以提高循環(huán)效率;(2)將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成潔凈的凝結(jié)水，回收工質(zhì)試述凝汽器的最正確真空是如何確定的。答：在其它條件不變的情況下，如增加冷卻水量，那么凝汽器的真空就會(huì)提高，汽 輪發(fā)電機(jī)組輸出的功率就會(huì)增加，但同時(shí)循環(huán)水泵的耗功也會(huì)增加，當(dāng)汽輪發(fā)電 機(jī)組輸出功率的增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差到達(dá)最大時(shí)，就說凝汽器到達(dá)了最正確真空。也就是說，凝汽器的最正確真空是由汽輪發(fā)電機(jī)組輸出功率的 增加量與循環(huán)水泵耗功的增加量之差來確定的。在冷卻水量一點(diǎn)的前提下，當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，凝汽器真空將如何變化？為什么？答：凝汽器內(nèi)壓力Pc，近似認(rèn)為等于蒸汽分壓力Ps，可由蒸汽凝結(jié)溫度ts確定。 當(dāng)冷卻水量DW定時(shí)， t= a DC,那么蒸汽負(fù)荷降低時(shí)，a是常數(shù)， t正比于D 降低；另外，由t fDc得，當(dāng)DW一定，a是常數(shù)時(shí)，t隨DC的降低而e4187Dw 1減??；在水溫不變的情況