汽轮机试题与答案

汽 轮 机 试 题 与 答 案

绪 论

1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？ 【 D 】 A. 凝汽式B. 调整抽汽式C. 背压式 D. 抽气背压式 2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是 【 B 】 A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机 C. 背压式汽轮机D. 工业用汽轮机 3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于 【 C 】 A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机 C. 亚临界汽轮机D. 超临界汽轮机

4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为 8.83 ，1.47表示汽轮机的 抽汽压力 。第一章

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. C1 Ccr D. C1≤Ccr

3.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Ccr D. 蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流流速小于临界速度Ccr 4.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40 kJ/kg，该级的反动度为0.187，则喷嘴出口的理想汽流速度为 A. 8 m/s B. 122 m/s C. 161 m/s D. 255 m/s 【 D 】 12.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＜P2 B. P1＞P2 C. P1＝P2 D. P1=0.5P2

14.工作段弧长为1037mm，平均直径1100 mm，该级的部分进汽度: 【 A 】

A. 0.3 B. 0.5 C. 0.66 D. 1 15.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30 kJ/kg，则蒸汽在动叶通道中的理想焓降为：【 C 】

A. 0 kJ/kg B. 15 kJ/kg C. 30 kJ/kg D. 45 kJ/kg

17.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3350 kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为3304.4 kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为

A. 9.5 m/s B. 81.3 m/s C. 81.9 m/s D. 320 m/s 【 A 】 19.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. 0.24 B. 0.48 C. 0.6 D. 0.966

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 【 B 】

A. 1：2 B. 2：1 C. 1：1 D. 1：4

22.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

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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＜εcr

C. 其叶片前后的压力比ε＞εcr D. 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 】 A 0 B 0.3 C 0.5 D 〉0.5

35.汽轮机级内漏汽主要发生在 隔板 和 动叶顶部 。 36.叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。 37.部分进汽损失包括 鼓风 损失和 斥汽 损失。

38.汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。 39.湿气损失主要存在于汽轮机的 末级和次末级 。

40.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 。

41.轮周损失包括： 喷嘴损失 、 动叶损失 、 余速损失 。

42.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。 43.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。

44.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。 45.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。

46.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。

47.临界压比 答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。

48.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。

49.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

50.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。

51.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。

52.临界流量 答：喷嘴通过的最大流量。

53.漏气损失 答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。 54.部分进汽损失 答：由于部分进汽而带来的能量损失。

55.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。

56.盖度 答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。

57.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。

58.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。 （8分）

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：

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(x1)op/ (x1)op=（

11uimureimre）/（）=（cos?1）/cos?1=?ht/?ht

2c1c12reim?ht／?ht=1/2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍

59.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。 60.简述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。 61.汽轮机级内有哪些损失？

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。

62.指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。

答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。 63.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：

（1） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点； （2） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。

答：（1）p1/p0大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界面AB相同，斜切部分不

发生膨胀，只起导向作用。

（2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临界压力，速度为临

界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的方向偏转一个角度。

64.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。 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。

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称为轮周效率。 在纯冲动级中，反动度Ωm=0，则其轮周效率可表示为：

ηu=2?2?1?cos?1??1???1????cos?2?? ?cos?1? 叶型选定后，φ、ψ、α1、β1数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。同时，

速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小，余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。 65.什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？

答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 对于纯冲动级，??1????

cos?1；反动级??1????cos?1；在圆周速度相同的情况下， 2- 4 -

??22??ca1?u?1?u? ??纯冲动级△ht==???2?1?22??a??cos?1??2?2ca1?u?1?u?1?u??????2??2? 反动级△ht==??c??cos??? ??2222?1??1???a?2222 由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。

66.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。

答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发生在动叶中；反动级蒸

汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；复速级喷嘴出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速的汽流流进导向叶柵，其方向与第二列动叶进汽方向一致后，再流经第二列动叶作功。 作功能力：复速级最大，冲动级次之，反动级最小； 效率：反动级最大，冲动级次之，复速级最小。

67.分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速度c变化的示意图。 答：纯冲动级：

C1 P0 C2 C0 P2 1 P 反动级：

C1 P0 C2

P

C0

P

68.减小汽轮机中漏气损失的措施。

答：为了减小漏气损失，应尽量减小径向间隙，但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向轴封；对于较长的扭叶片将动叶顶部削薄，缩短动叶顶部和气缸的间隙；还有减小叶顶反动度，可使动叶顶部前后压差不致过大。

第二章

1.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

2.为减小排汽压力损失提高机组经济性，汽轮机的排汽室通常设计成： 【 D 】

A. 等截面型 B. 渐缩型 C. 缩放型 D. 渐扩型 3.目前，我国火力发电厂先进机组的绝对电效率可达 【 B 】

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【 B 】

A. 夏季冷却水入口温度t1升高B. 夏季冷却水管容易结垢 C. 冬季冷却水入口温度t1低，凝汽器内真空高，漏气量增大 D. 冬季冷却水入口温度t1低，冷却水管收缩

5.在其它条件不变的情况下，凝汽器中空气分压力的升高将使得传热端差?t 【 A 】

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 可能增大也可能减小

6.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2450 kJ/kg和300 kJ/kg，冷却水的定压比热为4.1868kJ/kg, 则其冷却水温升为 【 D 】

A. 3.2℃ B. 4.2℃ C. 5.4℃ D. 6.4℃ 7.凝汽器采用回热式凝汽器的目的是 【 C 】

A. 提高真空 B. 提高传热效果 C. 减小凝结水过冷度D. 提高循环水出口温度

8.某凝汽设备的循环水倍率为40，当凝汽量为500T/h时，所需的循环水量为 【 D 】

A. 12.5 T/h B. 500 T/h C. 1000 T/h D. 20000 T/h

9.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

10.关于凝汽器的极限真空，下列说法哪个正确？ 【 B 】 A. 达到极限真空时，凝汽器真空再无法提高B. 达到极限真空时，汽轮机功率再无法提高 C. 达到极限真空时，汽轮机综合效益最好D. 以上说法都不对 11.凝汽器的冷却倍率是指 【 A 】 A. 进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量之比 B. 进入凝汽器的蒸汽量与进入凝汽器的冷却水量之比

C. 冷却水在凝汽器中的流程次数 D. 冷却水吸热量与蒸汽放热量之比 12.在其它条件不变的情况下，进入凝汽器的蒸汽量减少，则 【 B 】 A. 凝汽器的真空度降低 B. 凝汽器的真空度提高 C. 凝汽器的真空度不变 D. 真空度变化不能确定 13.在其它条件不变的情况下，冷却水量越大，则 【 A 】 A. 凝汽器的真空度越高 B. 凝汽器的真空度越低 C. 机组的效率越高 D. 机组的发电量越多 14.凝结水过冷度增大的可能原因是 【 A 】 A. 凝汽器水位过高 B. 冷却水量减少 C. 冷却水量增加 D. 冷却水管结垢

15.抽汽器有 射汽抽汽器 、 射水抽汽器 和 水环式真空泵 三种型式。

16.真空除氧过程中，机组满负荷时除氧效果 较好 ，机组低负荷时除氧效果 较差 。 17.相同条件下，冬季与夏季相比，凝汽器效果较好的是 冬季 。

18.评价凝汽器优劣的指标有 真空 ， 凝结水过冷度 ， 凝结水含氧量 ， 水阻 ， 空冷区排出的汽气混合物的过冷度 。

19.短喉部射水抽汽器中，当外界压力增大时，真空度 降低 。 20.凝汽器的冷却倍率

答： 进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为凝汽器的冷却倍率。 21.凝汽器的过冷度

答：凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值，称为凝汽器的过冷度。 22.凝汽器的汽阻

答：凝汽器入口压力与空气抽出口的压力的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力 。 23.多压凝汽器

答：有两个以上排气口的大容量机组的凝汽器科制成多压凝汽器，汽侧有密封的分隔板隔开。 24.画图并说明汽轮机凝汽设备的组成及其任务。（7分） 答：汽轮机凝汽设备的组成图如下所示：

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抽气器工作介质 汽轮机排汽

1 冷却水 2 汽气混合物 4 3 凝结水 1——凝汽器；2——抽气器；3——循环水泵；4——凝结水泵

任务：(1) 在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空度，以提高循环效率；

(2) 将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水，回收工质 25.最佳真空 答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，即凝汽器达到了最佳真空。

26.汽轮机在负荷不变的情况下运行，凝汽器真空逐渐下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的原因有： （1） 冷却水量缓慢减少 （2） 冷却水管结垢或脏污 （3） 冷却水温缓慢升高

（4） 凝汽器的真空系统漏入空气 （5） 抽气器效率下降 （6） 部分冷却水管被堵

27.试述凝汽器的最佳真空是如何确定的。 答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，就说凝汽器达到了最佳真空。也就是说，凝汽器的最佳真空是由汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的。

28.在冷却水量一点的前提下，当汽轮机负荷减小时，凝汽器真空将如何变化？为什么？ 答：凝汽器内压力Pc，近似认为等于蒸汽分压力Ps，可由蒸汽凝结温度ts确定。当冷却水 量Dw一定时，Δt=αDc，则蒸汽负荷降低时，α是常数，Δt正比于Dc降低；另外，由

?t?e?AcK4187DwDc得，当Dw一定，α是常数时，?t随Dc的降低而减小；在水温不变的情

?1况下，可知ts=?t+Δt+tw1减小，则蒸汽分压力降低，由总压力Pc与Ps近似相等可知，此时

凝汽器内压力降低，真空升高。

29.凝汽器中空气的主要来源有哪些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？

答：空气的来源有：新蒸汽带入汽轮机的空气；处于真空状态下的低压各级与相应的回热 系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的。

空气的危害有：空气阻碍蒸汽放热，使传热系数降低，从而使?t升高，真空降低；空 气分压力Pa使Pc升高，使真空降低；空气使凝结水过冷度增大；凝结水中溶入氧量增大， 使管道腐蚀加剧。

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30.什么是凝结水的过冷度？过冷度太大对机组运行有何危害？在凝汽器设计和运行中如何减小过冷度？ 答：（1）凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值，称为凝汽器的过冷度。

（2）当过冷度很大时，真空降低，凝结效果较差；同时，过冷度增大还会使凝结水中含氧量增大，增加了对

低压管道的腐蚀。

、 （3）为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加强凝汽器的密封性；机组运行时，

选用合适的抽气器并监视确保正常工作，减少漏入空气，避免气阻增大，同时还要保证凝结水水位不至过高，使凝汽器处于较好的工作状态。

31.画出表面式凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却面的分布曲线，标注曲线上各特征端点的符号，并注释符号的意义。

答：温度分布曲线为：

t

蒸汽 δt 水 ⊿t t tw2 stw1 Ac

A

其中，ts表示蒸汽凝结温度，且ts=⊿t +tw1 +δt ；tw1表示冷却水进口处温度，tw2表示冷却水出口温度，⊿t = tw2- tw1，为冷却水温升; δt为凝汽器端差；Ac表示凝汽器总传热面积。

第五章

1.调频叶片 答：对于有些叶片要求其某个主振型频率与某类激振力频率避开才能安全运行，这个叶片对这一主振型称为调频叶片。

2.不调频叶片 答：对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致叶片疲劳破损，这个叶片对这一主振型成为不调频叶片。

3.耐振强度 答：表示材料在承受动应力时的一种机械性能。在某一温度和某一静压力下试件在空气环境中，作弯-弯试验，循环107次不被破坏可承受的最大动应力。 4.安全倍率 答：表征叶片抵抗疲劳破坏的系数。

5.叶片的动频率 答：考虑离心力影响后的叶片震动频率。

6.热应力 答：汽轮机主要零件不能按照温度的变化规律进行自由胀缩，即热变形受到约束，则在零件内部引起应力，这种由温度引起的应力称为热应力。

7.分析说明不调频叶片的安全准则。 答：不调频叶片的动应力幅值应小于许用耐振强度，即：?d??a*ns；我

们一般认为叶片的激振力幅值正比于作用在该叶片的蒸汽弯曲应力，动应力是激振力引起的，因此叶片的

?a*?Cdns动应力幅值也正比于蒸汽弯曲应力，即：??Cd?s.b；由两式可得到：?s.b

d - 13 -

??a*?a*用比值作为评价动强度的指标，考虑其影响因素后，可对它们进行修正用

??s.b?s.b?表示，其比值定

???a*?义为安全倍率，用Ab表示，即不调频叶片的安全准则为： Ab?≥[Ab] ??s.b?7.简述转子临界转速的概念与物理意义。 答：概念：启动或停机过程中出现振幅峰值的转速，称为临界转速。由高到低分别为第一、第二…第n阶临界转速。物理意义：转速为转子横向振动的自振频率时，由于转子弯曲力与弹性回复力平衡，而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大。 8.为保证调频叶片的长期安全运行，应该使叶片满足哪些条件？ 答：调频叶片的安全准则是：（1）叶片的自振频率要避开激振力频率一定范围；

（2）还要求安全倍率大于某一许用值。 9.指出影响等截面自由叶片自振静频率的因素有哪些？如何影响的？ 10.指出叶片最危险的三种共振并画出单个叶片最危险振型。

答：叶片最危险的三种共振为：切向A0型振动的动频率与低频激振力频率kn合拍时的共振； 切向B0型振动的动频率与高频激振力频率znn相等时的共振；切向A0型振动的动频率与znn 相等时的共振。

单个叶片最危险振型为A0型:

11.分析说明转子找平衡的两个线性条件是什么？

答：转子找平衡的两个线性条件是：在转子转速一定，阻尼系数一定时，

（1） 转子振动振幅与不平衡质量大小成正比； （2） 偏心离心力超前振幅的相位角为一常数。

第六章

1.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 2.急保安器的动作转速是______ 【 C 】 A. 3050rpm~3200 rpm B. 3200rpm~3300 rpmC. 3300rpm~3360 rpmD. 3360rpm~3450 rpm 3.液转换器的作用是： 【 C 】 A. 将发电机电功率信号转换为液压信号B. 将发电机电压信号转换为液压信号 C. 将电信号转化为液压信号D. 将测得的转速信号转换为液压信号

4.两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 【 C 】 A. PA＝PB B. PA＜PB C. PA＞PB D. 无法确定 5.般规定液压调节系统的迟缓率应小于 【 B 】 A. 0.05% B. 0.5% C. 1%D. 5%

6.轮机甩全负荷时，机组动态最大转速一般不能超过额定转速的百分之多少？ 【 B 】 A. (104～106)%B. (107～109)%C. (110～112)% D. (112～115)% 7.向位移保护的作用是 【 A 】

A. 防止汽轮机动静部件轴向碰撞 B. 防止机组发生火灾

C. 防止汽轮机超速 D. 防止汽轮机转子振动超限

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8.步器对汽轮机转速的调整范围是 【 D 】

A. -2%~+5% B. -3%~+5% C. -4%~+5% D. -5%~+7%

9.液压调节系统中油质发生变化时，下列哪个参数不会受到影响？ 【 D 】

A. 汽门动作可靠性 B. 迟缓率 C. 错油门动作可靠性 D. 速度变动率 10.EH调节系统指的是 【 D 】 A. 机械式调节系统B. 液压式调节系统C. 模拟量电液调节系统D. 数字式电液调节系统

11.300MW并网运行的机组的δ=6%，在电网频率从49.8Hz升到50Hz时，机组的功率变化为【 A 】 A. 20MW B. 12MW C. 10MW D. 15MW 12.定调速汽门关闭速度的因素是 【 A 】

A. 油动机时间常数 B. 速度变动率C. 中间容积时间常数D. 转子飞升时间常数 13.液压调节系统的迟缓率一般要求 【 B 】 A. 小于0.03%~0.05%B. 小于0.3%~0.5% C. 小于3%~5%D. 小于30%~50% 14.于汽轮机的动态特性，下列哪些说法是正确的？ 【 D 】

A. 转速调节过程中，动态最大转速可以大于危急保安器动作转速 B. 调节系统迟缓的存在，使动态超调量减小 C. 速度变动率δ越小，过渡时间越短

D. 机组功率越大，甩负荷后超速的可能性越大 15.强机组的一次调频能力，应采取下列哪些措施 【 A 】 A. 减小速度变动率 B. 增大速度变动率 C. 上移静态特性曲线 D.下移静态特性曲线 16.间再热器的使用对汽轮机调节的影响有 【 D 】

A. 机炉流量不匹配 B. 主蒸汽参数波动大 C. 甩负荷时不容易超速 D. 中、低压缸功率滞后 17.列哪个部件属于汽轮机调节系统的组成部分？ 【 C 】

A. 自动主汽门 B. 超速保险 C. 油动机 D. 危急遮断油门

18.轮机的安全保护装置包括 超速保护装置 、 轴向位移保护装置 、 低压油保护装置和安全防火保护 。 19.汽轮机调节系统速度变动率的表达式为???nmax?nmin?n0?100%。

20.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%，则该级组甩负荷后的稳定转速应是 3150r/min 。 21.次调频

答：二次调频就是在电网周波不符合要求时，操作电网中的某些机组的同步器，增加或减少他们的功率，使电网

周波恢复正常。 22.节系统的动态过渡时间 答：调节系统受到扰动后，从调节过程开始到被调量与新的稳定值偏差小于允许值时的最短时间称为调节系统的动态过渡时间。 23.次调频 答：因电负荷改变而引起电网频率变化时，电网中全部并列运行的机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率的改变，称为一次调频。 24.调速系统的迟缓率

答：在同一功率下，转速上升过程与转速下降过程的特性曲线之间的转速差和额定转速之比的百分数，称为调节系统的迟缓率。

25.调节系统的静态特性26.速度变动率 27.转子飞升时间常数28.动态超调量

30.影响调节系统动态特性的主要因素有哪些并简述其影响趋势？

答：影响调节系统动态特性的主要因素包括：(1) 转子飞升时间常数；(2) 中间容积时间常数；(3) 速度变动率；

(4) 油动机时间常数；(5) 迟缓率。

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31.什么是调节系统的静态特性曲线？衡量调节系统静态特性性能的指标有哪些？ 答：表达汽轮机速度变化与功率之间的单值对应关系的曲线叫静态特性曲线。

衡量调节系统静态特性性能的指标有：

1）速度变动率；2）迟缓率；3）同步器工作范围。

32.常用评价调节系统动态特性的指标及其定义是什么？

答：稳定性——汽轮机甩全负荷时，其转速随着时间的增长最终趋于由静态特性曲线决定的空负荷转速，这样的

过程称为稳定的过程。要求调节系统必须是稳定的。

超调量——汽轮机甩全负荷时，其转速在过渡过程中的最大转速与最后的稳定转速之差称为转速超调量。

过渡过程时间——调节系统受到扰动后，从调节过程开始到被调量与新的稳定值偏差小于允许值时的最短时

间，称为过渡过程时间。

33.画图说明调速系统静态特性曲线的合理形状。 答：调速系统静态特性曲线的合理形状为：

两端斜率大，中间斜率小，没有突变，平滑而连续地向功率增加的方向倾斜。形状如下图所示： n

Peeeccc

34.试述同步器的主要作用。

答：同步器的主要作用是通过平移调节系统特性而实现人为改变调节阀开度，做到 （1）使孤立运行机组改变转速，起到转速给定作用； （2）使并网运行机组改变负荷，起到功率给定的作用。

35.说明汽轮机调节系统速度变动率过大或过小对汽轮机工作的影响。

答：若速度变动率过小，即曲线很平坦，则在不打得转速变化范围内，机组负荷的变化很大， 机组进汽量的变化也相应很大，机组内部各部件的受力、温度应力等变化也很大，可能损坏 部件；同时速度变动率过大，负荷的较小变化都会引起速度的很大幅度的变化，不利于机组 的超速保护，而影响机组的安全运行。 36.简述旁路系统的作用是什么？ 答：（1）当汽轮机负荷低于锅炉稳定燃烧的最低负荷时，锅炉多送出的蒸汽可通过旁路减温 减压后排入凝汽器，以回收工质。

（2）当汽轮机负荷很第二是流经中间再热器的蒸汽量不足以冷却中间再热器时，绕过高 压缸且经过旁路系统减温减压器冷却的蒸汽，可进入中间再热器进行冷却，起到保护中间再 热器的作用。

37.简单说明下列三种静态特性线分别使机组处于怎样的运行工况。 答：（1）用于机组并网。当机组转速与电网频率不一致时，可通过偏差信号调整，故不应有

死区和限幅。

（2）用于并网运行。考虑到中间再热机组的负荷适应性受锅炉限制，所以有一定限幅。 （3）用于大功率机组。在不影响机组出力的情况下，存在死区。

?P?P?P?f?f?f

（1）

（2）

（3）

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38. 对于中间再热机组，在汽轮机从100%负荷甩至70%负荷时，中压调节汽门是如何动作？ 并简述理由。 答：当机组从100%降至80%负荷时，中压调节汽门应先按d0线立即关到e点，以减少流入中低压缸的蒸汽量，然后再由e点慢慢恢复到c点，使汽轮机在80%负荷时中压调节汽门仍然全开，以减小节流损失，提高机组热经济性。（如图）

开度

c e d 0 39.简述过调法的基本原理及其作用。

答：中低压缸功率延滞是导致中间再热式汽轮机负荷适应性差的主要原因。过调法的原 理是通过改变高压段功率的动态变化量以补偿低压段功率的延滞。

作用：当负荷增加时，采用过调法，可消除从低功率增到高功率时出现的延滞；当 负荷降低时，高压调节汽门“动态过关”，在逐渐减小“过关度”，这就可能消除机组在减负荷时的延滞。 40.何谓功频电液调节系统的反调现象，是怎样产生的？可采用什么措施消除？

答：在动态过程中，当发电机功率因电力系统的变化而突然改变，如发电机输出功率突然变 大，而转子的转速变化较小，转速信号也变化较小时，功频电液调节系统不但不会开大调节 汽门来增加负荷，相反却因当时发电机的功率大于给定值而欲关小调节汽门，这就是反调现 象。

反调现象的产生是因为功率信号的变化快于转速信号的变化。

消除措施：加一个延迟器，使功率信号延迟；可加入一个叫速度信号回路，加快转速信 号；在功率信号中加上负的功率微分信号；增加逻辑判断回路，切除功率信号。

80 100 功率（%）

综合题（计算题）

1.某冲动级级前压力p0=0.35MPa，级前温度t0=169°C, 喷嘴后压力p1=0.25MPa, 级后压力p2=0.56MPa, 喷嘴理

想焓降Δhn =47.4kJ/kg, 喷嘴损失Δhnt=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降Δhb =13.4kJ/kg, 动叶损失Δhbt =1.34kJ/kg, 级的理想焓降Δht=60.8kJ/kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δhc2=2.09kJ/kg, 其他各种损失ΣΔh=2.05 kJ/kg。计算： （1） 计算级的反动度Ωm

（2） 若本级余速动能被下一级利用的系数μ，计算级的相对内效率ηr i。 解：级的反动度Ωm=Δhb/Δht=13.4/60.8=0.22 级的相对内效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)

=0.92

2.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数：P0=8.83 MPa，温度t 0=530℃，汽轮机排汽压力Pc=0.0034 MPa，全机理想焓降ΔH t = 1450 kJ/kg，其中调节级理想焓降Δh tI = 209.3 kJ/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。 解：（1）因为调节级效率ηIri=0.5=Δh iI／Δh tI 所以调节级有效焓降：Δh iI=0.5×Δh tI=104.65 kJ/kg 其余各级的有效焓降：ΔHiII=ηIIri×ΔHtII

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其中：ΔH tII=ΔH t－Δh tI=1450－209.3=1240.7 kJ/kg ∴ ΔHiII=ηIIri×ΔHtII =0.85×1240.7=1054.6 kJ/kg 故整机的相对内效率：

ηri=（ΔhiI +ΔHiII）／ΔH t= 1159.25／1450 = 79.9 % （2）机组的汽耗率：

d = 3600／(ΔH t·ηri·ηg·ηm) = 3600／（1124.7）= 3.2 kg／kW.h （3）热力过程线 P0=8.83 MPa h t 0=530℃

IΔh t IIΔHt Pc=0.0034 MPa

s

3.某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8 kJ/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/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7% 答：该级的轮周功率为51.4 kJ/kg 该级的轮周效率为82.7%

4.已知某级级前蒸汽入口速度C0=0.0 m/s，级的理想焓降△h t=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。 解: (1) ?hn0??1??m??ht=（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg

0 c1t?2?103?hn?2?103?54.6?330.5m/s

0 c1??c1t?330.5?0.97?320.5m/s

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w1?c1?u2?2c1ucos?1?320.52?1782?2?320.5?178cos120=149.4m/s

0332 w2??2?m?ht10?0.9?2?0.3?78?10=194.7 m/s c2?w2?u2?2w2ucos?2?194.72?1782?2?194.7?178?cos180=55.1m/s

2 (2) 动叶进出口速度三角形：

C1 u

(3) 该级热力过程线：

h

W2 W1 C2 u P0 ?hn 0?ht 0P1 ?hb P2

s

5.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φ=0.97, Ψ=0.94，试计算该级的反动度。 解： ?hn0c1tc12752=40.187 KJ/Kg ???332232?102?10?2?0.97?102w2w2t2052=23.78 KJ/Kg ???332232?102?10?0.942?10?2222 ?hb0w11242 ?hb??hb?=16.1 KJ/Kg ?23.78?2?1032?1030 ?m??hb?hb??hn0?16.1?0.29

16.1?40.186.已知喷嘴前蒸汽压力p0=2.8MPa，温度t0=400oC；喷嘴后蒸汽压力p1=1.95MPa，温度t1=350oC，喷嘴出气角а

o

1=140，动叶后蒸汽压力p2=1.85MPa，温度t2=345C，级的平均直径dm=1.3m，汽轮机转速n=3000r\\min，假设蒸汽初速c0可忽略不计，下一级利用率为0.5，动叶出口气流角β2=β1 -3o， （1） 计算喷嘴速度系数和动叶速度系数； （2） 计算并画出动叶进出口速度三角形； （3） 计算该级的轮周效率；

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7.已知机组某中间级级前蒸汽压力p0=0.6MPa，温度t0=235oC，即后蒸汽压力p2=0.4MPa，初速度c=80m/s，反动度Ω=0.15，级的理想比焓降⊿h=88KJ/Kg，喷嘴出气角α1=11.22o，动叶出气角β2=18o，级的平均直径d=1.18m，转速n=3000r/min，喷嘴、动叶的速度系数均为0.97，该级蒸汽流量为296Kg/s。试求： （1）该机组是冲动时汽轮机还是反动式汽轮机； （2）通过计算画出该机的热力过程线； （3）该级的轮周功率；

（4）该机余速能量全部被下级利用的轮周效率；

8.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Φ=0.95，Ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。 ⑴计算该级的平均反动度。

⑵计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）。 ⑶作出级的动叶进出口速度三角形，并在图中标出各参数。 ⑷作出该级的热力过程线并标出各量。 22 解：?h0?c1293n2?103?2?2?102?47.56 KJ/Kg 3?0.95w222 ?h2w11571582b?2?103?2?2?103?2?103?0.882?2?103?3.418KJ/Kg （1）?hb.418m???h0?3n??hb3.418?47.56?0.07

（2）u?w222?c2?1572?62.52=144 m/s

?c2?u2?w2211293?1442?15821?arccos2c?arccos?144=160 1u2?293

?2?arcsinc2?arcsin62.5157?260w 2

喷嘴损失为：?h0n??hn?1??2??47.56??1?0.952?=4.64 KJ/Kg

动叶损失为：?hw22t178.42 2b?2?10?1????3?1?0.882??3.59 KJ/Kg 32?10c22 余速损失为：?h262.5c2?2?103?2?103?1.95 KJ/Kg 轮周损失为：?hn??hb??hc2?4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg

轮周力为：Fu=G?c1cos?1?c2cos?2??30??293cos160?62.5cos900?=851N

（3）热力过程线为：

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