《汽轮机原理》习题及答案

模拟试题一一、单项选择题（每题2分，共20分）1．火力发电厂汽轮机的主要任务是：（B）A.将热能转化成电能B.将热能转化成机械能C.将电能转化成机械能D.将机械能转化成电能2．具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时（C）A.压力下降，速度下降B.压力上升，速度下降C.压力下降，速度上升D.压力上升，速度上升3．汽轮机的级中做功能力最大的级为：（C）A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级4．汽轮机除级内各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？（D）A.湿汽损失B.隔板漏汽损失C.叶顶漏汽损失D.轴封漏汽损失5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D）。A.余速利用系数降低B.级内损失增大C.进排汽损失增大D.重热系数降低6．正常运行时，关于凝汽器内真空的形成，判断下列四个答案中哪一个是正确答案？（B）A.抽气器抽成的B.蒸汽在较低的温度下凝结形成的C.凝结水泵将水从凝汽器内抽出形成的D.汽轮机的末级叶片比较长，蒸汽膨胀得比较充分形成的。7．并列运行的机组，同步器的作用是（C）A.改变机组的转速B.改变调节系统油压C.改变汽轮机功率D.减小机组振动8．已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40kJ/kg，该级的反动度为0.187，则喷嘴出口的理想汽流速度为（D）A.8m/sB.122m/sC.161m/sD.255m/s9．关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：（C）A．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关B．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关C．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关D.喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关10．当各种条件相同时，冲动式汽轮机与反动式汽轮机的级数比约为：（C）A.2B.1C.1/2D.1/4二、填空题（每题2分，共20分）1．叶轮上开平衡孔可以起到减小轴向推力的作用。2．在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230kJ/kg，则重热系数为2.5%。3．背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降增大，反动度降低。4．汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为相对效率以整个循环中加给1kg蒸汽的热量为基准来衡量的效率为绝对效率。5．喷射式抽汽器由于采用的工质不同，又分为射汽抽汽器和射水抽汽器两种。6．汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失少，效率高。三、分析计算题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：（15分）（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．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：（15分）（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wwuGPu3．汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？（10分）答：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：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p1=p2；hb=0；Ωm=0。（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，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。在这种级中：p1p2；hn≈hb≈0.5ht；Ωm=0.5。（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中进行。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：p1p2；hnhb0；Ωm=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定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。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。4．轴封系统的作用是什么？（10分）答：(1)利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。(2)防止蒸汽自汽封处漏入大气；(3)冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全；(4)防止空气漏入汽轮机真空部分。5．何种工况为调节级的最危险工况，为什么？（10分）答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。当只有在上述情况下，不仅⊿htI最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。模拟试题二一、单项选择题（每题2分，共20分）1．蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是（C）。A.轴向力B.径向力C.周向力D.蒸汽压差2．汽轮机级采用部分进汽度的原因是（B）A.叶片太长B.叶片太短C.存在鼓风损失D.存在斥汽损失3．汽轮机的外部损失主要有（D）。A.排汽阻力损失B.机械损失C.进汽节流损失D.轴封漏汽损失4．若汽轮机的余速利用系数增大，则该机（D）增大。A.整机循环效率B.整机理想焓降C.重热系数增大D.整机相对内效率5．下列哪个因素是决定凝汽设备循环水温升的主要因素。（A）A.循环水量B.凝汽器的水阻C.凝汽器的汽阻D.冷却水管的排列方式6．汽轮机正常运行时，调节系统控制：（C）A.汽轮机自动主汽门B.同步器C.汽轮机调节汽门D.调速器7．假设喷嘴前的蒸汽滞止焓为3350kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为3304.4kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为（A）A.9.5m/sB.81.3m/sC.81.9m/sD.320m/s8．在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率ηu（A）A.增大B.降低C.不变D.无法确定9．降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？（D）A.加隔板汽封B.减小轴向间隙C.选择合适的反动度D.在非工作段的动叶两侧加装护罩装置10．下列哪些指标可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？（A）A.热耗率B.汽耗率C.发电机效率D.机械效率二、填空题（每题2分，共20分）1．汽轮机的外部损失主要有机械损失和轴封损失。2．汽轮机机械效率的表达式为ηm=pe/pi。3．轮周损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失。4．考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是增大末级叶片轴向排气面积。5．滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力滑动，主汽温度基本不变。6．汽轮机调节系统速度变动率的表达式为%1000minmaxnnn。三、分析计算题1．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：（15分）(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。（15分）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）3．什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？