《汽轮机原理》习题及答案 -

?2??1?60?34.64?6=28.64o

?hb??m?ht*?0.2×78.45=15.69 kJ/kg

=239.39 m/s

w2??2?hb?w12?0.942?15.69?1000?182.9722c2?w2?u2?2w2ucos?2?239.392?169.562?2?239.39?169.56?cos28.640?121.69 m/s

?w2sin?2??239.39?sin28.64???2?arcsin??arcsin?????c121.69??70.54° 2???1 c1 u w1 ?1 ?2 c2 ?2 w2 u 动叶进出口蒸汽的速度三角形

5．已知汽轮机某级的理想焓降为84.3 kJ/kg，初始动能1.8 kJ/kg，反动度0.04，喷嘴速度系数?= 0.96，动叶速度系数?= 0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角?1 = 15°，动叶出口角?2 =?1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：

（1）喷嘴出口相对速度？ （2）动叶出口相对速度？ （3）轮周功率？ 解：(1)

?ht?84.3 kJ/kg，

?hc0?1.8 kJ/kg，

?m?0.04，u = 171.8 m/s

?ht*??ht??hc0?84.3?1.8?86.1 kJ/kg

c1??2(1??m)?ht*?390.5 m/s

22w?c?u?2uc1cos?1?228.9 m/s 11喷嘴出口相对速度:

?1?arcsin???c1sin?1?0??26.2??w1?

m/s

(2) 动叶出口相对速度:

00????3?23.221(3)

w2??2?m?ht*?w12?243.2轮周功率:

Pu?G?u?w1cos?1?w2cos?2??4.8?171.8?228.9cos26.20?224.7cos23.20/1000?339.66kW

6．已知喷嘴进口蒸汽焓值h0=3336kJ/kg，蒸汽初速度c0=70m/s；喷嘴后理想焓值h1t=3256 kJ/kg，，喷嘴速度系数?=0.97。试计算

(1)喷嘴前蒸汽滞止焓 (2)喷嘴出口实际速度

解：（1）喷嘴进口动能：⊿hc0 = c02/2 = 702/2 = 2450（J/kg）= 2.45 kJ/kg

喷嘴前蒸汽滞止焓：h0*=h0+⊿hc0 =3336+2.45=3338.5(kJ/kg) (2)

**?hn?h0?h1t?3338.5?3256?82.5(m/s)??

*c1t?2?hn?2000?82.5?406.2(m/s)

喷嘴出口实际速度：

c1??c1t?0.97?406.2?394.0(m/s)7．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μ1=0.97，计算级的相对内效率η

ri。

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

8．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η

Iri

=0.5，其余各级平均相对内效率η

II

ri

=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η

Iri=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=η

IIri

×ΔHtII

其中：ΔH tII=ΔH t－Δh tI=1450－209.3=1240.7 kJ/kg ∴ ΔHiII=η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：

ΔHt IIIIri×ΔHtII =0.85×1240.7=1054.6 kJ/kg

h

P0=8.83 MPa t 0=530℃ Δh t Id = 3600／(ΔH t·ηri·ηg·η

m) = 3600／（1124.7）= 3.2 kg

Pc=0.0034 MPa ／kW.

（3）热力过程线

s

见右图。

9．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 c1??c1t?330.5?0.97?320.5m/s

0

w1?c1?u2?2c1ucos?1?320.52?1782?2?320.5?178cos120=149.4m/s w2??2?m?ht103?0.9?2?0.3?78?103=194.7 m/s

c2?w2?u2?2w2ucos?2?194.72?1782?2?194.7?178?cos180=55.1m/s

(2) 动叶进出口速度三角形：

C1 u W2 202W1 C2 u

(3) 该级热力过程线：

h

P0

?hn 0?ht 0P1 ?hb P2

s

10．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?=0.95，?=0.88，汽轮机转速为3000转/分。

（1）计算该级的平均反动度。

（2）计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）。 （3）作出该级的热力过程线并标出各量。