汽轮机原理习题（作业题答案）

第一章 级的工作原理

补1. 已知某喷嘴前的蒸汽参数为p0=3.6Mpa，t0=500℃，c0=80m/s，求：初态滞止状态下的音速和其在喷嘴中达临界时的临界速度ccr。

解: 由p0=3.6Mpa，t0=500℃查得: h0=3349.5; s0=7.1439

h0?h0??1?hc0=3349.5+3.2=3452.7 2* 查得0*点参数为p0=3.6334；v0*=0.0956 ∴音速a0*=kp0v0=671.85

(或a0*=kRT0=681.76 ; 或a0*=(k?1)?h0=1017.7) ccr=

****2*=626.5 *a0K?112题. 假定过热蒸汽作等熵流动,在喷嘴某一截面上汽流速度c=650m/s，该截面上的音速a=500m/s，求喷嘴中汽流的临界速度 ccr为多少？。

解: ?h?1212k12k?12c?hcr?ccr?pcrvcr?ccr?ccr 22k?122(k?1)2(k?1)a21?ccr?(?c2)=522

k?1k?1223题. 汽轮机某级蒸汽压力p0=3.4Mpa，初温t0=435℃，该级反动度Ωm=0.38，级后压力p2=2.2Mpa，该级采用减缩喷嘴，出口截面积An=52cm2，计算：

⑴通过喷嘴的蒸汽流量

⑵若级后蒸汽压力降为p21=1.12Mpa，反动度降为Ωm=0.3，则通过喷嘴的流量又是多少？

答:1):17.9 kg/s; 2):20.5kg/s

34题. 国产某机组在设计工况下其末级动叶（渐缩）前的蒸汽压力p1=0.0093Mpa，蒸汽焓值h1=2307.4kJ/kg，动叶出汽角β2=38°，动叶内的焓降为Δhb=137.76kJ/kg。问：

⑴汽流在动叶斜切部分是否膨胀、动叶出口汽流角是多少？ ⑵动叶出口的理想相对速度w2t是多少？

解:

确定初态:由h1,p1查图得s1=7.311

h1?h1?*1w12?2316.4 2000 由h*1, s1查图得p1*=0.01Mpa,x1*=0.888

∴k=1.124

∴临界压力比:?cr2k?1?()?0.5797 k?12kk?1k 极限压力比:?1d??cr*(sin?2)?0.5797*0.5985?0.347

流动状态判断:由s1=7.311,h2t=h1-Δhb=2169.6

查图得p2=0.003Mpa

动叶压力比εb=p2/p*1=0.3

显然εb＜ε1d，即蒸汽在动叶中达极限膨胀，极限背压为p1d=

ε

*

1d*p1=0.00347Mpa

查焓熵图得：h2dt=2185.5,ρ2dt=0.02954

?w2t?2(h1*?h2dt)?511.7

查临界压力比处的参数：

p2cr=0.005797;h2cr=2247.5ρ

2cr=0.04697

*∴w2cr?2(h1?h2cr)?371.2

sin(?2??2)w2cr??2cr??1.1535

sin?2w2t??2dtsin(?2??2)?0.7102

?2??2?45.27

∴极限偏转角δ2=7.27

36题. 某机组级前蒸汽压力p0=2.0Mpa，初温t0=350℃，初速c0=70m/s；级后蒸汽压力p2=1.5Mpa。喷嘴出汽角α1=18°，反动度

Ωm=0.2，动叶出汽角β2=β1－6°，级平均直径dm=1080mm，转速n=3000r/min，喷嘴速度系数?=0.95。求：

⑴动叶出口相对速度w2和绝对速度c2； ⑵喷嘴、动叶中的能量损失，余速动能； ⑶绘制动叶进、出口速度三角形。

答：P9；1）w2=239.8m/s；c2=124 m/s

2)?hn??6.09kJ/kg;?hb??3.78 kJ/kg; ?hc2?7.69 kJ/kg 3)c1=336.6 m/s;α1=18°; w1=183.5m/s;β1=34°51’

w2=239.8m/s;β2=28°51’； c2=124 m/s；α2=71°12’

46题. 已知某单级冲动式机组，级平均直径dm=1067mm，转速n=3000r/min，喷嘴出汽角α1=18°，级的速度比x1=u/c1=0.42，喷嘴速度系数?=0.96，动叶速度系数ψ=0 .84。又知动叶出汽角β2=β

1

－3°，通过该级的蒸汽流量G=7.26kg/s。求：蒸汽作用在动叶上的切向力Fu、轮周功率Pu和轮周效率ηu，并绘制级的进、出口速度三角形。

解:叶轮圆周速度u=πdmn/60=167.6m/s 喷嘴出口速度c1=u/x1=399.06m/s

22动叶进口相对速度 w1=c1?u?2uc1cos?1?245.2m/s

动叶进口汽流角?1?arcsin(动叶出口汽流角β2=27.2

c1*sin?1)?30.2 w1动叶出口相对速度w2??*w1?205.95m/s 动叶出口绝对速度c2?2w2?u2?2uw2cos?2?95.42m/s

动叶出口绝对排汽角?2?arccosw2*cos?2?u?80.64

c2切向力Fu=G(c1cosα1+c2cosα2)=2857.6N 轮周功率Pu=Fu*u=478.65kW

c1212级的理想能量E0??h?c1t??86.397kJ/kg 222?*t轮周效率ηu=

Pu?0.76 GE0

第二章 多级汽轮机

123题. 已知某中压凝汽式汽轮机的内功率Pi=12340kW,发电机功率Pel=11900kW,蒸汽流量D=52.4t/h,初压p0=2.35Mpa,初温t0=380℃,凝汽器压力pc=0.0042Mpa。求该机组在没有回热抽汽工况下的汽耗率d，热耗率q，相对内效率ηi，相对电效率η率η

a。el，循环热效率ηt。

r.el，绝对电效

解：汽耗率d=D/pel=52.4*1000/11900=4.403kg/(kW·h)

'凝结水焓hC?f(pc)? 124.95kJ/kg

由初压p0=2.35Mpa,初温t0=380℃知：新蒸汽焓h0=3198.7 kJ/kg 由凝汽器压力pc=0.0042Mpa：ΔHt=1089.88 kJ/kg

'热耗率q=d?(h0?hc)? 13533.7 kJ/(kW·h)

有效焓降: ΔHi=

3600?Pi12340?3600?? 847.8kJ/kg

1000?D1000?52.4相对内效率ηi=ΔHi/ΔHt=847.8/1089.88= 0.778

相对电效率ηr.el=ηi*pel/pi=0.750 绝对电效率ηa。el=3600/q= 0.266 循环热效率ηt=ηa。el/ηr.el=0.3547;

(或ηt=ΔHt/( h0-hc’)=1089.88/(3198.7-124.95)=0.3547)

127题. 某中间再热凝汽式汽轮发电机组电功率Pel=119959kW下的热力过程线如下图示。 已知发电机损失ΔPg=1982Kw,机械损失ΔPm=1982Kw。求该汽轮机的内功率Pi、高压缸相对内效率ηhi、中压缸相对内效率ηii、中低压缸相对内效率η

ie

i。

tr=544p0=12.868,p0=12.33pr=2.63,p=2.534rhrh00.0,t0=537ti=267.767,pi=0.279hih5ph=2.71th=346.725pi=0.282h2.9,hex=2499.3hex=2485.4h11.pc=0.00762hh8s8

解: 内功率Pi=Pel＋ΔPg＋ΔPm=12393kW

由p0?12.868MPa,t0?537℃,ph?2.71MPa得：ΔHth=447.7kJ/kg

由ph?2.71MPa,th?346.7℃得：ΔHih=326.55 kJ/kg

高压缸相对内效率ηhi=ΔHih/ΔHth=0.713

由pr?2.63MPa,tr?544℃,pi?0.282MPa得：ΔHti=653.01kJ/kg

由pi?0.282MPa,ti?267.7℃得：ΔHii=553.8 kJ/kg

中压缸相对内效率ηhi=ΔHih/ΔHth=0.848

由pr?2.63MPa,tr?544℃,pi?0.00762MPa得：ΔHtre=1241.42kJ/kg,,hr= 3558.24 中低压缸相对内效率η

re

i=( hr-hex)/Δ

Htre=(3558.24-2499.3)/1241.42=0.853

114题. 某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成。第一段轴封齿数Z1=26，第二段Z2=20，第三段Z3=16。第一段轴封前蒸汽参数p0=1.8MPa， t0=340℃；第一段轴封后抽汽口与压力为p1=0.85MPa的第一级回热抽汽口相连。第二段轴封后与压力为p2=0.24MPa的第

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/20vt.html