一、     简答题

1.现代汽轮机为何采用多级汽轮机而不采用单级汽轮机？

2.为什么采用多级汽轮机能提高效率？

3.汽封的作用是什么？

4.轴封的作用是什么？

5.轴封系统的作用是什么？

6.为什么说不宜用汽耗率来评价不同类型机组的经济性？

7. 目前我国先进机组的汽轮机相对内效率可达多少？

8.综合表示凝汽式汽轮发电机组经济性的指标中，较完善的是什么？

9. 目前我国火力发电厂先进机组的热效率可达多少？

10.汽轮机的轴向推力主要由那些力所组成？

11.平衡汽轮机轴向推力，可采取哪些措施？

12.推力轴承的作用是什么？

二、名词解释：

1．重热现象。

2. 进汽节流损失。

3．排汽节流损失。

4．轴封。

5．汽轮机的相对内效率。

6．汽轮机的相对电效率。

7．汽轮机的绝对电效率。

8．汽耗率。

9. 热耗率。

三、多项选择：

1．汽轮机的轴向位置是依靠______确定的？

A. 靠背轮                    B. 推力支持联合轴承

C. 支持轴承                     D. 推力轴承 

2．在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，汽轮机的______应效率增大。

A. 轮周效率                     B. 相对内效率

C. 循环热效率                   D.电效率

3．为减小排汽通道的压力损失，提高机组经济性，通常在汽轮机的排汽室设计___。

A.扩压段                        B. 导流环和导流板

C. 渐缩段                    D. 增加肋板和撑管

4．下列说法正确的是      。

A. 增加轴封齿数可以减少轴封漏汽

    B. 减少轴封齿数可以减少轴封漏汽

   C. 加大轴封直径可以减少轴封漏汽

   D. 减小汽封间隙可以减少轴封漏汽

5．汽轮机的进汽节流损失发生在       

A. 主汽阀                      B. 管道

C. 调节阀                      D. 进汽蒸汽室

6．评价汽轮发电机组机经济性的指标有       。

A. 热耗率                      B. 汽耗率

C. 汽轮机相对内效率                D. 汽轮机绝对内效率

7．多级汽轮机的轴向推力包括       。

   A. 蒸汽作用在喷嘴上的轴向力           B. 蒸汽作用在动叶上的轴向力

   C. 蒸汽蒸汽作用在叶轮上的轴向力       D. 蒸汽作用在汽缸上的轴向力

8．在叶轮上开平衡孔，可以减小

A. 叶高损失                    B. 轴向推力

C. 漏汽损失                    D. 湿汽损失

9．影响重热系数大小的因素有

 A. 汽轮机保温性能的好坏                B.  余速利用的大小

 C. 汽轮机各级级内损失的大小             D. 汽轮机的级数

10．平衡汽轮机轴向推力的方法有         。

 A. 采用平衡活塞                     B. 转子动平衡

 C. 采用多汽缸                    D. 叶轮上开平衡孔

 

四、单选题

1．关于评价汽轮机通流部分经济性的指标是        。

   A. 发电厂效率                     B. 相对内效率

   C. 绝对电效率                     D. 循环效率

2．关于多级汽轮机的重热现象，下列哪些说法是正确的？

A. 设法增大重热系数，可以提高多级汽轮机的内效率

B. 重热现象是从前面各级损失中回收的一小部分热能

C. 汽轮机的级数与重热系数无关

D. 重热现象可以提高汽轮机各级的内效率

3．汽轮机除级内各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？

A. 湿汽损失                    B. 隔板漏汽损失

C. 叶顶漏汽损失                    D. 轴封漏汽损失

4．轴封的作用是      。

A. 回收部分蒸汽质量                B. 回收部分蒸汽热量

C. 减小轴端漏汽损失                D. 减小隔板漏汽损失

5．汽轮机的外部损失主要有     。

A. 排汽阻力损失                 B. 机械损失

C. 进汽节流损失                 D. 轴封漏汽损失

6．下列哪些指标可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？

A. 热耗率                      B. 汽耗率

C. 发电机效率                  D.机械效率

7．若汽轮机的余速利用系数增大，则该机        增大。

A. 整机循环效率                 B. 整机理想焓降

C. 重热系数增大                 D. 整机相对内效率

8．下列哪些损失为汽轮机的内部损失      。

   A. 厂用电                         B. 轴封漏汽损失

   C. 排气缸的阻力损失                D. 机械损失

9．支持轴承的作用是             。

A. 平衡轴向推力

B. 保证对转子的支撑作用

C. 确定转子与静子的相对膨胀方向

D. 维持转子相对于静子的正确轴向位置

10．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是       。

A.余速利用系数降低              B.级内损失增大

C.进排汽损失增大                   D.重热系数降低

五、计算题

1．某50MW汽轮机全机理想比焓降为1428.6kJ/kg，各级的理想焓降之和为1514.57kJ/kg，求该汽轮机的重热系数为多少？

2．一反动式汽轮机，蒸汽流量 T/h , 蒸汽初压 MPa，初温 ，排汽压力 MPa，排汽恰好是饱和蒸汽。全机共有14级，每级效率相同，焓降相同，重热系数 。试计算各级效率、汽轮机内功率。

3．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为：蒸汽初压 MPa，初温 ；排汽压力 MPa，其第一级理想焓降 kJ/kg，该级效率 ，其余各压力级内效率 （包括末级余速损失在内）。设进汽节流损失 ，假定发电机效率 ，机械效率 。试求：（1）该机组的相对内效率，并绘出在h-s上的热力过程线。（2）该机组的汽耗率。

4．凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为：蒸汽初压 MPa，初温 ，汽轮机排汽压力 MPa，进汽节流损失 ，试问进汽节流损失使理想焓降减少多少？

5．试求蒸汽初参数为 MPa，初温 ，终参数 MPa， 的背压式汽轮机的相对内效率和各压力级的相对内效率。已知：第一级级后压力 MPa，内效率 ，其余四个压力级具有相同的焓降和内效率，进汽机构和排汽管中的损失可忽略不计。（重热系数 ）

6．试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量 kg/s，平均直径 m，动叶高度 mm，叶轮轮毂直径 m，轴端轴封直径 m，喷嘴后的蒸汽压力 MPa，动叶后的蒸汽压力 MPa。根据级的计算，已知其速度三角形为： m/s， ， ， m/s， ， m/s。

7．某机组在最大工况下通过的蒸汽流量 T/h，此时计算得到作用在动叶上的轴向推力 N，作用在叶轮上的轴向推力 N, 作用在各凸肩上的轴向推力 N，机组轴向推力轴承共装有10个瓦块，每块面积 ，轴承工作面能承受的最大压力为 ，要求的安全系数为1.5~1.7。

解答

一、 简答题

1.答：现代汽轮机都采用多级汽轮机而不采用单级汽轮机，主要因为其具有效率高、单机功率大、单位功率投资小、自动化水平高等突出优点。

2．答：多级汽轮机效率大大提高。主要因为：

1）循环热效率提高。多级汽轮机可采用较高的初参数和较低的终参数，并可采用给水回热和再热等手段，使循环热效率提高。

2）相对内效率提高。a) 多级汽轮机可使各级都设计在最佳速比附近工作，各级相对内效率都较高；b) 在一定条件下，各级余速可部分或全部利用，使相对内效率提高； c) 多级汽轮机所具有的重热现象也使整机的相对内效率提高。

3．答：为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙，这些间隙的存在势必导致漏汽，为此必须加装密封装置----汽封。根据汽封在汽轮机中所处的位置可分为：轴端汽封（轴封）、隔板汽封和围带汽封（通流部分汽封）三类。

4.答：轴封是汽封的一种。汽轮机轴封的作用是阻止汽缸高压侧的蒸汽向外泄露，低压侧的空气漏入汽缸。

5．答：轴封系统是由高、低压轴封和与之相连的管道及附属设备组成，其主要作用包括：

（1）回收利用轴封漏汽，用来加热给水或到低压级作功；

（2）防止蒸汽自轴封处漏入大气；

（3）冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全；

（4）防止空气漏入汽轮机真空部分。

6．答：汽耗率是指每生产1kW电能所消耗的蒸汽量。如果机组的参数不同，尽管功率和效率相同，其汽耗量也是不同的；供热式机组当抽汽量有差异时更是如此，所以不宜用汽耗率来评价不同类型机组的经济性。

7．答：目前我国火力发电厂先进机组的汽轮机相对内效率可达90%以上。

8．答：热耗率和绝对电效率都可以作为综合评价各类汽轮发电机组经济性的指标。

9．答：目前我国火力发电厂先进机组的热效率可达40 %左右。

10．答：汽轮机的轴向推力主要由下列这些力所组成：

1）蒸汽作用在叶片上的力在轴向的分量；

2）由叶轮前后的压差所引起的作用在叶轮上的轴向力；

3）蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力；

4）蒸汽作用在隔板汽封和轴封套筒上的轴向力。

11．答：平衡汽轮机轴向推力，可采取下列措施：

1）高压轴封两端以反向压差设置平衡活塞；

2）汽缸对称、分流布置；

3）叶轮上开平衡孔；

4）最后采用推力轴承来承担剩余轴向推力。

12．答：推力轴承的作用是承担汽轮机的剩余轴向推力，保持汽轮机转子和汽缸之间的轴向相对位置。

二、 名词解释：

1．答：多级汽轮机中，前面各级所损失的热能可以部分的在以后各级中作为理想焓降被利用，这种现象称为重热现象。

2．答：主蒸汽进入第一级喷嘴前，在通过主汽阀、调节阀、管道和蒸汽室时，由于节流摩擦等原因产生了压力降落，使整机理想焓降减少，这种节流作用引起的焓降损失称为进汽机构中的节流损失。

3．答：汽轮机乏汽从最后一级排入凝汽器时，在沿程中克服摩擦和涡流等阻力，造成了压力降低，使整机的做功焓降减少，这一焓降损失称为排汽节流损失。

4．答：为防止高压蒸汽外漏以减小漏汽损失，或为阻止低压端空气漏入而影响机组真空，在汽轮机两端均装有轴端汽封，即轴封。

5．答：汽轮机的相对内效率是整机的有效焓降与理想焓降之比，它是衡量汽轮机中能量转换过程完善程度的指标。

6． 答：汽轮机的相对电效率是1kg蒸汽在汽轮机中应释放的热能，最后变成电能的份额。它是评价汽轮发电机组工作完善程度的指标。

7． 答：汽轮机的绝对电效率是指加给每千克蒸汽的热能最终转变成电能的份额。

8． 答：是机组每生产1kW.h电能所消耗的蒸汽量。它可用来表示同类汽轮发电机组的热经济性。

9． 答：是机组每生产1kW.h电能所消耗的蒸汽热量。常用来表示整个发电设备的热经济性。

三、 多项选择：

1． B D

2． A B D

3． A B

4． A D

5． A B C D

6． A B C D

7． B C

8． B C

9． C D

10．A D

四、 单选题

1.B   2.B  3.D  4. C  5.D  6.A  7.D  8.C  93.B  10.D

五、 计算题

1． 解：根据重热系数的定义：

各级的理想焓降之和/全机理想比焓降

    所以该多级汽轮机的重热系数为：

答：该多级汽轮机的重热系数为0.06。                         

2． 解：由 和 在h-s图上可查得：

蒸汽初始焓： kJ/kg，                                   

理想出口焓： kJ/kg                                      

由此可得汽轮机理想焓降：                                              

(kJ/kg)            图1   汽轮机热力过程线         

根据题意知排汽为干饱和蒸汽，则由 MPa               

的等压线与饱和线相交点得实际排汽状态点C，       

该点的焓 kJ/kg

故汽轮机有效焓降： (kJ/kg)

汽轮机相对内效率：

由于各级焓降相同、效率相同，所以各级效率 与整机相对内效率存在如下关系： 

                

则各级效率：

汽轮机内功率：

答：汽轮机各级的效率为67.7%，输出内功率为6029kW。

3． 解：由 和 在h-s图上可查得蒸汽初始焓 kJ/kg，理想排汽焓 =2025kJ/kg

              因进汽节流损失为5%，节流后的压力 MPa，

           2              节流过程中焓值不变，  ∴ kJ/kg，

                           汽轮机第一级实际入口点为    

                             已知第一级理想焓降 ，所以：

                              第一级出口压力 可确定

  h                         已知第一级效率 ，而

              s                    所以第一级实际出口焓：   

  图3   级的热力过程线        (kJ/kg)

第一级实际出口点为2（ ， ），此点即是压力级的入口点。

又因排汽压力 MPa，查h-s图可得压力级理想出口焓： kJ/kg

已知所有压力级的相对内效率：

所以压力级的实际出口焓（即整机的实际出口焓）：

（kJ/kg）

故，整机有效焓降： (kJ/kg)

    整机理想焓降： ( kJ/kg)

整机相对内效率：

由于汽轮机输出电功率：

所以汽轮机汽耗量：

          汽耗率：

                    = （kg/kW.s）=3.13（kg/kW.h）

答：该机组相对内效率为81.7%；汽耗率为 kg/kW.h。

4． 解：                  由 和 在h-s图上可查得,

                             蒸汽初始焓 kJ/kg，理想排汽焓 kJ/kg

                          则汽轮机理想焓降： （kJ/kg）

                        因节流损失 ，所以节流后的初压：

                                MPa，又由于节流过程焓值不变，

    图2  进汽节流过程示意图        所以节流后的焓值 kJ/kg，

对应的理想排汽焓：    kJ/kg

此时的汽轮机理想焓降： (kJ/kg)

所以节流造成的理想焓降减少为： (kJ/kg)

答：此进汽节流引起的理想焓降损失为12kJ/kg 。

5． 解：        由 和 ， 可在h-s图上查得，蒸汽初始焓 kJ/kg；

                       第一级理想出口焓 kJ/kg；

                      汽轮机的理想出口焓 kJ/kg

        4            又已知汽轮机实际排汽参数 ， ，可查得 kJ/kg

                    整机有效焓降 （kJ/kg）

 h        s            整机理想焓降 （kJ/kg）

 图4  级的热力过程线            整机相对内效率：

           由于已知整机的重热系数，且各压力级焓降 相等，所以有：   

       

       故：

          =

各压力级的理想焓降：

各压力级的有效焓降：

所以，各压力级的相对内效率为：

答：该背压式汽轮机整机的相对内效率为75.6%；压力级的相对内效率77.5%。

6． 解：1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：

  

       =

   =4074（N）

2)作用在叶轮轮面上的作用力（近似 ）：

=

=2173（N）

3)蒸汽作用在轴封上的作用力：

 

    （N）

故总的轴向推力为： （N）

答：该凝汽式汽轮机最末级的轴向推力为5584N。

7． 解：机组总的轴向推力：

     （N）

推力轴承瓦块上所承受的压力为：

      

由已知得，轴承工作面最大能承受的压力 。

所以其轴承安全系数为： >1.5, 故此推力瓦工作是安全的。

       答：该推力瓦工作是安全的。