西交11秋学期《汽轮机原理》考试复习题

汽轮机原理-学习指南一、单项选择题（每题４分）1．蒸汽在某反动级喷嘴中的滞止理想焓降为30kJ/kg，则蒸汽在动叶通道中的理想焓降为（）。A.0kJ/kgB.30kJ/kgC.15kJ/kgD.45kJ/kg2．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（）。A.低B.不变C.高D.以上都不是3．在多级汽轮机中重热系数越大，说明（）。A.各级的损失越大B.机械损失越大C.轴封漏汽损失越大D.排汽阻力损失越大4．蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是（）。A.喷嘴后压力等于临界压力B.喷嘴后压力小于临界压力C.喷嘴后压力大于临界压力D.喷嘴后压力大于喷嘴前压力5．在汽轮机工作过程中，下列（）是静止不动的？A.叶片B.叶轮C.隔板D.轴6.要使单级汽轮机的焓降大，损失较少，应采用（）。A.速度级B.冲动级C.A、B、D都不是D.反动级7.（）可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？A.热耗率B.机械效率C.汽耗率D.汽耗率8.凝汽器采用回热式凝汽器的目的是（）。A.提高传热效果B.提高真空C.减小凝结水过冷度D.提高循环水出口温度9.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（）。A.2%B.1.5%C.5%D.2.5%10.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（）效率。A.绝对B.相对C.机械D.热11.负荷变化时，采用滑压运行于采用定压喷嘴调节方式相比，调节级后各级温度变化（）。A.很小B.很大C.不变D.以上都不是12.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.81.3m/sB.81.9m/sC.320m/sD.9.5m/s13.反动级中，若喷嘴出口汽流角1=15°，当速比取（）时，该级的轮周效率最高。A.0.48B.0.966C.0.24D.0.6714.短喉部射水抽汽器中，当外界压力增大时，真空度（）。A．不变B.升高C．降低D.以上都不是15.某凝汽器的冷却倍率为80，汽轮机排汽焓和凝结水比焓分别为2450kJ/kg和300kJ/kg，冷却水的定压比热为4.1868kJ/kg,则其冷却水温升为（）。A．3.2℃B.4.2℃C.5.4℃D.6.4℃16.DEH调节系统指的是（）调节系统。A．机械式B.数字式电液C．液压式D.模拟式电液17.具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时,压力下降，速度（）。A．下降B.上升C．不变D.不确定18.凝结水过冷度增大的可能原因是（）。A．冷却水量减少B.冷却水量增加C.冷却水管结垢D.凝汽器水位过高19.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（）。A．1:1B.1:4C.2:1D.1:220.两台额定功率相同的并网运行机组A,B所带的负荷相同，机组A的速度变动率小于机组B的速度变动率，当电网周波下降时，两台机组一次调频后所带功率为PA和PB，则PA（）PB。A．不确定B.＜C.＞D.＝21.在喷嘴出口方向角1和圆周速度u相等时，纯冲动级和反动级在最佳速比下所能承担的焓降之比为（）。A．2:1B.1:2C．1:4D.1:122.汽轮机的进汽节流损失使得蒸汽入口焓（）。A．减小B.增大C．不确定D.不变23.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（）叶片轴向排气面积。A．首级B.末级C.中间级D.不确定24.若汽轮机的余速利用系数增大，则该机（）增大。A．整机理想焓降B.整机相对内效率C．整机循环效率D.重热系数增大25.汽轮机的轴向位置是依靠（）确定的。A．推力轴承B.轴封C.支撑轴承D.背轮二、分析计算题1．（25分）已知某级级前蒸汽入口速度C0=0.0m/s，级的理想焓降△ht=78.0kJ/kg，级的反动度Ω=0.3，1=12°，2=18°，圆周速度u=178m/s,喷嘴速度系数=0.97，动叶速度系数=0.9，余速利用系数0=1.0。（1）计算动叶进出口汽流绝对速度及相对速度；（2）画出动叶进出口速度三角形；（3）画出该级热力过程线并标注各符号。2．（20分）汽轮机运行中，其转子承受哪些作用力？哪些因素影响这些作用力的大小？这些作用力过大，对转子安全工作有何影响？在运行中如何保证转子安全工作，使其具有一定的使用寿命？3．（15分）某机组在最大工况下通过的蒸汽流量2.130GT/h，此时计算得到作用在动叶上的轴向推力1049001ZFN，作用在叶轮上的轴向推力586002ZFN,作用在各凸肩上的轴向推力944003ZFN，机组轴向推力轴承共装有10个瓦块，每块面积25.81cmf，轴承工作面能承受的最大压力为2/150cmNpb，要求的安全系数为1.5~1.7。4．（15分）简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和复速级内的能量转换特点，并比较它们的效率及作工能力。5．（25分）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？6．（20分）汽轮机运行中，其动叶栅承受哪些作用力？这些作用力在什么时候最大？如何保证动叶栅安全工作？7．（15分）凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：P0=8.83MPa，温度t0=530℃，汽轮机排汽压力Pc=0.0034MPa，全机理想焓降ΔHt=1450kJ/kg，其中调节级理想焓降ΔhtI=209.3kJ/kg，调节级相对内效率ηIri=0.5，其余各级平均相对内效率ηIIri=0.85。假定发电机效率ηg=0.98，机械效率ηm=0.99。试求：（1）该级组的相对内效率；（2）该机组的汽耗率；（3）在h~s(焓~熵)图上绘出该机组的热力过程线。8．（15分）汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？9．（25分）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。10．（20分）主蒸汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？11．（15分）某台机组带额定负荷与电网并列运行，机组的额定转速为3000r/min，由于电网事故，该机组甩负荷至零，如果调节系统的速度变动率δ=5%，问该级组甩负荷后的稳定转速应是多少？12．（15分）多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？13．（25分）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？14．（20分）采用喷嘴调节的汽轮机进汽量减小时，各类级的理想焓降如何变化？反动度、速度比、级效率如何变化？15．（15分）已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为=0.97,=0.94，试计算该级的反动度。16．（15分）作用在转子上的轴向力包括哪些？如何减小作用在推力轴承上的轴向推力？17．（25分）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，μ1=0.9）；（3）作出该级的热力过程线并标出各量。18．（15分）分析说明汽轮机某一中间级在理想焓降减小时其反动度的变化情况。19．（20分）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。20．（15分）何谓临界转速？在发电厂如何确定转子的临界转速？了解转子的临界转速有何意义？临界转速与转子的自振频率有何关系？参考答案一、选择题1—5BCABC6—10DACDB11—15ADBCD16—20BBDDC21—25ADBBA二、分析计算题1．解：(1)010tmnhh=（1-0.3）×78=54.6kJ/kg5.3306.541021023031nthcm/s5.32097.05.33011tccm/s02211221112cos1785.32021785.320cos2ucucw=149.4m/s330210783.029.0102tmhw=194.7m/s0222222218cos1787.19421787.194cos22uwuwc=55.1m/s(2)动叶进出口速度三角形：(3)该级热力过程线：2．解：汽轮机运行中转子承受其高速旋转产生的离心力；蒸汽作用在转子叶轮、0th0nhbhP1P2hsP0C1uW1uC2W2轴肩和汽封凸肩上的轴向力；转子振动在其中产生的动应力；转子内部温度不均产生的热应力；传递机械功率的扭矩。旋转产生的离心力与转速的平方成正比；蒸汽作用在叶轮上的轴向力与叶轮面积和其两侧蒸汽的压力差成正比；蒸汽作用在轴肩上的轴向力与其面积和该处蒸汽的压力成正比；转子振动在其中产生的动应力与振动的振幅和频率成比例，振动频率愈高、振幅愈大，动应力愈大；转子内的热应力与转子内、外壁温差和轴向温差有关，温差愈大，热应力愈大；传递机械功率的扭矩与机组的负荷成正比，以发电机短路时扭矩最大。离心力过大，将使其合成应力大于许用应力，严重时造成转子飞车；轴向力的合力过大，使推力轴承承受的轴向推力超过其承载能力，推力轴承因温度过高而烧损，造成汽轮机轴向动、静间隙消失，而发生摩擦或叶片断裂；转子振动的动应力和热应力过大，可能使其合成应力大于许用应力，并将加快其材料的疲劳，使转子应力集中部位出现裂纹，缩短使用寿命，甚至发生断裂；转子振动过大，动、静间隙消失，而发生摩擦，造成转子弯曲，诱发更强烈的振动；转子扭转振动和传递机械功率的扭矩，在转子内部产生剪切应力，此应力过大，特别是转子扭转振动发生共振，会造成联轴节连接螺栓断裂，出现重大事故。在运行中只要超速保护正常，控制转速不超过额定转速的120%；发电机设置短路保护；控制蒸汽的温升率和升负荷率不超过允许值，可保证转子安全工作，并使其具有一定的使用寿命。3．解：机组总的轴向推力：691009440058600104900321ZZZZFFFF（N）推力轴承瓦块上所承受的压力为：)/(8.845.811069100102cmNfFpZZ由已知得，轴承工作面最大能承受的压力2/150cmNpb。所以其轴承安全系数为：77.18.84/150/bZppn1.5,故此推力瓦工作是安全的。4．解：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部