《汽轮机作业答案》PPT课件.ppt
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1、1 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:1 喷嘴损失为多少?2 喷嘴出口蒸汽的实际焓?3 该级的相对内效率?,解:(1),喷嘴损失:,(2),喷嘴出口蒸汽的实际焓:,(3),级的相对内效率:,1 某冲动级级前压力p0=0.35MPa,级前温度t0=169C,喷嘴后压力p1=0.25MPa,级后压力p2=0.56MPa,喷嘴理想焓降h n=47.4kJ/kg,喷嘴损失h n t=
2、3.21kJ/kg,动叶理想焓降h b=13.4kJ/kg,动叶损失h b t=1.34kJ/kg,级的理想焓降h t=60.8kJ/kg,初始动能hc0=0,余速动能h c 2=2.09kJ/kg,其他各种损失h=2.05 kJ/kg。计算:(1)计算级的反动度m(2)若本级余速动能被下一级利用的系数m1=0.97,计算级的相对内效率r i。,解:级的反动度m=hb/ht=13.4/60.8=0.22 级的相对内效率ri=(ht-hn-hb-hc2-h)/(ht-1hc2)=0.92,1 某反动级理想焓降ht=62.1kJ/kg,初始动能hc0=1.8 kJ/kg,蒸汽流量G=4.8kg/s
3、,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/(62.1+1.80.50.35)=82.7%,1 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,喷嘴出口方向角1=18,反动度为m=0.2,动叶出汽角2=16,动叶的平均
4、直径为dm=1080 mm,转速n=3000 r/min,喷嘴的速度系数=0.95,动叶的速度系数=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。,解,=76+0.5702/1000=76+2.45=78.45 kJ/kg,336.57 m/s,169.56 m/s,182.97 m/s,=28.64o,0.278.45=15.69 kJ/kg,=239.39 m/s,121.69 m/s,70.54,1 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
5、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: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),u=171.8 m/s,kJ/kg,kJ/kg,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:,1 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j=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=70
6、2/2=2450(J/kg)=2.45 kJ/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:,1 凝汽式汽轮机的蒸汽初参数:P0=8.83 MPa,温度t 0=530,汽轮机排汽压力Pc=0.0034 MPa,全机理想焓降H t=1450 kJ/kg,其中调节级理想焓降h tI=209.3 kJ/kg,调节级相对内效率Iri=0.5,其余各级平均相对内效率IIri=0.85。假定发电机效率g=0.98,机械效率m=0.99。试求:(1)该级组的相对内效率。(2)该机组的汽耗率。(3)在hs(焓熵)图上绘出该机组的热力过程线。
7、解:(1)因为调节级效率Iri=0.5=h iIh tI 所以调节级有效焓降:h iI=0.5h tI=104.65 kJ/kg 其余各级的有效焓降:HiII=IIriHtII 其中:H tII=H th tI=1450209.3=1240.7 kJ/kg HiII=IIriHtII=0.851240.7=1054.6 kJ/kg故整机的相对内效率:,ri=(hiI+HiII)H t=1159.251450=79.9%(2)机组的汽耗率:d=3600(H trigm)=3600(1124.7)=3.2 kgkW.h(3)热力过程线 见右图。,1 一反动式汽轮机,蒸汽流量,T/h,蒸汽初压,MP
8、a,初温,,排汽压力,MPa,排汽恰好是饱和蒸汽。全机共有14级,每级效率相同,焓降相同,重热系数,。试计算各级效率、汽轮机内功率。,解:由,和,在h-s图上可查得:,蒸汽初始焓:,kJ/kg,由此可得汽轮机理想焓降:,理想出口焓:,kJ/kg,kJ/kg,根据题意知排汽为干饱和蒸汽,则由,MPa,的等压线与饱和线相交点得实际排汽状态点C,,该点的焓,kJ/kg,kJ/kg,故汽轮机有效焓降,汽轮机相对内效率:,由于各级焓降相同、效率相同,所以各级效率,与整机相对内效率存在如下关系:,则各级效率:,汽轮机内功率:,凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为:蒸汽初压,MPa,初温,排汽压力,MPa,其第一级理
9、想焓降,kJ/kg,该级效率,其余各压力级内效率,设进汽节流损失,假定发电机效率,机械效率,试求:(1)该机组的相对,内效率,并绘出在h-s上的热力过程线。(2)该机组的汽耗率。,解:由,在h-s图上可查得蒸汽初始焓,kJ/kg,理想排汽焓,=2025kJ/kg,因进汽节流损失为5%,节流后的压力,MPa,节流过程中焓值不变,,kJ/kg,kJ/kg,汽轮机第一级实际入口点为,已知第一级理想焓降,所以:,第一级出口压力,可确定,已知第一级效率,所以第一级实际出口焓:,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,第一级实际出口点为2(,),此点即是压力级的入口点。,又因排汽压力,MPa,查h
10、-s图可得压力级理想出口焓:,已知所有压力级的相对内效率:,所以压力级的实际出口焓(即整机的实际出口焓):,故,整机有效焓降,整机理想焓降:,整机相对内效率:,由于汽轮机输出电功率:,所以汽轮机汽耗量:,汽耗率:,=,kg/kW.s)=3.13(kg/kW.h),凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为:蒸汽初压,MPa,初温,汽轮机排汽压力,MPa,进汽节流损失,试问进汽节流损失使理想焓降减少多少?,解:由,在h-s图上可查得,蒸汽初始焓,kJ/kg,理想排汽焓,则汽轮机理想焓降:,因节流损失,,所以节流后的初压:,MPa,又由于节流过程焓值不变,,所以节流后的焓值,对应的理想排汽焓:,此时的汽轮机理想焓
11、降:,所以节流造成的理想焓降减少为:,1 试求蒸汽初参数为,MPa,初温,,终参数,MPa,,的背压式汽轮机的相对内效率和各压力级的相对内效率。已知:第一级级后压力,MPa,内效率,,其余四个压力级具有相同的焓降和内效率,进汽机构和排汽管中的损失可忽略不计。(重热系数,),解:,由,可在h-s图上查得,蒸汽初始焓,第一级理想出口焓,汽轮机的理想出口焓,又已知汽轮机实际排汽参数,可查得,整机有效焓降,整机理想焓降,整机相对内效率:,由于已知整机的重热系数,且各压力级焓降,相等,所以有:,故:,各压力级的理想焓降:,各压力级的有效焓降:,所以,各压力级的相对内效率为:,答:该背压式汽轮机整机的相对
12、内效率为75.6%;压力级的相对内效率77.5%。,试求凝汽式汽轮机最末级的轴向推力。已知该级蒸汽流量,kg/s,平均直径,m,动叶高度,mm,叶轮轮毂直径,m,轴端轴,封直径,m,喷嘴后的蒸汽压力,MPa,动叶后的蒸汽压力,MPa。根据级的计算,已知其速度三角形为:,解:1)蒸汽作用在动叶上的轴向推力:,=4074(N),2)作用在叶轮轮面上的作用力(近似,=2173(N),3)蒸汽作用在轴封上的作用力:,故总的轴向推力为:,某机组在最大工况下通过的蒸汽流量,T/h,此时计算得到作用在动叶上的,轴向推力,N,作用在叶轮上的轴向推力,N,作用在各凸肩上的轴向推力,N,机组轴向推力轴承共装有,1
13、0个瓦块,每块面积,轴承工作面能承受的最大压力为,要求的安全系数为1.51.7。,解:机组总的轴向推力:,推力轴承瓦块上所承受的压力为:,由已知得,轴承工作面最大能承受的压力,所以其轴承安全系数为:,1.5,故此推力瓦工作是安全的。,答:该推力瓦工作是安全的。,一台多缸凝汽式汽轮机如图所示,推力轴承位于高、中压缸之间,它共有10个瓦块,每块面积,。最大工况下动叶轴向力为:高压部分,N,中低压部分,N;叶轮上的轴向力:高压部分,中低压部分,N;转子凸肩与轴封凸肩上的总轴向推力:高压缸侧,N,中低压部分,N。轴承工作面最大能承受的压力,N/cm2,中低压部分,N,试判断推力瓦工作的安全性,(要求的
14、安全系数为1.51.7)。,解:轴向推力以高压侧指向低压侧为正,则总的轴向推力为:,推力轴承瓦块上所承受的压力为:,由已知得,轴承工作面最大能承受的压力,所以其轴承安全系数为:,1.5,故此推力瓦工作是安全的。,1.已知喷嘴进口蒸汽压力p0=8.4MPa,温度t0=490,焓值h0=3369.3kJ/kg,初速c0=50m/s,喷嘴后蒸汽压力p1=5.8MPa,喷嘴出口理想焓值h1t=3253.0kJ/kg。求:(1)喷嘴前蒸汽滞止焓;(2)喷嘴出口理想速度;(3)当喷嘴速度系数=0.97时,喷嘴出口实际速度。,解:h0*=h0+c02/2=3369.3+0.001*50*50/2=3370.
15、55kJ/kg(1分)ht*=h0*-h1t=3370.55-3253.0=117.55 kJ/kg(1分),C1t=,=,=484.76.32m/s(4分),C1=C1t=0.97*484.76=470.22m/s(4分),2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%(6分),3.某级等截面自由叶片,叶高l=9.8cm,叶片截面积A=3.0cm2,最小惯性矩I=0.8cm4,叶片材料的弹性模量E=1.960105Mpa,密度=7.75103kg/m3,转速n=3000r/min,外
16、包T型叶根,根部坚固系数K=0.86,动频系数Bb=2.0,试求常温下叶片A0型振动的自振频率和动频率。,解:,2某台凝汽式汽轮机参数和焓值如图所示,主蒸汽流量D0=15500kg/h,汽轮机相对内效率,ri=0.79,机械效率,ax=0.98,发电机效率,g=0.99,给水焓hfw=582kJ/kg,试计算在无回热抽汽工况下的内功率、电功率和热耗率。,解:,1)Pi=D0htri=15500/3600*(3229.54-2134.72)*0.79=3723kW(2分)2)Pe=Pi*ax*g=3723*0.98*0.99=3612(2分)3)t=ht/h1-hfw=3229.4-2134.7
17、2/3229.4-582=41.34%(2分)a,el=ax*g*ri*t.=0.98*0.99*0.79*0.41=31.42%(2分)q=3600/a,el=3600/0.3142=11457.67kJ/kwh(2分),1.汽轮机的级:将高温、高压蒸汽所具有的热能转换为机械功的基本单元,主要是由一列喷嘴叶栅和一列动叶栅组成。2.反动度:蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降与蒸汽在整个级的滞止理想焓降之比,用来衡量动叶栅中蒸汽的膨胀程度。3滞止参数:具有一定流动速度的蒸汽,如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态,该状态为滞止状态,其对应的参数称为滞止参数。4临界压比:汽流达到音速时的压力与滞止
18、压力之比。5轮周效率:1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。6级的余速损失:当蒸汽离开级时仍具有一定的速度,其动能称为余速动能,余速动能如果在后面的 级中得不到利用就成为了损失,称为余速损失。7最佳速度比。:将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度c1的比值定义为速度比,轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。8部分进汽度:工作喷嘴所占的弧长与整个圆周之比。9级的相对内效率:级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。10.超调量:汽轮机甩全负荷时,其转速在过渡过程中的最大转速与最后的稳定转速之差称为转速超调量。11.过渡过程时间:调节系统受到扰动后,从调
19、节过程开始到被调量与新的稳定值偏差小于允许值时的最短时间,称为过渡过程时间。1 重热现象。:多级汽轮机中,前面各级所损失的热能可以部分的在以后各级中作为理想焓降被利用,这种现象称为重热现象。,重热系数:由重热而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的比例 进汽节流损失。:主蒸汽进入第一级喷嘴前,在通过主汽阀、调节阀、管道和蒸汽室时,由于节流摩擦等原因产生了压力降落,使整机理想焓降减少,这种节流作用引起的焓降损失称为进汽机构中的节流损失。,1 排汽节流损失。:汽轮机乏汽从最后一级排入凝汽器时,在沿程中克服摩擦和涡流等阻力,造成了压力降低,使整机的做功焓降减少,这一焓降损失称为排汽节流损失。2 轴封。:为
20、防止高压蒸汽外漏以减小漏汽损失,或为阻止低压端空气漏入而影响机组真空,在汽轮机两端均装有轴端汽封,即轴封。3 汽轮机的相对内效率。:汽轮机的相对内效率是整机的有效焓降与理想焓降之比,它是衡量汽轮机中能量转换过程完善程度的指标。4 汽轮机的相对电效率。:汽轮机的相对电效率是1kg蒸汽在汽轮机中应释放的热能,最后变成电能的份额。它是评价汽轮发电机组工作完善程度的指标。5 汽轮机的绝对电效率。:是机组每生产1kW.h电能所消耗的蒸汽量。它可用来表示同类汽轮发电机组的热经济性。6 汽耗率。:汽轮机的绝对电效率是指加给每千克蒸汽的热能最终转变成电能的份额。10.热耗率。:是机组每生产1kW.h电能所消耗
21、的蒸汽热量。常用来表示整个发电设备的热经济性。1 凝汽器的过冷度。:凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值,称为凝汽器的过冷度。2 凝汽器的汽阻。:凝汽器汽侧自喉部至抽气口之间的压力降(差)称为凝汽器的汽阻。3 凝汽器的冷却倍率。:进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为凝汽器的冷却倍率。4 凝汽器的极限真空:凝汽器真空达到末级动叶膨胀极限压力下的真空时,该真空称为凝汽器的极限真空。,凝汽式汽轮机的工况图:汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的 关系曲线极限功率:指在一定的蒸汽初,终参数和转速下,单排汽口凝汽式所获得的最大功率,1 多压凝汽器。:大容量汽轮机的排气口为两个或多于两
22、个时,对应着各排气口,将凝汽器汽侧分隔为几个互不相通的汽室,冷却水管依次穿过各汽室,运行时,由于各汽室的冷却水进口温度不同,各汽室的汽侧压力也不相同,这种凝汽器称为多压凝汽器。调节系统的速度变动率。:当汽轮机单机运行时,电功率从零增加到额定值时,转速相应从n1变到n2,转速的改变值,与额定转速之比的百分数,称为调节系统的速度变动率。1、调节系统的迟缓率:在同一功率下,转速上升过程的特性曲线与转速下降过程的特性曲线之间的转速差与额定转速之比的百分数,称为调节系统的迟缓率。2、油动机时间常数:指在滑阀油口开度保持最大时,在额定油压下油动机活塞走完全行程(从空负荷位置到满负荷位置)所需要的时间。3、
23、一次调频:因电负荷改变而引起电网频率变化时,电网中各种全部并列运行的机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化,以减少电网频率的改变,称为一次调频。4、二次调频:二次调频就是在电网周波不符合要求时,操作电网中的某些机组的同步器,增加或减少他们的功率,使电网周波恢复正常。5、DEH:DEH是数字电液调节系统(Digital Electro-Hydraulic Control System)英文前三个字的第一个字母,DEH代表汽轮机的数字电液调节系统。6、同步器:同步器是液压调节系统中的一个重要装置,它通过平移调节系统的静态特性线而实现人为改变调节阀的开度。7、调节系统的动态过渡时间:调节系统受到
24、扰动后,从调节过程开始到被调量与新的稳定值偏差小于允许值时的最短时间称为调节系统的动态过渡时间。4.极限压力:蒸汽在渐缩斜切喷嘴斜切部分达到完全膨胀时出口截面上的最低压力5.热应力:当热变形受到某种约束是,则在零部件内部产生的应力。7.胀差:转子与汽缸沿轴向的膨胀差值,6.低周疲劳:材料失效的应力循环次数小于104105的疲劳7.胀差:转子与汽缸沿轴向的膨胀差值8.滑参数启动:在启动过程中,电动主汽门前的蒸汽参数随机组转速或负荷的变化而滑升。9.中压缸启动:冲转时高压缸不进汽,中压缸先进汽,转速升至一定转速或并网并带一定负荷后,高压缸才进汽液压调节系统:主要依靠液体作介质来传递信息的汽轮机调节
25、系统,注意由机械部件和液压部件组成电夜调节系统:利用电汽部件测量和传递信号,并用液压部件作执行器的汽轮机调节系统功频电液调节系统:指系统中采用转速和功率两个控制信号,测量和运算才用电子元件,而执行机构用油动机的调节系统,简称功频电调过度过程时间:调节系统受到扰动后,从原来稳定状态过度到新的稳定状态所需要的最少时间迟缓率:在同一功率下因迟缓而出现的最大转速变动与额定转速比值的百分数单阀控制:采用单一信号控制,使所有高压调节汽阀同步启闭,适用于节流调节多阀控制:采用多个不同的信号分别控制若干个高压调节汽门,使他们按一定顺序启闭,适用于喷嘴调节调节系统的静态特性;在稳定工况下,调节系统的输入转速与输
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