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“汽轮机原理”习题
《汽轮机原理》习题
1.1
汽轮机某级喷嘴入口c0=120m/s，p0=3.4MPa，t0=435oC， p2=2.2MPa。喷嘴为渐缩型，其出口面积A=52cm2。试计算：
（1）当Ωm=0.38时，通过喷嘴的实际流量G； （2）当Ωm=0.30时，通过喷嘴的实际流量G。
1.2
国产引进型Westinghouse 300MW亚临界、一次中间再热凝汽式电站汽轮机，工作转速为3000转/分。该机末级的平均直径2604mm，额定工况下通过该级的蒸汽流量为273.75t/h，级前蒸汽的压力p0?0.0243MPa，温度t0?65.6?C，静叶压差为0.0108Mpa，整级压差为0.0191Mpa，喷嘴进口汽流初速度为110m/s；喷嘴出口汽流角sin?1?0.3203，动叶相对出口汽流角sin?2?0.4839。设计估算时，取喷嘴速度系数?＝0.97，动叶速度系数??0.95。计算 （1）该级的轮周速度和反动度。
（2）喷嘴叶栅热力计算。由喷嘴出口汽流速度、判别喷嘴是否临界和斜切部分是否膨胀、汽流偏转角的计算，求出喷嘴损失和喷嘴高度。
（3）动叶叶栅热力计算。由动叶进口相对速度、动叶理想焓降和动叶出口相对速度、判别动叶是否临界和斜切部分是否膨胀、汽流偏转角的计算，求出动叶损失和动叶高度。
（4）按比例作出该级动叶进、出口的汽流速度三角形。 （5）该级的轮周功、理想能量、轮周效率。 （6）该级的其余级内损失（转轴直径1200mm，叶根叶顶的汽封间隙为0.50mm，汽封流量系数为0.6，齿数4）和相对内效率、内功率。 （7）按比例画出该级各项损失的圆饼图。
（8）画出该级的h-s热力过程线，注明主要点的意义。
（9）画出该级动叶根部、顶部的速度三角形，计算出基于平均直径的根部、顶部汽流撞击角。
.1.
“汽轮机原理”习题
2.1
国产引进型Westinghouse 300MW汽轮机，额定工况下主汽门前的主蒸汽参数为16.7MPa、537℃，主蒸汽流量为910.2t/h，给水温度为274℃，采用高中压合缸、1个双分流对置低压缸结构布置，各级主要设计数据见下表。
（1）计算高压缸各级的理想焓降和实际焓降，由此得到高压缸各级的相对内效率和高压缸的重热系数。
（2）画出高压缸额定工况下各级相对内效率分布棒形图，依据汽轮机级的工作原理的理论与方法，分析其中的原因。
高压缸各级参数表 级号 级流量t/h 级前压力MPa 级前温度℃ 静叶压差 16.199 调节级 905.6 1 11.617 483.8 0.445 886.1 2 10.734 471.1 0.437 886.1 3 9.875 457.9 0.437 886.1 4 9.018 443.8 0.424 886.1 5 8.180 428.9 0.404 886.1 6 7.383 413.5 0.387 886.1 7 6.618 397.6 0.366 886.1 8 5.888 381.0 0.309 852.9 9 5.262 365.2 0.299 852.9 10 4.663 348.8 0.280 852.9 11 4.100 331.8 0.263 852.9 3.62 316.0 排汽 2.2
Westinghouse 600MW汽轮机为反动式汽轮机，采用1个高压缸、1个双向对置分流中压缸和2个双向对置分流低压缸布置，为平衡高压转子的轴向力，在高压转子的前端设计平衡活塞，结构如图1所示。调节级后蒸汽经平衡活塞汽封流向与高压缸排汽相通的腔室，该腔室的蒸汽经高压外缸前端汽封流向腔室A和腔室B；为实现蒸汽不外泄和蒸汽不内漏，由抽汽设备维持腔室A的压力为100.6kPa（略低于大气压），腔室B的压力为120.7kPa。根据图1所示各腔室的蒸汽参数和结构数据，假定流量系数为0.8，计算：
（1）平衡活塞中间腔室的压力和通过平衡活塞汽封的漏汽量，并由计算得平衡活塞上蒸汽产生的轴向力。
（2）漏入腔室B和腔室A的蒸汽量。
（3）漏入腔室A的空气量和抽汽设备的蒸汽－空气混合物的容积流量。
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“汽轮机原理”习题
图1 Westinghouse 600MW汽轮机高压缸平衡活塞汽封和前端汽封结构示意图
.3.
“汽轮机原理”习题
3.1
国产引进型300MW汽轮机，额定蒸汽压力16.7MPa、温度537℃。调节级设有6个喷嘴组，每个喷嘴组由21个喷嘴组成，因喷嘴组间分隔板产生的部分进汽度为0.9545。调节级的平均直径1061mm，喷嘴出口汽流角sinα1=0.2767，动叶出口相对汽流角sinβ2=0.349。在5个调节汽门全开时，机组发出额定功率300MW，此时调节级后压力11.6MPa、温度484.0℃，主蒸汽流量为910.2t/h。假设调节级的反动度为零，主汽门和调节汽门的压力损失为主蒸汽压力的3.0%，且在调节汽门顺序开启时无重迭度。试计算： （1）当调门全开时单个喷嘴组通过的最大流量。
（2）在不计调节级后温度变化情况下，调门顺序开启时各阀点的流量，并画出各阀点处各调门的流量分布图。
（3）如果调节级的效率保持不变，由调门顺序开启时调节级热力过程线，估算各阀点处调节级后的温度值，由此估算考虑调节级后温度变化时各阀点的流量变化。
（4）在主蒸汽流量为750t/h时，计算出各调门中的流量分配和调节级后温度与焓值，以及部分开启调门后的蒸汽压力。
3.2
国产引进型300MW汽轮机，额定蒸汽压力16.7Mpa、温度537℃。调节级设有6个通流面积完全相等的喷嘴组，在5个调门全开时，机组发出额定功率300MW，此时调节级后压力11.6MPa、温度484.0℃，主蒸汽流量为910.2t/h；高压缸的排汽压力3.58Mpa、温度317.0℃。假设调节级的反动度为零，主汽门和调节汽门的压力损失为主蒸汽压力的3.0%，试计算：
（1）5阀点工况下，调节级的焓降效率和高压缸非调节级级组的焓降效率。 （2）如果调门顺序开启时3阀点的焓降效率是5阀点焓降效率的85%，求出3阀点时汽轮机的进汽量，计算中考虑调节级后温度的影响。
（3）在（2）计算工况下，如果高压缸非调节级组的焓降效率不变，此时高压缸的排汽压力和温度为多少？
（4）如果采用6个调门同步启闭的节流配汽方式运行，在进入汽轮机的流量为910.2t/h时，调门后的压力应为多少？
（5）如果采用6个调门全部开启的滑压运行方式，在进入汽轮机的流量为910.2t/h时，主蒸汽的压力应为多少？
（6）在（2）计算得的3阀点流量下，采用6个调门同步启闭的节流配汽方式运行，此时调门后的压力和高压缸的排汽压力及温度为多少？
（7）在（2）计算得的3阀点流量下，采用6个调门全开的滑压配汽方式运行，如果高压缸的焓降效率不变，此时高压缸的排汽压力及温度为多少？
（8）在同一图上画出对应于3阀点流量的喷嘴配汽、节流配汽和滑压配汽时高压缸的热力过程曲线，比较三种配汽方式下高压缸内温度与效率的差异，从中归纳总结出科学合理的配汽方式。
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