《汽轮机原理》习题及答案

《汽轮机原理》目录第一章汽轮机级的工作原理第二章多级汽轮机第三章汽轮机在变动工况下的工作第四章汽轮机的凝汽设备第五章汽轮机零件强度与振动第六章汽轮机调节模拟试题一模拟试题二参考答案第一章汽轮机级的工作原理一、单项选择题1.汽轮机的级是由______组成的。【C】A.隔板+喷嘴B.汽缸+转子C.喷嘴+动叶D.主轴+叶轮2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1【A】A.C1CcrB.C1=CcrC.C1CcrD.C1≤Ccr3.当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力pcr时，蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀，下列哪个说法是正确的？【B】A.只要降低p1，即可获得更大的超音速汽流B.可以获得超音速汽流，但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有限的C.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速等于临界速度CcrD.蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Ccr4.汽轮机的轴向位置是依靠______确定的？【D】A.靠背轮B.轴封C.支持轴承D.推力轴承5.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6.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7.工作在湿蒸汽区的汽轮机的级，受水珠冲刷腐蚀最严重的部位是：【A】A.动叶顶部背弧处B.动叶顶部内弧处C.动叶根部背弧处D.喷嘴背弧处8.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9.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10.在纯冲动式汽轮机级中，如果不考虑损失，蒸汽在动叶通道中【C】A.相对速度增加B.相对速度降低；C.相对速度只改变方向，而大小不变D.相对速度大小和方向都不变11.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/s12.下列哪个说法是正确的【C】A.喷嘴流量总是随喷嘴出口速度的增大而增大；B.喷嘴流量不随喷嘴出口速度的增大而增大；C.喷嘴流量可能随喷嘴出口速度的增大而增大，也可能保持不变；D.以上说法都不对13.冲动级动叶入口压力为P1，出口压力为P2，则P1和P2有______关系。【B】A.P1＜P2B.P1＞P2C.P1＝P2D.P1=0.5P214.工作段弧长为1037mm，平均直径1100mm，该级的部分进汽度:【A】A.0.3B.0.5C.0.66D.115.汽机中反动度为0.5的级被称为：【D】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级16.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：【C】A.0kJ/kgB.15kJ/kgC.30kJ/kgD.45kJ/kg17.在反动式汽轮机级中，如果不考虑损失，则：【B】A．蒸汽在动叶通道中的绝对速度增大B．蒸汽在动叶通道中绝对速度降低C．蒸汽在动叶通道中相对速度只改变方向，而大小不变D．以上说法都不对18.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/s19.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20.反动级中，若喷嘴出口汽流角1=15°，当速比取下列哪个值时，该级的轮周效率最高。【D】A.0.24B.0.48C.0.6D.0.96621.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【B】A.1：2B.2：1C.1：1D.1：422.汽轮机级采用部分进汽的原因是【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23.下列哪几项损失不属于叶栅损失。【C】A.喷嘴损失B.动叶损失C.余速损失D.叶高损失24.在圆周速度相同的情况下，作功能力最大的级为【C】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级25.在各自最佳速比下，轮周效率最高的级是【D】A.纯冲动级B.带反动度的冲动级C.复速级D.反动级26.蒸汽在喷嘴斜切部分膨胀的条件是【A】A.喷嘴后压力小于临界压力B.喷嘴后压力等于临界压力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27.在反动级中，下列哪种说法正确【C】A.蒸汽在喷嘴中理想焓降为零B.蒸汽在动叶中理想焓降为零C.蒸汽在喷嘴与动叶中的理想焓降相等D.蒸汽在喷嘴的理想焓降小于动叶的理想焓降28.下列哪个措施可以减小叶高损失【A】A.加长叶片B.缩短叶片C.加厚叶片D.减薄叶片29.下列哪种措施可以减小级的扇形损失【C】A.采用部分进汽B.采用去湿槽C.采用扭叶片D.采用复速级30.在汽轮机工作过程中，下列哪些部件是静止不动的？【C】A叶轮B叶片C隔板D轴31.哪些措施可以减小斥汽损失？【B】A.采用扭叶片B.减少喷嘴组数C.在叶轮上开孔D.在动叶非工作弧段加装护罩32.纯冲动级内能量转换的特点是【B】A.蒸汽只在动叶栅中进行膨胀B.蒸汽仅对喷嘴施加冲动力C.喷嘴进出口蒸汽压力相等D.喷嘴理想焓降等于动叶理想焓降33.汽在叶片斜切部分膨胀的特点包括【B】A.蒸汽汽流方向不变B.其叶片前后的压力比ε＜εcrC.其叶片前后的压力比ε＞εcrD.叶片出口只能得到音速汽流34.大型气轮机低压末级的反动度一般为【D】A0B0.3C0.5D〉0.5二、填空题1.汽轮机级内漏汽主要发生在隔板和动叶顶部。2.叶轮上开平衡孔可以起到减小轴向推力的作用。3.部分进汽损失包括鼓风损失和斥汽损失。4.汽轮机的外部损失主要有机械损失和轴封损失。5.湿气损失主要存在于汽轮机的末级和次末级。6.在反动级、冲动级和速度级三种方式中，要使单级汽轮机的焓降大，损失较少，应采用反动级。7.轮周损失包括：喷嘴损失、动叶损失、余速损失。三、简答题1．速度比和最佳速比答：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c1的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。2．假想速比答：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。3．汽轮机的级答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。4．级的轮周效率答：1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。5．滞止参数答：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态，该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。6．临界压比答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。7．级的相对内效率答：级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。8．喷嘴的极限膨胀压力答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。9．级的反动度答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。10．余速损失答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。11．临界流量答：喷嘴通过的最大流量。12．漏气损失答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。13．部分进汽损失答：由于部分进汽而带来的能量损失。14．湿气损失答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。15．盖度答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。16．级的部分进汽度答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。17．冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：opx)(1/opx)(1=（1cu）im/（1cu）re=（1cos21）/1cos=reth21/imthreth／imth=1/2上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍18．分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。19．简述蒸汽在汽轮机的工作过程。答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。20．汽轮机级内有哪些损失？造成这些损失的原因是什么？答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、扇形损失、湿气损失9种。造成这些损失的原因：（1）喷嘴损失：蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。（2）动叶损失：因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。（3）余速损失：当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。（4）叶高损失：由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。（5）扇形损失：汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。（6）叶轮摩擦损失：叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶轮的两侧形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。（7）部分进汽损失：它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处，蒸汽对动叶栅不产生推动力，而需动叶栅带动蒸汽旋转，从而损耗一部分能量；另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失，这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时，由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体，将损耗一部分动能。此外，由于叶轮高速旋转和压力差的作用，在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽，而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象，使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道，扰乱主流，形成损失，这些损失称为斥汽损失。（8）漏汽损失：汽轮机的级由静止部分和转动部分组成，动静部分之间必须留有间隙，而在间隙的前后存在有一定的压差时，会产生漏汽，使参加作功的蒸汽量减少，造成损失，这部分能量损失称为漏汽损失。（9）湿汽损失：在湿蒸汽区工作的级，将产生湿汽损失。其原因是：湿蒸汽中的小水滴，因其质量比蒸汽的质量大，所获得的速度比蒸汽的速度小