汽轮机原理练习题

汽轮机原理练习题
1.1 已知喷管进口蒸汽压力P0=8.4MPa，温度t0=490℃，初速
C0=50m/s；喷管后压力P1=5.8MPa。

试求：
①喷管前滞止焓、滞止压力；
②若速度系数为0.97，喷管出口理想速度与实际速度；
③当P1降为临界压力时的临界速度。

1.2 已知喷管前蒸汽参数为P0=8.824MPa，温度t0=500℃；喷管后压力P1=3.431MPa，蒸汽流量30kg/s，流量系数μn=0.96，问应采用何种喷管？并求喷管出口面积（若采用缩放喷管还应计算喷管喉部面积）。

1.3 一个具有斜切部分的渐缩喷管前的蒸汽压力P0=1.078MPa，温度t0=280℃，初速C0=90m/s，求此喷管的临界压力和临界速度。

当喷管出口P1=0.49MPa时，求喷管出口速度和汽流偏转角，喷管出口角α1=15º。

若此喷管的临界流量Gc=13.89kg/s，求P1=0.392MPa，及P1=0.70MPa时该喷管的流量。

1.4 某汽轮机级前参数P0=10MPa，x0=0.93。

级后压力P2=4MPa，进入该级的初速动能δhc0=8kJ/kg，问最小反动度应为多少方能保证喷管斜切部分中汽流不发生膨胀？设汽流在喷管中为理想流动。

1.5 汽轮机某级的入口参数为P0=3.4MPa，温度t0=435℃，该级反动度Ωm=0.38，级后P2=
2.2MPa，该级采用渐缩喷管，其出口面积A n=52cm2。

试计算：
①通过喷管的实际流量；
②若级后压力降为1.12 MPa，反动度降为0.3，通过喷管的流量又为多少？
1.6 某级级前参数P0=
2.0MPa，温度t0=350℃，级后P2=1.5MPa，反动度Ωm=0.15，速比x1=0.53，出汽角α0=14º，β2=β1-6º，φ=0.97，入口动能为0，试求：
①解出并画出该级的速度三角形；
②轮周有效焓降和轮周效率。

1.7 试进行冲动级的热力计算。

已知汽轮机转速n=3000rpm，流过该级的蒸汽量G=60T/h，级平均直径d m=1.44m，级理想焓降Δh t=125.6kJ/kg，入口初速C0=91.5m/s，级前汽压P0=0.0981MPa，干度x0=0.99，反动度Ωm=0.2，出汽角α1=19º。

试求：
①进行喷管热力计算，确定喷管通流面积和高度；
②进行动叶热力计算，确定动叶通流面积和高度；
③画出该级的速度三角形；
④内功率，内效率；
⑤画出级的热力过程线。

2.1 试求蒸汽初参数P0=8.83MPa，温度t0=500℃及背压
P c=1.08MPa时的背压式汽轮机的重热系数α。

该机共有九级，调节级汽室压力P2=4.9MPa，调节级内效率η=0.67，八个压力级具有相同的
比焓降和内效率，汽轮机相对内效率η=0.83。

蒸汽在进汽机构和排汽机构的损失可以忽略不计。

2.2 试问在某高压汽轮机前端轴封的第一段中需要有多少片轴
封片，才能使漏汽量不超过汽轮机设计流量的1.5%？已知该设计流量为179.2T/h，轴封直径为55cm，轴封径向间隙为0.05cm，流量系数为1，调节级汽室汽压P0=4.1MPa，密度ρ0=13.49kg/m3，第一段轴封后压力P z=0.7MPa。

2.3 试求某级的轴向推力。

已知该级为全周进汽整锻转子的叶轮，动叶平均直径d b=1.1m，主轴直径为0.4m，动叶高度l b=0.30m，动叶前压力P1=1.5MPa，动叶后压力P2=1.4MPa，叶轮前压力P d= P1，隔板汽封为高低齿汽封，其有七个齿，级前压力P0=2MPa，轴封槽深5mm。

3.1 设计工况下，渐缩喷管过热蒸汽压力P0=5.39MPa，喷管后压力P1=3.63MPa，问当P0不变，流量减少一半时，P1应变为多少？
3.2 某高压凝汽式汽轮机，调节级级前参数P0=8.43MPa，
t0=480℃，调节级汽室压力P2=3.92MPa，蒸汽流量G=200T/h，调节级内效率η=0.63。

工况变动后，流量减为G1=150T/h，级效率假定不变，求调节级汽室压力变为多少（计算时应考虑调节级汽室温度的变化）？
3.3 因故拆除凝汽式汽轮机第七级隔板与动叶，当流量比设计值增大20%时，求调节级汽室压力。

已知设计工况下，调节级汽室、第七级前后压力分别为6.01、2.62和2.19 MPa，忽略温度的变化。

3.4 因结垢某汽轮机第2~5级与6~9级通流面积各减少5%和3%，在设计工况下，调节级后与第6、10级前后压力分别为6.01、3.12、1.5 MPa，若流量比设计值增大20%，求第2-5级与6-9级的焓降变化了多少？
3.5 试确定某超高压凝汽式汽轮机（P0=16.67MPa，t0=550℃）在蒸汽流量G=225T/h时各调速汽门之间的流量分配，以及调速汽门后的压力。

若假定通过全开汽门的汽流相对内效率为0.7，通过部分开启汽门的汽流相对内效率为0.65，再求调节级的出口状态点。

已知设计流量G=300T/h时，有四只汽门完全开启，第一只汽门供给8只喷嘴，第二只汽门供给6只喷嘴，第3、4只汽门各供给4只喷嘴，调节级后设计压力为10 MPa，全开阀门后压力为15.88 MPa，反动度为0，各喷管面积相等，各阀门重叠度为0.
3.6 某凝汽式汽轮机新汽参数P0=8.826MPa，t0=535℃，各调速汽门均全开时流量G=50kg/s，当新汽参数变为P01=8.2MPa，t01=540℃时，求全机流量和功率各变了多少？设排汽压力P c=5KPa，电效率
ηd=0.82且均保持不变，阀门开度不变。

4.1 某凝汽式汽轮机的凝汽器在设计工况下蒸汽流量
G c=20.7T/h，排汽压力P c=0.0147MPa，排汽焓h c=2448kJ/kg。

冷却水进口温度t w1=30℃，铜管内外径分别为17、19mm，冷却倍率m=50，冷却水流速W s=2m/s，流程数Z=2，过冷度δ=1℃，求冷却面积A0，管子数目、管子长度、传热量。

5.1 汽轮机某级为自由叶片，叶高l b=161mm，叶宽B n=30mm，材料为1Cr13。

设计工况下，动叶前蒸汽温度t1=110℃，蒸汽干度x1=0.987，动叶后汽温t2=106℃。

实测其静频率为372-412Hz，蒸汽弯应力σsb=2
6.97MPa，型底合成应力σsf=118.3 MPa，动频系数B=3.8，转速n=3000rpm。

该级前有回热抽汽，试判别该级是否不需调频。