第一章 级的工作原理补 1. 已知某喷嘴前的蒸汽参数为p 0=3.6Mpa ，t 0=500℃，c 0=80m/s ，求：初态滞止状态下的音速和其在喷嘴中达临界时的临界速度c cr 。
解: 由p 0=3.6Mpa ，t 0=500℃查得: h 0=3349.5; s 0=7.143900021c h h h ∆+=*=3349.5+3.2=3452.7 查得0*点参数为p 0*=3.6334；v 0*=0.0956 ∴音速a 0*=*0*0v kp =671.85(或a 0*=*0kRT =681.76 ; 或a 0*=*0)1(h k *-=1017.7) c cr =*0*12a K +=626.5 12题. 假定过热蒸汽作等熵流动,在喷嘴某一截面上汽流速度c=650m/s ，该截面上的音速a=500m/s ，求喷嘴中汽流的临界速度 c cr 为多少？。
解: 2222)1(212112121cr cr cr cr cr cr c k k c v p k k c h c h -+=+-=+=+)211(1)1(222c k a k k c cr +-+-=∴=522 23题. 汽轮机某级蒸汽压力p 0=3.4Mpa ，初温t 0=435℃，该级反动度Ωm =0.38，级后压力p 2=2.2Mpa ，该级采用减缩喷嘴，出口截面积A n =52cm 2，计算：⑴通过喷嘴的蒸汽流量⑵若级后蒸汽压力降为p 21=1.12Mpa ，反动度降为Ωm =0.3，则通过喷嘴的流量又是多少？答:1):17.9 kg/s; 2):20.5kg/s34题. 国产某机组在设计工况下其末级动叶（渐缩）前的蒸汽压力p 1=0.0093Mpa ，蒸汽焓值h 1=2307.4kJ/kg ，动叶出汽角β2=38°，动叶内的焓降为Δh b =137.76kJ/kg 。
问：⑴汽流在动叶斜切部分是否膨胀、动叶出口汽流角是多少？ ⑵动叶出口的理想相对速度w 2t 是多少？解:确定初态:由h 1,p 1查图得s 1=7.3114.231620001211*1=+=w h h 由h *1, s 1查图得p 1*=0.01Mpa,x 1*=0.888∴k=1.124∴临界压力比:5797.0)12(1=+=-k kcrk ε 极限压力比:347.05985.0*5797.0)(sin *1221===+k k cr d βεε流动状态判断:由s 1=7.311,h 2t =h 1-Δh b =2169.6查图得p 2=0.003Mpa动叶压力比εb =p 2/p *1=0.3显然εb ＜ε1d ，即蒸汽在动叶中达极限膨胀，极限背压为p 1d =ε1d *p 1*=0.00347Mpa查焓熵图得：h 2dt =2185.5,ρ2dt =0.029547.511)(22*12=-=∴dt t h h w查临界压力比处的参数：p 2cr =0.005797;h 2cr =2247.5ρ2cr =0.04697 ∴2.371)(22*12=-=cr cr h h w=⨯⨯=+dtt crcr w w 2222222sin )sin(ρρβδβ 1.15357102.0)sin(22=+δβ27.4522=+δβ∴极限偏转角δ2=7.2736题. 某机组级前蒸汽压力p 0=2.0Mpa ，初温t 0=350℃，初速c 0=70m/s ；级后蒸汽压力p 2=1.5Mpa 。
喷嘴出汽角α1=18°，反动度Ωm =0.2，动叶出汽角β2=β1－6°，级平均直径d m =1080mm ，转速n=3000r/min ，喷嘴速度系数ϕ=0.95。
求：⑴动叶出口相对速度w 2和绝对速度c 2； ⑵喷嘴、动叶中的能量损失，余速动能； ⑶绘制动叶进、出口速度三角形。
答：P9；1）w 2=239.8m/s ；c 2=124 m/s2)=∆ξn h 6.09kJ/kg;=∆ξb h 3.78 kJ/kg; =∆2c h 7.69 kJ/kg 3)c 1=336.6 m/s;α1=18°; w 1=183.5m/s;β1=34°51’w 2=239.8m/s;β2=28°51’； c 2=124 m/s ；α2=71°12’46题. 已知某单级冲动式机组，级平均直径d m =1067mm ，转速n=3000r/min ，喷嘴出汽角α1=18°，级的速度比x 1=u/c 1=0.42，喷嘴速度系数ϕ=0.96，动叶速度系数ψ=0 .84。
又知动叶出汽角β2=β1－3°，通过该级的蒸汽流量G=7.26kg/s 。
求：蒸汽作用在动叶上的切向力F u 、轮周功率P u 和轮周效率ηu ，并绘制级的进、出口速度三角形。
解:叶轮圆周速度u=πd m n/60=167.6m/s 喷嘴出口速度c 1=u/x 1=399.06m/s动叶进口相对速度 w 1=2.245cos 211221=-+αuc u c m/s 动叶进口汽流角2.30)sin *arcsin(1111==w c αβ 动叶出口汽流角β2=27.2动叶出口相对速度95.205*12==w w φm/s动叶出口绝对速度42.95cos 2222222=-+=βuw u w c m/s动叶出口绝对排汽角64.80cos *arccos2222=-=c uw βα切向力F u =G(c 1cos α1+c 2cos α2)=2857.6N 轮周功率P u =F u *u=478.65kW级的理想能量397.8622122121*0===∆=ϕc c h E t tkJ/kg 轮周效率ηu =76.00=GE P u第二章 多级汽轮机123题. 已知某中压凝汽式汽轮机的内功率P i =12340kW,发电机功率P el =11900kW,蒸汽流量D=52.4t/h,初压p 0=2.35Mpa,初温t 0=380℃,凝汽器压力p c =0.0042Mpa 。
求该机组在没有回热抽汽工况下的汽耗率d ，热耗率q ，相对内效率ηi ，相对电效率ηr.el ，绝对电效率ηa 。
el ，循环热效率ηt 。
解：汽耗率d=D/p el =52.4*1000/11900=4.403kg/(kW ·h)凝结水焓==)('c Cp f h 124.95kJ/kg 由初压p 0=2.35Mpa,初温t 0=380℃知：新蒸汽焓h 0=3198.7 kJ/kg由凝汽器压力p c =0.0042Mpa ：ΔH t =1089.88 kJ/kg 热耗率q==-⨯)('0c h h d 13533.7 kJ/(kW ·h) 有效焓降: ΔH i ==⨯⨯=⨯⨯4.52100036001234010003600D P i 847.8kJ/kg相对内效率ηi =ΔH i /ΔH t =847.8/1089.88= 0.778相对电效率ηr.el =ηi *p el /p i =0.750 绝对电效率ηa 。
el =3600/q= 0.266 循环热效率ηt =ηa 。
el /ηr.el =0.3547;(或ηt =ΔH t /( h 0-h c ’)=1089.88/(3198.7-124.95)=0.3547)127题. 某中间再热凝汽式汽轮发电机组电功率P el =119959kW 下的热力过程线如下图示。
已知发电机损失ΔP g =1982Kw,机械损失ΔP m =1982Kw 。
求该汽轮机的内功率P i 、高压缸相对内效率ηh i 、中压缸相对内效率ηi i 、中低压缸相对内效率ηie i 。
..,=12.868p 0p 0,=12.33t 0=53712=2.71p h =346.7th t r p r =2.63h 0h 1h 2h h解: 内功率P i =P el ＋ΔP g ＋ΔP m =12393kW由MPa p ℃t MPa p h 71.2,537,868.1200===得：ΔH th =447.7kJ/kg由℃t MPa p h h 7.346,71.2==得：ΔH ih =326.55 kJ/kg 高压缸相对内效率ηh i =ΔH ih /ΔH th =0.713由MPa p ℃t MPa p i r r 282.0,544,63.2===得：ΔH ti =653.01kJ/kg由℃t MPa p i i 7.267,282.0==得：ΔH ii =553.8 kJ/kg 中压缸相对内效率ηh i =ΔH ih /ΔH th =0.848由MPa p ℃t MPa p i r r 00762.0,544,63.2===得：ΔH tre =1241.42kJ/kg,,h r = 3558.24 中低压缸相对内效率ηre i =( h r -h ex )/ΔH tre =(3558.24-2499.3)/1241.42=0.853114题. 某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成。
第一段轴封齿数Z 1=26，第二段Z 2=20，第三段Z 3=16。
第一段轴封前蒸汽参数p 0=1.8MPa ， t 0=340℃；第一段轴封后抽汽口与压力为p 1=0.85MPa 的第一级回热抽汽口相连。
第二段轴封后与压力为p 2=0.24MPa 的第二级回热抽汽相连，第三段轴封后端接轴封冒汽管，排入大气。
各段轴封直径d l =450mm ，轴封间隙为δ=0.4mm 。
轴封流量系数μl =1。
试计算该机组前轴封的总漏汽量是多少？由回热抽汽口回收和排入大气的漏汽量各占多少？如该机组第二级回热抽汽故障停用，则该轴封的漏汽和回收情况将发生怎样的变化？解：各段轴封漏汽面积均为：04.04514.31⨯⨯==δπd A l =5.66(cm 2)1) 计算第一段轴封漏汽量由p 0=1.8MPa ， t 0=340℃得ρ0=6.592kg/m 3 G l1=1.213T/h （0.337kg/s ）2) G l2=0.71T/h （0.197kg/s ）;ΔG 1= G l1- G l2=0.503 T/h （0.1397kg/s ） 3) G l3=0.211T/h （0.0586kg/s ）; ΔG 2= G l2- G l3=0.499 T/h （0.1386kg/s ）ΔG=ΔG 1+ΔG 2=1.002 T/h （0.283kg/s ） 4) 第二级回热抽汽故障停用 G l1=1.213T/h （0.337kg/s ）; G ’l2=0.54T/h （0.15kg/s ）; ΔG 1= G l1- G ’l2=0.673 T/h （0.187kg/s ）115题. 某汽轮机前轴封有三段曲径轴封组成, 后轴封有二段曲径轴封组成(见图)。