汽轮机原理思考题

《汽轮机原理》思考题

杨建明 康 松 编

第1章 汽轮机级的工作原理

1． 何谓滞止参数？喷嘴和动叶的滞止参数如何计算？

2． 叶栅通道的速度系数代表了什么意义？影响速度系数大小的主要因素有哪

些？

3． 反动度的意义是什么？汽轮机的级按反动度的大小如何分类？在叶栅通道

结构上又是如何实现反动度设计的？

4． 速度系数、能量损失系数和喷嘴及动叶损失系数三者间的关系如何？

5． 什么是级的热力过程线？它在分析级的能量转换、认识级工作过程中有何特

别作用？

6． 什么是速度三角形，其意义是什么？

7． 何谓轮周功率？何谓轮周功？何谓理想能量？轮周功在级热力过程线上如

何表示？

8． 什么是余速损失？什么是余速利用系数？影响余速利用的主要因素有哪

些？

9． 何谓速比？何谓假想速比？

10． 轮周效率的意义是什么？影响轮周效率的因素有哪些？

11． 什么是最佳速比？为什么会存在最佳速比？当余速利用后，轮周效率与速

比之间的关系发生了哪些主要变化？

12． 最佳速比与反动度的关系怎样？对相同容量的汽轮机，为什么冲动式的级

数一般少于反动式？

13． 何谓单列级？何谓复速级？它们各自有何优缺点？ 14． 何谓流量系数？流量系数的大小有何特点？

15． 对汽轮机弯曲形渐缩叶栅通道，最大出口汽流速度能否超过音速？为什

么？

16． 何谓叶栅通道的临界压比？在叶栅通道汽流速度和通流量计算中，临界压

比计算有何特别意义？

17． 叶栅通道的最大出口流速和通过的最大流量是否出现于同一前后压比？为

什么？

18． 何谓叶栅出口汽流偏转角？在什么工况下发生？ 19． 喷嘴调节汽轮机，为什么调节级总为冲动式？ 20． 何谓盖度？其主要起什么作用？

21． 为什么冲动式汽轮机总会有一定的反动度？ 22． 为什么要采用长扭叶片？ 23． 长扭叶片有哪些主要特点？

24． 何谓轮周损失？何谓级内损失？两者间的关系怎样？

25． 什么是叶高损失？其物理意义是什么？采取何种措施减小叶高损失？ 26． 决定叶片高度的主要因素有哪些？

27． 什么是二次流损失？如何减小二次流损失？ 28． 何谓撞击损失？主要发生在何种情况？ 29． 何谓冲角？正、负冲角是如何定义的？

30． 何谓扇形损失？采取何技术措施可消除或减小扇形损失？

31． 叶轮摩擦损失的机理是什么？对冲动级和反动级，此项损失有何差别？ 32． 什么是部分进汽度？为什么要采用部分进汽？

33． 部分进汽损失的机理是什么？如何减小部分进汽损失？

34． 什么是湿汽损失？产生湿汽损失的机理有哪些？如何减小湿汽损失？

.1.

35． 什么是漏汽损失？冲动级和反动级在此项损失上有何不同？

36． 试述级理想焓降、理想能量、轮周功率、级内功率的关系，它们在级热力

过程线上如何表示？

37． 什么是级内效率？它与轮周效率的关系又怎样？

38． 冲动级和反动级在级焓降和级内损失方面存在哪些主要差别？

第2章 多级汽轮机

1． 为什么要采用多级汽轮机？多级汽轮机有何显著优点？

2． 何谓重热现象？何谓重热系数？重热系数的大小主要与哪些因素有关？ 3． 多级汽轮机计及重热后，级数是增多还是减少？为什么？

4． 对冲动式中间再热汽轮机，为什么级的平均反动度随蒸汽膨胀流程逐级增

大？

5． 为什么一次中间再热机组高压缸叶栅通道的平均直径变化不大，但低压缸变

化较大？

6． 为什么一次中间再热汽轮机的焓降是逐级增大的？

7． 试分析一次中间再热汽轮机高、中、低三个汽缸相对内效率的大小分布和各

自级内损失的特点。

8． 试述冲动式汽轮机与反动式汽轮机在结构上的主要异同点。 9． 高参数、大容量汽轮机的高、中、低压汽缸为何采用多层缸？

10． 何谓汽轮机装置的进汽损失？产生进汽损失的机理是什么？对机组能量转

换效率有何影响？

11． 何谓汽轮机的相对内效率？何谓汽轮发电机组的相对电效率？何谓汽轮发

电机组的绝对电效率？它们间的关系怎样？中间再热机组这些效率如何计算？

12． 何谓汽耗率？何谓热耗率？

13． 排汽损失的机理是什么？能量损失系数和压力恢复系数各代表什么意义？ 14． 计及进、排汽及连通管损失后中间再热汽轮机的热力过程线如何？如何根

据此热力过程线计算通流部分相对内效率和绝对内效率？

15． 多级汽轮机转子上的轴向推力是怎样产生的？影响的因素主要有哪些？又

如何计算？

16． 冲动式汽轮机的叶轮上为什么要开设平衡孔？ 17． 何谓抽汽效应？何谓泵浦效应？何谓压力反动度？

18． 冲动式汽轮机和反动式汽轮机在轴向推力方面有何显著差别？在平衡轴向

推力方面它们的技术措施有何不同？

19． 汽轮机的汽封主要有哪些？其作用是什么？影响汽封漏汽量的主要因素有

哪些？

20． 等间隙汽封漏汽量计算的原理是什么？对等间隙汽封，为什么发生临界只

可能在最后一道汽封齿？

21． 汽封漏汽量计算的临界压比与喷嘴或动叶通流量计算的临界压比有何不

.2.

同？为什么？

22． 汽轮机轴封系统的作用是什么？轴封系统是如何保证蒸汽不外泄、空气不

内漏、且能回收泄漏蒸汽和能量的？

23． 轴封系统主要有哪种型式？其主要特征是什么？

第3章 汽轮机在非设计工况下的运行特性

1． 彭台门系数或流量比系数的意义是什么？在分析喷嘴或动叶非设计工况时

运行特性时有何作用？

2． 流量网和流量锥的意义是什么，在喷嘴或动叶的非设计工况运行特性分析中

如何使用？ 3． 在初、终参数都变化时，如何分析工况改变后喷嘴或动叶的压力、流量特性？ 4． 级临界和级组临界的意义是什么？对应的临界压比与喷嘴或动叶的临界压

比值是否相同？

5． 级在临界和非临界两种工况下非设计工况压力、流量特性分析有何不同？主

要的计算公式有何不同？

6． 何谓弗留格尔(Flugel)公式？在级组非设计工况下压力、流量特性分析中有

何特殊作用？它的应用条件是什么？

7． 汽轮机主要采用哪几种配汽方式？对应的汽轮机结构有何不同？

8． 喷嘴调节的调节级后温度和焓如何计算？调节级的相对内效率又如何计

算？

9． 喷嘴调节机组，调节级后压力和温度主要决定于什么？在额定初参数下调节

汽门顺序开启时，各喷嘴组前的压力和通过的流量是如何变化的？

10． 喷嘴调节考虑调节级后温度变化时，调节级后压力与不考虑温度变化有何

差别？为什么？

11． 为什么节流调节的经济性总是不如喷嘴调节？但它的独特优点在哪里？ 12． 什么是滑压配汽？滑压配汽与喷嘴、节流配汽相比，在经济性和动态响应

方面有何特点？

13． 试从经济性、安全性方面说明大型机组为什么采用喷嘴—滑压—节流三种

复合调节方式。

14． 对中间再热、喷嘴调节汽轮机，在非设计工况下高、中、低三个汽缸各级

焓降是如何变化的？为什么？

15． 对中间再热、喷嘴调节汽轮机，在非设计工况下高、中、低三个汽缸各级

的反动度是如何变化的？轴向推力又是怎样变化的？ 16． 考察机组运行安全主要关注哪些因素的变化？

17． 机组初参数降低、真空下降时，如果仍需发出额定功率，从哪些方面分析

机组运行安全性？

18． 机组运行的灵活性主要受制于哪些因素？不同的配汽方式在机组运行灵活

性表现出何种不同的特性？

19． 为什么喷嘴配汽机组调节级的最危险工况是第I调门全开、第II调门即将

.3.

开启时？而低压末级或末数级的最危险工况发生于最大负荷工况？ 20． 什么是汽轮机的工况图？由工况图可以获取机组运行的哪些有用信息？ 21． 何谓空载汽耗？何谓汽耗率？何谓汽耗量？ 22． 提高真空是否一定能增大机组出力？为什么？

23． 真空过低或末级排汽压力过高，对机组运行安全有何影响？

24． 监视调节级后压力，对分析汽轮机通流部分的运行特性有何重要作用？

论文：汽轮机喷嘴配汽、滑压运行的安全、经济分析

第四章 汽轮机的凝汽设备

1． 凝汽器的作用与凝汽系统的组成？ 2． 凝汽器的原理及决定真空的关键因素？ 3． 循环倍率、冷却水温升、传热端差的意义？ 4． 凝结水过冷的危害和产生的主要因素？ 5． 何谓最佳真空、最大真空和极限真空？ 6． 水阻变化对凝汽器真空的影响？ 7． 传热端差的主要决定因素？ 8． 减小凝结水过冷的主要措施？

9．抽气设备的作用？水环真空泵和射流式抽气器的工作原理？

10．为什么要采用多压凝汽器？阐述多压凝汽器提高效率的热力学理论基础。

11．机组负荷变化对冷却水温升、传热端差的影响？ 论文：环境温度变化对凝汽器压力与机组出力的影响

第五章 汽轮机零件的强度

1.反动度的意义是什么？汽轮机的级按反动度的大小如何分类？在叶栅通道结构上又是如何实现反动度设计的？

25． 何谓轮周损失？何谓级内损失？两者间的关系怎样？

2.最佳速比与反动度的关系怎样？对相同容量的汽轮机，为什么冲动式的级数一般少于反动式？

叶轮摩擦损失的机理是什么？对冲动级和反动级，此项损失有何差别？

3.速度变动率对汽轮机的一次调频有何影响？

响？

什么是调节系统的滞缓率，其大小对机组运行稳定性和安全性有何影

4.机组初参数降低、真空下降时，如果仍需发出额定功率，从哪些方面分析机组运行安全性？

.4.

什么是滑压配汽？滑压配汽与喷嘴、节流配汽相比，在经济性和动态响应方面有何特点？

5.影响凝汽器真空的主要因素有哪些？

循环倍率、冷却水温升、传热端差的意义？

1. 动叶片的叶根及叶顶有哪些主要型式？

2．正装直叶片的离心应力决定于哪些主要因素？

3．离心力在动叶片中是否仅产生拉伸应力？解释之。 4．动叶片的动、静强度分析主要包括哪些内容？ 5．详述动叶片的围带作用。

6．影响动叶片蒸汽弯曲应力的因素有哪些？减小动叶片弯曲应力可采用哪些措施？

7．试述叶根及轮缘应力分析的思路。

8．弹性－质量动力学系统的自振频率与哪些因素有关？ 9．减少动力学系统振动可采取的主要措施？

10．动叶片上产生周期变化蒸汽作用力的有哪些主要因素？它们的频率特征怎样？

11．单叶片振动的振型特征及其振型命名的意义？ 12．叶片组振动的振型特征及其振型命名的意义？

13．等截面直叶片的自振频率决定于哪些因素？各阶自振频率及振型的分布规律怎样？

14．离心力对动叶片弯曲振动自振频率有何影响？

15．何谓动叶片的静频率？何谓动叶片的动频率？两者间的关系又怎样？ 16．围带、拉筋对动叶片弯曲振动自振频率有何影响？

17．拉筋的不同高度位置对A0、A1振型自振频率的影响有何特点？解释之。 18．何谓动叶片的主振型？这样的分类理论依据是什么？ 19．何谓动叶片的动强度？ 20．何谓动叶片的调频？

21．何谓调频叶片？何谓非调频叶片？

22．调频叶片A0型振动的安全准则是什么？ 23．调频叶片B0型振动的安全准则是什么？

24．改变动叶片弯曲振动自振频率可采取哪些措施？ 25．减小动叶片弯曲振动动应力可采取哪些措施？

第六章 汽轮机调节保护系统

1． 为什么有时称汽轮机调节系统为调速系统？

2． 什么是一次调频？什么是二次调频？它们在保证供电品质方面各起什么

作用？

.5.

3． 汽轮机数字电液控制系统的控制原理？采用转速、功率和调节级后压力

反馈的作用是什么？

4． 调节保护系统的原则性组成？

5． 中间再热汽轮机与非中间再热汽轮机在调节方面最显著的差异有哪些？ 6． 中间再热汽轮机调节系统的特点是什么？ 7． 为什么要求机炉协调控制？ 8． 旁路系统的作用是什么？

9． 汽轮机调节保护系统原则性功能模块组成？

10． 汽轮机机械、模拟电液、数字电液调节系统的主要异同点有哪些？ 11． 什么是调节系统静态特性四方图？各象限代表什么意义？

12． 什么是调节系统静态特性的速度变化率？其大小对机组运行稳定性和

一次调频能力有何影响？

13． 什么是调节系统的滞缓率，其大小对机组运行稳定性和安全性有何影

响？

14． 什么是局部速度变动率？在整修调节范围内速度变动率应如何分布？ 15． 同步器的作用是什么？同步器的调节范围及速度变动率与机组最大出

力的关系？

16． 蒸汽参数变化时，对汽轮机调节系统静态特性有何影响？ 17． 描述汽轮机调节系统动态特性主要有哪些指标？

18． 转子惯性和蒸汽中间容积对调节系统动态特性有何影响？ 19． 调节系统的静态特性对其动态特性有何影响？ 20． 转速感受机构有哪些型式？其原理和特点如何？

21． 机械超速危急保安器的原理是什么？为什么动作转速与复位转速不一

致？

22． 机械液压调节系统的中间放大有哪些型式？工作原理怎样？ 23． 油动机有组成及工作原理怎样？ 24． 什么是油动机的提升力系数？

25． 影响油动机时间常数的因素有哪些？ 26． 电液转换器(伺服阀)的工作原理怎样？ 27． 电液调节的油动机系统组成及工作原理？

28． 图6-40中各弹簧刚度变化对静态特性的影响？

29． 图6-40中油动机反馈杠杆支点位置改变对静态特性的影响？

.6.

基本概念

第一章 级的工作原理

一、滞止参数 反动度 轮周效率、理想能量、喷嘴损失系数、动叶损失系数、余速损失系数、速比、假想速比、最佳速比

什么是纯冲动级？ 2.什么是余速利用系数？ 3.什么汽轮机绝对内效率？ 4.何谓喷嘴的临界压比？ 5.何谓级的级的内功率？ 6.什么是级的叶高损失？

二、轮周效率、理想能量、喷嘴损失系数、动叶损失系数、余速损失系数、速比、假想速比、最佳速比

三、流量系数、临界压比、最大流量、流量比系数(即彭台门系数)、部分进汽度、盖度

四、斜切部分膨胀 汽流偏转角 极限膨胀压力 极限膨胀压比

五、叶高损失 二次流损失 扇形损失 叶轮摩擦损失 撞击损失 漏汽损失 部分进汽损失(鼓风、斥汽损失) 湿汽损失级相对内效率、级的内功率 级的热力过程线 第二章 多级汽轮机

一、重热系数 进汽损失 排汽损失 能量损失系数 静压恢复系数 相对内效率、绝对内效率 循环效率 汽耗率 热耗率

.7.

二、压力反动度 泵浦效应 抽汽效应 轴向力平衡 第三章 第四章

最佳真空、极限真空 极限真空 最大有效真空 汽阻 水阻 凝结水过冷 第5章 汽轮机零件的强度

动频率 静频率 叶片振型 拉伸应力 弯曲应力 扭转应力 剪切应力 叶片振动的主振型

调频叶片 偏频 耐振强度 非调频叶片 第六章

一次调频 二次调频

转速感受机构 中间放大机构 中间功率放大 油动机 执行机构 配汽机 同步器

静态特性： 四方图 速度变动率 局部速度变动率 滞缓率 动态特性： 转子时间常数 油动机的时间常数

.8.

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