《汽轮机调速计算题》.docx
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《汽轮机调速计算题》
4.1.4计算题
La5D1001一根长600m,截面积为6mm2的铜线,求在常温下的电阻。
(常温下ρ=0.0175Ωmm2/m)
解:
。
答:
在常温下的电阻为1.75Ω。
La5D2002设人体的最小电阻为1000Ω,当通过人体的电流达到50mA时,就会危及人身安全,试求安全工作电压?
解:
U=IR=0.05×1000=50(V);
答:
安全工作电压应小于50V,一般采用36V。
La5D2003已知电源的电动势E=24V,内阻为2Ω,外阻为2Ω时电源的输出功率是多少?
解:
P=UI=24×6=144(W)
答:
外阻为2Ω时电源的输出功率是144W。
La5D2004锅炉的排烟温度为140℃,其热力学温度为多少?
解:
T=t+273.15=140+273.15=413.15(K)
答:
其势力学温度为413.15K
La5D3005汽包压力表读数为9.604MPa,当地气压计读数为101.745kPa,求汽包内工质的绝对压力。
解:
B=101.745kPa=0.101745MPa
p绝=p表+B=9.604+0.101745≈9.706(MPa);
答:
汽包内工质的绝对压力为9.706MPa。
La5D3006冷油器入口处油温为55℃,出口油温为40℃,油流量为60t/h,求每小时冷油器的换热量[油的比热为2.022kJ/(kg·℃)]。
解:
Q=qm·c·△t=60×1000×2.022×(55-40)=1819800(kJ/h)
答:
每小时冷油器的换热量为1819800kJ。
La5D3007某汽轮机额定功率为200MW,求一个月(30天)内该机组的满负荷发电量为多少kW·h。
解:
t=24×30=720(h)
W=P·t=200×720=144000(MW·h)=14400万kW·h。
答:
一个月(30天)内机组的满负荷发电量为14400万kW·h。
La5D3008单相变压器的原边电压U1=3000V,变化K=15,求副边电压U2;当原边电流I1=60A时,求副边电流I2。
解:
答:
副边电压U2为200V,副边电流I2为900A。
La5D3009一只电炉其电阻为44Ω,电源电压为220V,求30min产生的热量。
解:
答:
30min产生的热量为1980kJ。
La5D3010两根输电线,每根的电阻为1Ω,通过的电流平均为50A,一年工作4200h,求此输电线一年的电能损耗?
解:
R=2×1=2(Ω)
P损=I2Rt=502×2×4200=21000000(W·h)=21000kW·h;
答:
此输电线一年的电能损耗为21000kW·h。
La5D4011已知某星形连接三相电动机的相电压为220V,功率因数为0.8,输入功率为3kW,试求线路上的电流。
解:
;
答:
线路上的电流为5.68A。
La5D4012假设负载三相对称,已知线电流是10A,求该负载的相电流。
解:
答:
该负载的相电流为5.78A。
La5D4013在某蒸汽动力装置循环中,1kg水蒸汽在锅炉中吸收的热量为3196.53kJ,循环净功为1197.61kJ,求该装置循环热效率。
解:
答:
该装置循环热效率为37.47%。
La4D2014在一容积为30m3的容器中,空气温度为20℃,压力为0.1MPa,空气的气体常数R=286.845J/(kg·K),求容器内存储多少千克空气?
解:
答:
容器内存储35.69kg空气。
La4D2015有一根直径Φ40的轴,加工时可在Φ40.10与Φ39.80范围内变动,求其上下偏差,并写出尺寸标注形式。
解:
上偏差为:
40.10-40=0.10(mm);
下偏差为:
39.80-40=-0.20(mm);
答:
上偏差为0.10mm,下偏差为-0.20mm;尺寸标注应为:
。
La4D2016作用一点的两分力,互相垂直,其大小分别为400kN和300kN,用图解法求合力。
解:
按比例作图如图D-1’所示:
OA=400、OB=300由图量得:
OC=500;
答:
合力为500kN。
La4D3017电路图如图D-2所示,已知R1=10Ω,I1=2A,I=3A,如图所示,求I1和R2。
解:
UCB=I1R1=2×10=20V;
∵I=I1+I2;
∴I2=I-I1=3-2=1(A);
∴
;
答:
I2=1A;R2=20Ω。
La4D3018某一个铸铁工件中要攻M12×1.25螺纹,计算它的底孔直径?
解:
D=d-1.04×1.25=12-1.3=10.70(mm);
答:
孔直径为10.70mm。
La4D3019有一个用灰口铸铁浇注而成的零件,其质量为34kg,量得其体积为0.005m3,试问该零件的材质是否有问题?
为什么?
(已知灰口铸铁密度7200kg/m3)
解:
已知零件质量:
m=34kg;
零件体积:
V=0.005m3;
∵零件密度6800kg/m3<灰口铁密度7200kg/m3
∴零件材质有问题。
说明浇注成的零件内夹渣、气孔多,使零件机械性能降低。
答:
零件材质有问题:
说明浇注成的零件内夹渣、气孔多,使零件机械性能降低。
La4D3020锅炉房的供水箱中盛有100℃的水(重度是9388.4N/m3),水箱液面上的绝对压力p0=117600Pa,求位于液面深度1m以下A点的绝对压力与相对压力。
(当地大气压力为98070Pa)。
解:
A点的绝对压力:
;
;
A点的相对压力:
;
;
答:
A点的绝对压力为126988.4Pa,相对压力为28918.4Pa。
La4D4021有一台容量为50kV·A三相变压器,当变压器满载时,求负载功率因数为1、0.8、0.6及0.2时变压器输出的功率?
解:
∴P1=50×1=50(kW);
P2=50×0.8=40(kW);
P3=50×0.6=30(kW);
P4=50×0.2=10(kW)。
答:
负载功率因数为1、0.8、0.6及0.2时变压器输出功率分别为:
50kW、40kW、30kW、10kW。
La4D4022已知公称直径是50mm的钢管,求它的英制公称直径是多少英寸?
解:
根据:
1in=25.4mm;
50mm=50/25.4=1.97(in)≈2in;
答:
公称直径50mm是英制公称直径2in。
La4D4023水在某容器内沸腾,如压力保持1MPa,对应的饱和温度
,加热面内壁温度保持205℃,沸腾放热系数为85700W/(m2·℃),求单位加热面上的换热量?
解:
;
答:
单位加热面上的换热量是2142500W/(m2·℃)。
La4D4024已知弹簧内径为20mm,钢丝直径为2mm,试确定手工绕制弹簧芯棒直径为多少?
解:
常用经验公式计算芯棒直径:
DD=(0.75~0.8)D1;
按弹簧内径与其它零件相配取大值:
DD=0.8×20=16(mm);
按弹簧外径与其它零件相配取小值
DD=0.75×20=15(mm)。
答:
弹簧心棒直径为15mm。
La3D2025一台10万kW汽轮机的凝汽器,表面单位面积上的换热量q=4600W/m2,凝汽器内水蒸气与铜管外壁间温差为2℃,求:
水蒸气的凝结换热系数?
解:
答:
水蒸汽的凝结换热系数是2300W/(m2·℃)。
La3D4026某汽轮机调节阀为单座阀,其直径d=50mm,阀门前后压差为:
p0-p0’=8.82MPa,求其最大提升力。
解:
答:
该阀门最大提升力为17309.25N。
La2D3027某电厂汽轮机按朗肯循环工作,新蒸汽压力为3.5MPa,温度为435℃,焓为3301.5kJ/kg,排汽焓为2141.2kJ/kg,凝结水的焓为151.5kJ/kg,求朗肯循环的热效率及热耗率。
解:
答:
该朗肯循环的热效率是36.83%;热耗率是9774.64kJ/(kW·h)。
Lb5D3028一台锅炉给水泵将水的压力由6kPa升高到2MPa,水在升压前后的密度基本不变,且已知水的密度为1000kg/m3,水的流量为200t/h,水泵的工作效率为0.88。
试问带动该水泵需多大功率的电动机?
解:
答:
带动该水泵需功率为125883.84W的电动机。
Lb5D3029电厂锅炉供给汽轮机的蒸汽量为40t/h。
汽轮机进口处的焓为3440kJ/kg。
汽轮机出口处蒸汽的焓为2245kJ/kg。
试确定汽轮机的功率。
解:
答:
汽轮机的功率为1.33×104kW。
Lb5D4030发电厂有一台功率为2.5×104kW的汽轮发电机组,发电机的效率为0.96。
用大气中的空气(20℃)冷却发电机,要求其冷却空气的出口温度不超过55℃。
空气的定压比热为1.004kJ/(kg·℃)。
试求冷却空气的质量流量。
解:
答:
冷却空气的质量流量为29.64kg/s。
Lb5D4031汽轮机的排汽进入凝汽器,蒸汽在凝汽器进口处的焓为2093kJ/kg。
蒸汽流经凝汽器被冷却而凝结成水,凝结水流出凝汽器时的焓为172kJ/kg。
试求每千克蒸汽在凝汽器中放出的热量。
解:
q=h1-h2=2093-172=1921(kJ/kg);
答:
每千克蒸汽在凝汽器中放出的热量为1921kJ。
Lb4D2032某机组调速系统的静态特性曲线,在同一负荷点增负荷时的转速为2980r/min,减负荷时的转速为2990r/min,求该调速系统的迟缓率?
解:
调速系统迟缓率:
答:
调速系统的迟缓率为0.33%。
Lb4D2033某容器内气体的温度为50℃,压力表读数为0.27MPa,气压计测得当时大气压力为755mmHg。
求气体的热力学温度和绝对压力。
如果气体的绝对压力不变而大气压力降至740mmHg,问压力表的读数为多少?
解:
T=t+273=50+273=323(K);
pb=755×133.3Pa=0.1006(MPa);
p=pg+pb=0.27+0.1006=0.3706(MPa);
降低后的大气压力变为:
;
压力表的读数变为:
。
答:
气体的热力学温度为323K,绝对压力为0.3706MPa。
大气压下降为740mmHg时,压力表的读数变为0.272MPa。
Lb4D2034有一钢制物体在钢轨上滑动,设物体质量为10t,求:
需牵引力多少?
至少需要多大力才能使物体移动?
(提示:
钢与钢滑动磨擦系数为0.08,静磨擦系数为0.25)
解:
滑动磨擦力=正压力×滑动磨擦系数;
正压力=物体重量=物体质量×重力加速度;
滑动磨擦力=10t×9.8×0.08=7840N;
静磨擦力=10t×9.8×0.25=24500N;
答:
牵引力需7840N;至少需24500N才能使物体移动。
Lb4D3035冷油器的冷却水管外径为φ159mm,壁厚为4.5mm,冷却水量为150t/h,求水在管中的流速。
解:
答:
冷却水流速为2.35m/s。
Lb4D3036第一次试验危急遮断器动作转速n1=3050r/min,将螺帽拧紧1/2圈,第二次试验动作转速n2=3200r/min,欲将动作转速调整到3350r/min,则还应拧紧多少圈?
解:
设还应拧紧X圈:
答:
还须拧紧0.5圈。
Lb4D3037已知孔为
,轴为
,求孔和轴配合的最大和最小间隙。
解:
最大间隙=孔的上偏差-轴的下偏差
=0.023-(-0.071)
=0.094(mm);
最小间隙=孔的下偏差-轴的上偏差
=0-0.049
=-0.049(mm);
答:
最大间隙为0.094mm,最小间隙为过盈0.049mm。
Lb4D4038测量
的孔径,求内卡钳的张开尺寸和卡钳的最大摆动距?
解:
内卡钳的张开尺寸:
d=30mm;
孔的公差:
e=0.021mm
卡钳的最大摆动距:
。
答:
内卡钳张开尺寸30mm,最大摆动距2.245mm。
Lb4D4039已知冷油器入口油温为55℃,出口油温为40℃,油的流量为50t/h,如冷油器出入口水温分别为36℃和33℃。
求所需冷却水量?
[油的比热Cp油=1.9887kJ/(kg·℃),水的比热CP水=4.187kJ/(kg·℃)]
解:
油每小时放出的热量为:
Q=(55-40)℃×50t/h×1000kg/t×1.9887kJ/(kg·℃)
=1491525(kJ/h);
所需冷却水量为:
。
答:
冷油器需水量为118.74t/h。
Lb3D1040冷油器入口油温为55℃,出口油温为40℃,油的流量为100t/h,求油每小时放出的热量?
[油的比热Cp=1.9887kJ/(kg·℃)]
解:
油每小时放出的热量为:
Q=(t1-t2)mCp;
Q=(55-40)℃×100t/h×1000kg/t×1.9887kJ/(kg·℃)
=2983050(kJ/h)。
答:
每小时放出的热量为2983050kJ。
Lb3D3041某汽轮机使用径向钻孔泵作为调节脉冲泵。
在额定工况下,径向泵的出口油压p1=0.686MPa,进口油压p2=0.098MPa,已知:
δ=5%,求由满载至空载,一次脉动油压的变化值。
解:
Δp1=2δ(p1-p2)=2×0.05×(0.686-0.098)=0.059(MPa)。
答:
由满载至空载,一次脉动油压的变化值为0.059MPa。
Lb3D3042某汽轮机额定容量pN=25MW,转速为n0=3000r/min,当负荷突然从25MW甩至15MW时,按静态特性转速升高了60r/min,试问此机调速系统的速度变动率是多少?
解:
∵速度变动率:
;
已知当负荷甩掉10MW时,转速升高了60r/min;
∴
;
;
答:
此机调速系统的速度变动率为5%。
Lb3D3043有一轴承所需润滑油量为206.75L/min,轴承进油经过节流孔板时的流速是7m/s,问孔板直径是多少毫米?
解:
因为:
;
所以:
。
答:
轴承节流孔板的直径是25mm。
Lb3D3044有一径向轴承的直径d=300mm,轴承实际工作长度L=180mm,转子对该轴承的径向载荷F=40kN,求该轴承的比压是多少?
解:
根据比压计算公式:
。
答:
该轴承的比压是0.741MPa。
Lb3D3045某液压调速系统的同步器高限位置为+6%,此时,零负荷对应的一次油压p1为0.247MPa,零负荷至满负荷的一次油压差Δp1为-0.0256MPa,试求同步器在高限位置时的调速系统速度变动率。
(p1=0.02437n2Pa)
解:
满负荷时的一次油压为:
p1=0.247-0.0256=0.2214(MPa)
满负荷时对应的转速为:
;
空负荷对应的转速为:
n=3000×(1+6%)=3180(r/min);
同步器高限时的调速系统速度变动率为:
;
答:
同步器高限时的调速系统速度变动率为5.53%。
Lb3D3046某机组调速系统的静态特性曲线,在同一负荷点增负荷时的转速为3000r/min,减负荷时的转速为3010r/min,求该调速系统的迟缓率?
解:
调速系统迟缓率:
答:
迟缓率为0.33%。
Lb3D4047某机并网运行,速度变动率δ=5%,电网频率50Hz时,机组功率100%,试求:
(1)电网频率升至50.5Hz,该机带多少负荷?
(2)若该机迟缓率为0.4%,则该机负荷摆动量是多少?
(3)若机组甩负荷,设超调量为90r/min,在不考虑迟缓率情况下,问危急遮断器是否动作?
(危急遮断器动作转速为112%n0)
解:
(1)
所以带80%负荷;
(2)负荷摆动量:
(3)
;
危急遮断器动作转速为:
112%n0=3360r/min>nmax
答:
(1)该机带80%负荷。
(2)机组负荷摆动量是8%P0。
(3)危急遮断器不会动作。
Lb3D4048某电网仅有甲、乙两台机组运行。
甲机速度变动率
,乙机速度变动率
,电网频率为50Hz,两机均带额定负荷200MW,问:
(1)电网频率升至50.5Hz时,两机各带多少负荷?
(2)倘若外界总负荷维持
(1)问对应的状况不变,而欲使甲机带满负荷,且使电网频率恢复50Hz,则甲、乙两机静态特性应移至何处?
解:
(1)
∴ΔP甲=0.8P0甲=160MW;
ΔP乙=0.75P0乙=150MW;
∴甲、乙两机组各带160MW、150MW;
(2)外界总负荷为:
160+150=310MW;
∴甲机组负荷为:
200MW,则乙机组带:
310-200=110MW。
答:
(1)电网频率升至50.5Hz时甲、乙两机组各带160MW、150MW。
(2)甲机组静特性不变,乙机组静特性应移至+2.2%。
Lb3D4049某300MW机组速度变动率为5%,并网运行。
电网频率为50Hz时机组带满负荷,问:
(1)倘欲使机组带80%负荷,该机静态特性曲线应移往何处?
(2)倘在
(1)问的静态特性位置甩负荷,设超调量为120r/min,危急遮断器是否动作?
并计算余量?
(动作转速为3300r/min)
解:
(1)
;
Δn=120r/min;
静态特性应移往:
+(120÷3000)×100%=+4.0%;
(2)nmax=3120+120=3240r/min<3300r/min;
∴危急遮断器不动作。
尚剩余量:
(3300-3240)=60r/min。
答:
(1)欲使机组带80%负荷,该机的静态特性曲线应移往+4%处。
(2)危急遮断器不动作,余量为60r/min。
Lb3D4050某机组采用弹性调速器,当转速由2850r/min升至3000r/min时,调速块位移由8mm变为9mm,试求调速器的单位速度变动率(即调速块每移动1mm,转速的变化与额定转速之比的百分数)?
解:
调速块的位移用k表示,则:
;
答:
调速器的单位速度变动率为5%。
Lb3D4051某N600机组的速度变动率δ=5%,并网运行时同步器工作范围为+4%~-6%。
问:
(1)在电网频率为50Hz时,机组最多能带多少负荷?
(2)当电网频率在何值时,机组才能带满负荷?
解:
(1)
∴P1=0.8P0=480;
故最大能带480MW;
(2)3000×(1+4%)-5%×3000=2970r/min;
即电网频率在49.5Hz时,机组才能带满负荷。
答:
(1)最大能带480MW。
(2)电网频率49.5Hz时,机组才能带满负荷。
Lb3D4052某机组在低频率运行期间,曾将同步器的工作范围调至+4%~-6%,该系统的速度变动率δ=5.5%,试问:
(1)当电网频率恢复50Hz后,机组是否带满负荷?
(2)当电网频率在何值时,才能带上满负荷?
(3)若该机组甩掉负荷后超调量为3%n0,危急遮断器动作转速为1.1n0,问甩负荷时危急遮断器是否动作?
同步器在上限位置时,空负荷转速:
3000×(1+4%)=3120r/min。
解:
(1)
所以只能带72.7%负荷。
(2)5.5%×3000-120=45r/min=>0.75Hz;
所以电网频率降至49.25Hz方可带满。
(3)甩负荷后静态稳定转速为3210r/min;
所以:
nmax=3120+3%n0=3120r/min<1.1n0;
答:
(1)只能带72.7%负荷。
(2)电网频率降至49.25Hz方可带满。
(3)危急遮断器不动作。
Lb3D5053用一根三股白麻绳起吊300kg的重物,需选用多少mm直径的麻绳?
(提示:
许用应力为[σ]=9.8kN/mm2)
解:
答:
需选用20mm直径的麻绳。
Lb2D2054某台冷油器的铜管直径为19mm,铜管长为2m,铜管根数为400根,求冷油器的冷却面积。
解:
每根铜管的表面积:
f=πDL=3.14×0.019m×2m=0.1193m2/根;
冷油器冷却面积:
F=fZ=0.1193m2/根×400根=47.72m2;
答:
冷油器的冷却面积为47.72m2。
Lb2D2055某汽轮机高压旁路设计流量G=200t/h,流速c=45.5m/s,额定参数下蒸汽的比容V=0.0316m3/kg,求此高压旁路最小通径应是多少?
解:
答:
该高压旁路最小通径是221.7mm。
Lb2D3056已知一条蒸汽管道道长10m,工作时温度为450℃,环境温度为20℃,求这条蒸汽管道热膨胀时的伸长量是多少?
如果两端固定,中间装一Π形补偿器,问安装这条蒸汽管道时冷拉值是多少?
[钢材的线膨胀系数为
]
解:
热膨胀量为:
;
冷拉值为:
s=ΔL=206mm;
答:
该蒸汽管道热膨胀量为206mm;安装时冷拉值也为206mm。
Lb2D3057某汽轮机孤立运行,容量为PN=50MW,转速n0=3000r/min,调速系统的速度变动率为δ=5%,如外界电负荷突然由50MW减少20MW,按静态特性转速应升高多少?
解:
由满负荷到零负荷转速的变化为:
Δn=3000×5%=150r/min;
当负荷突然由满负荷减到20MW时转速变化为:
;
答:
按照静态特性曲线,转速应升高60r/min。
Lb2D4058某机组在低频率期间,曾将同步器工作范围调至+4%~-6%,该系统速度变动率δ=4.5%。
求:
(1)在电网频率恢复50Hz后,机组能否带满负荷?
(2)当电网频率在何值时,才能带满负荷?
(3)若该机组甩负荷后超调量为3%n0,危急遮断器动作转速为1.1n0,问危急遮断器是否动作?
解:
(1)
∴P1=88.88%P0;
故最大能带88.88%的负荷;
(2)3000×(1+4%)-4.5%×3000=2985r/min;
即:
频率降至49.75Hz时才能带满负荷;
(3)甩负荷后:
nmax=(1+4%)×3000+Δn超=3210r/min;
最大飞升转速为3210r/min;
∵nmax<1.1n0;
∴危急遮断器不动作。
答:
(1)在电网频率恢复50Hz后,机组最多能带88.88%负荷,带不了满负荷。
(2)频率降至49.75Hz时才能带满负荷。
(3)危急遮断器不动作。
Lb2D4059某背压式汽轮机在设计工况下流量为400t/h,调节级汽室的压力p0为8MPa,温度t0为480℃,背压pz为2MPa;变工况后,流量减为设计值的3/4,调节级汽室温度变为450℃,背压变为2.2MPa;求变工况后调节级汽室压力p01为多少(工况变化前后各级均处于亚临界状态)?
解:
将调节汽室至最末级划为一个级组,则弗留格尔公式:
答:
变工况后调节级汽室压力为6.1MPa。
Lb2D4060某N300机组的速度变动率δ=5%,并网运行时如果同步器工作范围为+4%~-6%。
问:
(1)在电网频率为50Hz时,机组最多能带多少负荷?
(2)如超调量Δn超=100r/min,在上述负荷下甩全负荷,其动态最大飞升转速nmax是多少?
(3)若迟缓率ε=0.4%,机组功率摆动是多少?
解:
(1)
∴P1=0.8P0=240;
故最大能带240MW;
(2)甩负荷后:
nmax=(1+4%)×3000+Δn超=3220r/min;
最大飞升转速为
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