汽轮机计算题.doc

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/sC2=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=19388kW3. 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/kgh2t=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/sm/s =24.5om/sC2=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=2557.6 kj/kg v0=1.7756 m3/kgh1t=2518 kj/kgv1t=2.217 m3/kg得：Δhn=39.6 kj/kg喷嘴出口汽流的理想速度：c1t=281.4 m/s蒸汽的理想状态密度：=0.451kg/m3通过喷嘴流量：=0.155 kg/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=2.05 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μ 1=0.97，计算级的相对内效率ηr i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=1.8 kJ/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/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7%答：该级的轮周功率为51.4 kJ/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=0.0 m/s，级的理想焓降△h t=78.0kJ/kg，级的反动度Ω=0.3，a 1=12°，b 2=18°，圆周速度u=178m/s, 喷嘴速度系数j =0.97，动叶速度系数y =0.9，余速利用系数m 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) =（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg m/s m/s =149.4m/s =194.7 m/s =55.1m/s (2) 动叶进出口速度三角形：uu C2W1W2C1P0 (3) 该级热力过程线：sh P1P25.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： =40.187 KJ/Kg =23.78 KJ/Kg =16.1 KJ/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：47.56 KJ/Kg KJ/Kg （1） （2）=144 m/s =160 喷嘴损失为：=4.64 KJ/Kg 动叶损失为： KJ/Kg 余速损失为：1.95 KJ/Kg 轮周损失为：4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg 轮周力为：Fu==851N （3）热力过程线为： sP1P2hP0四、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Δh n =47.4kJ/kg, 喷嘴损失Δh n t=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降Δh b =13.4kJ/kg, 动叶损失Δh b t =1.34kJ/kg, 级的理想焓降Δh t=60.8kJ/kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δh c 2=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1=0.97，计算级的相对内效率ηr i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=1.8 kJ/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/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=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84.3 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) kJ/kg， kJ/kg，，u = 171.8 m/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=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。