《汽轮机原理》习题及答案 - 下载本文

则各级效率:

?(1??)??ri?ri

???ri/(1??)?0.71/(1?0.05)?67.6%?ri

汽轮机内功率:

Pi?G.?Ht?34000?638.7?6029(kW)3600

3.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为: 蒸汽初压汽压力

pc?0.004p0?8.83MPa,初温

t0?535?c;排

MPa,其第一级理想焓降

???0.85?ri?htc?209.3c??0.5rikJ/kg,该级效率,

其余各压力级内效率

?p0?0.05p0(包括末级余速损失在内)。设进汽节流损失

,机械效率

,假定发电机效率

?g?0.98?ax?0.99。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

hctp0,t0和

pc在h-s图上可查得蒸汽初始焓

h0?3475kJ/kg,理想排汽焓

=2025kJ/kg

p0 ?p0 因进汽节流损失为5%,节流后的压力

??0.95p0?8.39p0MPa,

?Ht?htc 节流过程中焓值不变, ∴

??h0?3475h0kJ/kg,

,所以:

汽轮机第一级实际入口点为

pc?,h0?)0?(p0 h ?hct 已知第一级理想焓降

?htc?209.3kJ/kghc? 第一级出口压力p2可确定

c?ri?0.5 已知第一级效率,而

c?ri?(h0?h2)/?htc

s 图3 级的热力过程线

所以第一级实际出口焓:

ch2?h0??htc.?ri?3475?209.3?0.5?3370.4(kJ/kg)

第一级实际出口点为2(p2,h2),此点即是压力级的入口点。 又因排汽压力

pc?0.004MPa,查h-s图可得压力级理想出口焓:

??2100hct

kJ/kg

????ri?h2?hc?0.85?h2?hct

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):

??h2??ri??(h2?hct?)?3370.4?0.85?(3370.4?2100)?2290.6hc(kJ/kg)

故,整机有效焓降:

整机理想焓降:

??3475?2290.6?1184.4?Hi?h0?hc (kJ/kg)

?Ht?h0?hct?3475?2025?1450( kJ/kg)

?ri?整机相对内效率:

?Hi?81.7%?Ht

由于汽轮机输出电功率:所以汽轮机汽耗量:

d?Pel?D??Hi??g??mD?Pel/(?Hi??g??m)

汽耗率:

D11??Pel?Hi??g??m1184.4?0.99?0.98?4

=8.7?10(kg/kW.s)=3.13(kg/kW.h)

4.试求蒸汽初参数为

p0?8.83MPa,初温

t0?540?c,终参数

pc?3t?400?cMPa,0

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

cp2?5.88MPa,内效率?ri?0.67,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??0.03)

pp,tph?3487.7解:0 由00和p2,c可在h-s图上查得,蒸汽初始焓0kJ/kg; ?Htht1 第一级理想出口焓

ht1?3350.9kJ/kg; kJ/kg

汽轮机的理想出口焓

?hthct?3148.9 又已知汽轮机实际排汽参数pcpctch?3231.6,,可查得c kJ/kg

整机有效焓降

?Hi?h0?hc?3487.7?3231.6?256.1(kJ/kg)

h s 整机理想焓降?Ht?h0?hct?3487.7?3148.9?338.8(kJ/kg)

?ri? 图4 级的热力过程线 整机相对内效率:

?Hi256.1??75.6%?Ht338.8?ht

由于已知整机的重热系数,且各压力级焓降相等,所以有:

(1??)? 故:

??hi?15ti?Ht??ht1???htii?25?Ht??ht1?4?ht?Ht

4?ht?(1?0.03)??Ht??ht1?1.03?Ht?(h0?ht1) =1.03?338.8?(3487.7?3350.9)?212.6(kJ/kg)

各压力级的理想焓降:

?ht?53.04(kJ/kg)

各压力级的有效焓降:

?hi?(h2?hc)/4?h0?(h0?ht1)??is?hc)/4?41.1(kJ/kg)

?i?所以,各压力级的相对内效率为:

?hi41.1??77.5%?ht53.04

5.凝汽式汽轮机的蒸汽初参数为: 蒸汽初压轮机排汽压力

pc?0.0046p0?8.83MPa,初温

t0?535?c,汽

MPa,进汽节流损失

?p0?0.05p0,试问进汽节流损失

使理想焓降减少多少? 解: p0 ?p0 由

p0,t0和

pc在h-s图上可查得,

h0?3475kJ/kg,理想排汽焓

蒸汽初始焓

hct?2053kJ/kg

?Ht 则汽轮机理想焓降:

?Ht??Ht?h0?hct?1422(kJ/kg)

pc 因节流损失

?p0?0.05p0,所以节流后的初压:

??0.95p0?8.39p0MPa,又由于节流过程焓值不变,

??h0?3475h0 图2 进汽节流过程示意图 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降:

??2065hctkJ/kg,

kJ/kg

(kJ/kg)

(kJ/kg

??3475?2065?1410?Ht??h0?hct所以节流造成的理想焓降减少为:

?Ht??Ht??1422?1410?126.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,?1?20?,

?1?51?,w1?158m/s,?2??1?10?,w2?327m/s。 解:(1)蒸汽作用在动叶上的轴向推力:

FZ1?G(w1?sin?1?w2?sin?2)???db?lb?e?(p1?p2)

69.5?(158?sin51??327?sin30?)???1.6?0.37?(0.007?0.0046)?10 =

=4074(N)

(2)作用在叶轮轮面上的作用力(近似

pd?p1):

FZ2??4[(db?lb)2?d2](p1?p2)

?=4[(1.6?0.37)2?0.62]?(0.007?0.0046)?106

=2173(N)

(3)蒸汽作用在轴封上的作用力:

FZ3???4(d2?dl2)?0.0046?106

(N)

(N)

???4(0.62?0.422)?0.0046?106??663.3故总的轴向推力为:

FZ?FZ1?FZ2?FZ3?4074?2173?663.3?55847.某机组在最大工况下通过的蒸汽流量G?130.2T/h,此时计算得到作用在动叶上的轴向推力?FZ1?104900N,作用在叶轮上的轴向推力?FZ2?58600N,

作用在各凸肩上的轴向推力?FZ3??94400N,机组轴向推力轴承共装有10个瓦

2pb?150N/cm2f?81.5cm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1.5~1.7。 解:机组总的轴向推力:

FZ??FZ1??FZ2??FZ3?104900?58600?94400?69100(N)

推力轴承瓦块上所承受的压力为:

pZ?FZ69100??84.8(N/cm2)10?f10?81.5

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:是安全的。

pb?150N/cm2n?pZ/pb?150/84.8?1.77>1.5, 故此推力瓦工作

8.一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

2f?110cm个瓦块,每块面积。最大工况下动叶轴向力为:高压部分

15F?3.4?10?Z1N,中低压部分

25F?5?10?Z1N;叶轮上的轴向力:高压部分