汽轮机原理经典计算题.docx

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1、汽轮机原理经典计算题汽轮机原理经典计算题 1已知汽轮机某纯冲动级喷嘴进口蒸汽的焓值为3369.3 kJ/kg，初速度c0 = 50 m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c1 = 470.21 m/s，速度系数j= 0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为Pi = 1227.2 kW，流量D1 = 47 T/h，求：喷嘴损失为多少? 喷嘴出口蒸汽的实际焓？该级的相对内效率？ c1t=c1解：(1) j=470.21=484.75m/s0.97 121484.7522=c1t(1-j)=(1-0.972)=6.94kJ/kg221000 喷嘴损失：Dhnx2c0Dhc0=1250J/kg=1.

2、25kJ/kg2(2) *h0=h0+Dhc0=3369.3+1.25=3370.55kJ/kg 121484.752h1t=h-c1t=3370.55-=3253kJ/kg221000 *0喷嘴出口蒸汽的实际焓：h1=h1t+Dhnx=3253+6.94=3260kJ/kg*Dh=h-h1t=3370.55-3253=117.55kJ/kg tt(3) Dhi=3600Pi36001227.2=94kJ/kgD1471000 hri=级的相对内效率：Dhi94=0.80Dht*117.55 2试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量G=9.5kg/s，平均直径dm=1.6m，动叶高

3、度lb=370mm，叶轮轮毂直径d=0.6m，轴端轴封直径dl=0.42m，喷嘴后的蒸汽压力p1=0.007MPa，动叶后的蒸汽压力p2=0.0046MPa。根据级的计算，已知其速度三角形为：c1=360m/s，a1=20，b1=51，w1=158m/s，b2=a1+10，w2=327m/s。 解：蒸汽作用在动叶上的轴向推力： FZ1=G(w1sinb1-w2sinb2)+pdblbe(p1-p2) 69.5(158sin51-327sin30)+p1.60.37(0.007-0.0046)10 = =4074 ： FZ2=p4(db-lb)2-d2(p1-p2)p=4(1.6-0.37)2-

4、0.62(0.007-0.0046)106=2173 =-p4(0.62-0.422)0.0046106=-663.3故总的轴向推力为：FZ=FZ1+FZ2+FZ3=4074+2173-663.3=5584 3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j= 0.96，动叶速度系数y= 0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角a1 = 15，动叶出口角b2 =b13，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：喷嘴出口相对速度？ 动叶出口相对速度？轮周功率？ 解：(1) Dht=84.3 kJ/kg，Dhc0=1.8 kJ/kg，

5、Wm=0.04，u = 171.8 m/s Dht*=Dht+Dhc0=84.3+1.8=86.1 kJ/kg c1=j2(1-Wm)Dht*=390.5 m/s 喷嘴出口相对速度: w1=c12+u2-2uc1cosa1=228.9 m/s b1=arcsinc1sina10=26.2w1 m/s (2) 动叶出口相对速度: 00b=b-3=23.221(3) w2=y2WmDht*+w12=243.2轮周功率: Pu=Gu(w1cosb1+w2cosb2)=4.8171.8228.9cos26.20+224.7cos23.20/1000=339.66kW ()4某反动级理想焓降ht=62.

6、1kJ/kg，初始动能hc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失hn=5.6kJ/kg, 动叶损失hb=3.4kJ/kg，余速损失hc2=3.5kJ/kg，余速利用系数1=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 hu=ht*-hn-hb-hc2 =62.1+1.85.63.43.5 =51.4kJ/kg 轮周功率 Pu=Ghu=4.851.4=246.7kW 轮周效率 u=hu/E 0=hu/(h t*1h c2)=51.4/= 82.7% 5某级蒸汽的理想焓降为ht = 76 kJ/kg，蒸汽进入喷嘴的初速度为 c0 = 70 m/s，喷嘴出口

7、方向角1 =18，反动度为m = 0.2，动叶出汽角2 = 16，动叶的平均直径为dm = 1080 mm，转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数j = 0.95，动叶的速度系数y = 0.94，求： (1) 动叶出口汽流的绝对速度c2 (2) 动叶出口汽流的方向角2 (3) 绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。 2c0Dh=Dht+2=76 + 0.5702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg 解：*tc1=jc1t=j2(1-Wm)Dht*=0.952(1-0.2)78.451000=336.57 m/s u=pdmn60=3.141.083000=6016

8、9.56 m/s w1=c12+u2-2c1ucosa1=336.572+169.562-2336.57169.56cos180=182.97 m/s c1sina1336.57sin1800b1=arcsin=arcsin=34.64w182.971 b2=b1-60=34.64-6=28.64o Dhb=WmDht*=0.278.45=15.69 kJ/kg w2=y2Dhb+w12=0.94215.691000+182.972=239.39 m/s 121.69 m/s c2=w22+u2-2w2ucosb2=239.392+169.562-2239.39169.56cos28.640=

9、a2=arcsinw2sinb2239.39sin28.64=arcsin=c121.692a1 b1 a2 c2 u 70.54 b2 w2 c1 u w1 动叶进出口蒸汽的速度三角形 6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(2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为j=0.95，y=0.88，汽轮机转速为3000转/分。计算该级的平均反动度。计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率。作出该级的热力过程线并标出各量。 Dhn0解：c12932=2103j221030.95247.56 KJ/Kg 222

10、w2w115721582Dhb=-=-=3.4183323232102100.88210210y KJ/Kg Wm=DhbDhn+Dhb220=3.418=0.073.418+47.56u=w2-c2=1572-62.5222=144 m/s c1+u2-w12932+1442-1582a1=arccos=arccos2c1u2293144=160 b2=arcsinc262.5=arcsin=260w2157 022()()=4.64 KJ/Kg dh=Dh1-j=47.561-0.95nn 喷嘴损失为：w2t178.422dhb=1-y=1-0.882=3.5932103210 动叶损失为： KJ/Kg 2()()c262.52dhc2=33210210 余速损失为：1.95 KJ/Kg 2 轮周损失为：dhn+dhb+dhc2=4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg 轮周力为： Fu=G(c1cosa1+c2cosa2)=30293cos160+62.5cos900()=851N 热力过程线为：