汽轮机原理经典计算题

汽轮机原理经典计算题1．已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369.3kJ/kg，初速度c0=50m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c1=470.21m/s，速度系数=0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为Pi=1227.2kW，流量D1=47T/h，求：（1）喷嘴损失为多少?（2）喷嘴出口蒸汽的实际焓？（3）该级的相对内效率？解：(1)smcct/75.48497.021.47011喷嘴损失：kgkJchtn/94.6)97.01(100075.48421)1(2122221(2)kgkJkgJchc/25.1/12502200kgkJhhhc/55.337025.13.336900*0kgkJchhtt/3253100075.4842155.337021221*01喷嘴出口蒸汽的实际焓：kgkJhhhnt/326094.6325311(3)kgkJhhhttt/55.117325355.33701**kgkJDPhii/941000472.1227360036001级的相对内效率：80.055.11794*tirihh2．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量5.9Gkg/s，平均直径6.1mdm，动叶高度370blmm，叶轮轮毂直径6.0dm，轴端轴封直径42.0ldm，喷嘴后的蒸汽压力007.01pMPa，动叶后的蒸汽压力0046.02pMPa。根据级的计算，已知其速度三角形为：3601cm/s，201，511，1581wm/s，1012，3272wm/s。解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：)()sinsin(2122111ppeldwwGFbbZ=610)0046.0007.0(37.06.1)30sin32751sin158(5.9=4074（N）（2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似1ppd）：)]()[(421222ppdldFbbZ=62210)0046.0007.0(]6.0)37.06.1[(4=2173（N）（3)蒸汽作用在轴封上的作用力：6223100046.0)(4lZddF3.663100046.0)42.06.0(4622（N）故总的轴向推力为：55843.66321734074321ZZZZFFFF（N）3．已知汽轮机某级的理想焓降为84.3kJ/kg，初始动能1.8kJ/kg，反动度0.04，喷嘴速度系数=0.96，动叶速度系数=0.96，圆周速度为171.8m/s，喷嘴出口角1=15°，动叶出口角2=1－3°，蒸汽流量G=4.8kg/s。求：（1）喷嘴出口相对速度？（2）动叶出口相对速度？（3）轮周功率？解：(1)3.84thkJ/kg，8.10chkJ/kg，04.0m，u=171.8m/s1.868.13.840*ctthhhkJ/kg5.390)1(2*1tmhcm/s喷嘴出口相对速度:9.228cos2112211ucucwm/s011112.26sinarcsinwc(2)动叶出口相对速度:2.243221*2whwtmm/s(3)00122.233轮周功率:kW66.3391000/2.23cos7.2242.26cos9.2288.1718.4coscos002211wwuGPu4．某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=5.6kJ/kg,动叶损失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速损失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系数μ1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。解：级的轮周有效焓降Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2=62.1+1.8－5.6－3.4－3.5=51.4kJ/kg轮周功率Pu=G×Δhu=4.8×51.4=246.7kW轮周效率ηu=Δhu/E0=Δhu/(Δht*－μ1×δhc2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）=82.7%5．某级蒸汽的理想焓降为Δht=76kJ/kg，蒸汽进入喷嘴的初速度为c0=70m/s，喷嘴出口方向角α1=18°，反动度为Ωm=0.2，动叶出汽角β2=β1－6°，动叶的平均直径为dm=1080mm，转速n=3000r/min，喷嘴的速度系数=0.95，动叶的速度系数=0.94，求：(1)动叶出口汽流的绝对速度c2(2)动叶出口汽流的方向角α2(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。解：220*chhtt=76+0.5×702/1000=76+2.45=78.45kJ/kg100045.78)2.01(295.0)1(2*11tmthcc336.57m/s60300008.114.360ndum169.56m/s02211221118cos56.16957.336256.16957.336cos2ucucw182.97m/s00111164.3497.18218sin57.336arcsinsinarcsinwc664.346012=28.64o*tmbhh0.2×78.45=15.69kJ/kg221297.182100069.15294.02whwb=239.39m/s02222222264.28cos56.16939.239256.16939.239cos2uwuwc121.69m/s69.12164.28sin39.239arcsinsinarcsin2222cw70.54°动叶进出口蒸汽的速度三角形6．已知某级G=30Kg/s，c0=0.0，w1=158m/s，c1=293m/s，w2=157m/s，c2=62.5m/s，轴向排汽(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为=0.95，=0.88，汽轮机转速为3000转/分。（1）计算该级的平均反动度。（2）计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，w1w2c2c1uu2121μ1=0.9）。（3）作出该级的热力过程线并标出各量。解：2322321095.0102293102chn47.56KJ/Kg418.310215888.0102157102102322323212223wwhbKJ/Kg（1）07.056.47418.3418.30bnbmhhh（2）2222225.62157cwu=144m/s1442932158144293arccos2arccos2221212211ucwuc=1600222261575.62arcsinarcsinwc喷嘴损失为：22095.0156.471nnhh=4.64KJ/Kg动叶损失为：59.388.011024.17811022322322tbwhKJ/Kg余速损失为：3232221025.62102chc1.95KJ/Kg轮周损失为：2hchhbn4.64+3.59+1.95=10.18KJ/Kg轮周力为：Fu=0221190cos5.6216cos29330coscos0ccG=851N（3）热力过程线为：