汽轮机计算题.docx

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汽轮机计算题

1.某级平均直径dm＝883mm,设计流量D＝597t/h，级前压力P0＝5.49MPa,温度t0=417℃，级后压力p2=2.35MPa,级的平均反动度

上级可被余速利用的部分，喷管出汽角

，速度系数

，流量系数

，全周进汽，试计算喷嘴出口的高度。

解：

根据h-s图，由p0,t0,以及

kj/kg,计算得滞止焓h0*=3264：

得到p0*=6.08Mpa,

在h-s图作等熵线，级的理想焓降

*==227kJ/kg

喷嘴焓降

kJ/kg

根据h-s图，查的喷嘴出口的蒸汽压力为p1=3.1MPa

喷嘴前后的压力比为：

过热蒸汽临界比

压力比小于过热蒸汽的临界压力比，为超临界流动。

计算得到

h-s图上，等熵线上，查的

计算:

计算得到临界速度：

m/s

临界面积：

高度

解：

喷嘴出口速度：

=687.6m/s

圆周速度：

=0.24*687.6=165m/s

相对速度：

=530m/s

=21°

得：

=19°

=530m/s

根据

，

查得动叶速度系数

=0.873（图2-16）

=462.7m/s

C2=312.5m/s

=29°

=23°

=328.8m/s

查得导叶速度系数

=0.902（图2-16）

=296.6m/s

=160m/s

=48°

=34°

=189.9m/s

查得动叶速度系数

=0.921（图2-16）

=174.9m/s

计算得：

c2’=104m/s

=102°

轮周效率：

轮周功率Pu=19388kW

3.喷嘴前蒸气压力P0＝2.8MPa,温度t0=400℃，喷嘴后压力p1=1.95MPa,温度t1=350℃喷管出汽角

，后压力p2=1.85MPa,温度t2=345℃，某级平均直径dm＝1.3m,转速3000r/min，蒸气初速忽略不计。

计算喷嘴和动叶的速度系数

。

解：

（1）根据h-s图，查得焓值：

喷嘴前蒸汽的焓值为：

h0＝3235.8kJ/kg.

喷嘴出口实际点的焓值：

h1＝3139.7kJ/kg.

喷嘴出口理想点的焓值：

h1t＝3132.0kJ/kg.

计算得到：

kJ/kg.

kJ/kg.

喷嘴速度系数：

（2）圆周速度

m/s

m/s

=245.2m/s

由p2,t2以及喷嘴出口状态点作等熵线交p2线,得到:

h2=3130.65kj/kg

h2t=3125.163kj/kg

动叶进口滞止焓h1*=3169.76kj/kg

计算得到：

kJ/kg.

kJ/kg.

动叶速度系数：

4.机组某纯冲动级，喷嘴出口蒸气的速度c1=766.8m/s，喷嘴出汽角

，动叶圆周速度365.76m/s，若动叶进出口角度相等，喷嘴和动叶的速度系数

，

蒸气流量D＝1.2kg/s,

求：

1）蒸气进入动叶的相对速度和相对角度；

2）蒸气作用在叶片上的切向力；

3）级的轮周效率和轮周功率

解：

纯冲动级

m/s

=36.46o

=766.4N

轮周功率

=280.3kw

轮周效率

5.机组某中间级反动度

，速度比x1=0.44，级内蒸气的理想焓降

kj/kg，喷管出汽角

，动叶出汽角有关系

蒸气流量G=4.8kg/s，上级可被余速利用的部分

kj/kg，假设离开该级的气流动能被下级利用一半，喷嘴速度系数

，试求该级的轮周效率和轮周功率。

解：

=389.6m/s

m/s

m/s

=24.5o

m/s

C2=71.3m/s

=1920N

轮周功率

=329.5kw

轮周效率

（

kJ/kg）

解：

根据p0，x0，p1，查h-s图

h0=2557.6kj/kg

v0=1.7756m3/kg

h1t=2518kj/kg

v1t=2.217m3/kg

得：

Δhn=39.6kj/kg

喷嘴出口汽流的理想速度：

c1t=281.4m/s

蒸汽的理想状态密度：

=0.451kg/m3

通过喷嘴流量：

=0.155kg/s

通过临界流量：

=0.172kg/s

彭台门系数：

=0.901

综合题（计算题）

三、某凝汽式汽轮机比额定转速3000r/min在额定负荷处运行，因事故甩负荷至空载之后稳定转速为3120r/min，试求机组的速度变动率是多少？

解：

=

=4%

1.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=2.05kJ/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ηri。

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

3.某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=5.6kJ/kg,动叶损失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速损失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系数μ1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。

解：

级的轮周有效焓降

Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2

=62.1+1.8－5.6－3.4－3.5

=51.4kJ/kg

轮周功率

Pu=G×Δhu=4.8×51.4=246.7kW

轮周效率

ηu=Δhu/E0=Δhu/（Δht*－μ1×δhc2）=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）=82.7%

答：

该级的轮周功率为51.4kJ/kg

该级的轮周效率为82.7%

4.已知某级级前蒸汽入口速度C0=0.0m/s，级的理想焓降△ht=78.0kJ/kg，级的反动度Ω=0.3，α1=12°，β2=18°，圆周速度u=178m/s,喷嘴速度系数ϕ=0.97，动叶速度系数ψ=0.9，余速利用系数μ0=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）

=（1-0.3）×78=54.6kJ/kg

m/s

m/s

=149.4m/s

=194.7m/s

=55.1m/s

（2）动叶进出口速度三角形：

u

u

P0

（3）该级热力过程线：

s

h

5.已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为φ=0.97,Ψ=0.94，试计算该级的反动度。

解：

=40.187KJ/Kg

=23.78KJ/Kg

=16.1KJ/Kg

8.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Φ=0.95，Ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。

⑴计算该级的平均反动度。

⑵计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）。

⑶作出级的动叶进出口速度三角形，并在图中标出各参数。

⑷作出该级的热力过程线并标出各量。

解：

47.56KJ/Kg

KJ/Kg

（1）

（2）

=144m/s

=160

喷嘴损失为：

=4.64KJ/Kg

动叶损失为：

KJ/Kg

余速损失为：

1.95KJ/Kg

轮周损失为：

4.64+3.59+1.95=10.18KJ/Kg

轮周力为：

Fu=

=851N

（3）热力过程线为：

P0

四、计算题

2．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=2.05kJ/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

1=0.97，计算级的相对内效率ηri。

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

3．某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=5.6kJ/kg,动叶损失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速损失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系数μ1=0.5，计算该级的轮周功率和轮周效率。

解：

级的轮周有效焓降

Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2

=62.1+1.8－5.6－3.4－3.5

=51.4kJ/kg

轮周功率

Pu=G×Δhu=4.8×51.4=246.7kW

轮周效率

ηu=Δhu/E0=Δhu/（Δht*－μ1×δhc2）=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）=82.7%

5．已知汽轮机某级的理想焓降为84.3kJ/kg，初始动能1.8kJ/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171.8m/s，喷嘴出口角

1=15°，动叶出口角

2=

1－3°，蒸汽流量G=4.8kg/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）

kJ/kg，

kJ/kg，

，u=171.8m/s

kJ/kg

m/s

喷嘴出口相对速度:

m/s

（2）动叶出口相对速度:

m/s

（3）

轮周功率:

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=3256kJ/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）=2.45kJ/kg

喷嘴前蒸汽滞止焓：

h0*=h0+⊿hc0=3336+2.45=3338.5（kJ/kg）

（2）

喷嘴出口实际速度：

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Δh