《汽轮机原理》习题及答案 -

和理想焓降变化最大。级的速度比和反动度随理想焓降的减小而增大,速度比偏离最佳值,级效率相应降低。

(3)调节级:调节级前后压力比随流量的改变而改变,其理想焓降亦随之变化。当汽轮机流量减小时,调节级的压力比逐渐减小,调节级焓降逐渐增大。在第一调节阀全开而第二调节阀刚要开启时,级的压力比最小,故此时调节级理想焓降达到最大值。级的理想焓降增大,其速度比和反动度随之减小,速度比偏离最佳值,级效率相应降低。

23.主蒸汽压力变化,对机组安全经济运行有何影响?

答:在初压变化时,若保持调节阀开度不变,此时除少数低压级之外,绝大多数级内蒸汽的理想焓降不变,故汽轮机的效率基本保持不变,但其进汽量将随之改变。对于凝汽式机组或某一级叶栅为临界状态的机组,其进汽量与初压的变化成正比,由于此时汽轮机内蒸汽的理想焓降随初压升高而增大,机组功率的相对变化大于机组进汽量的相对变化。对于不同背压的级组,背压越高,初压改变对功率的影响越大。

当主蒸汽温度不变,主蒸汽压力升高时,蒸汽的初焓减小;此时进汽流量增加,回热抽汽压力升高,给水温度随之升高,给水在锅炉中的焓升减小,一公斤蒸汽在锅炉内的吸热量减少。此时进汽量虽增大,但由于进汽量的相对变化小于机组功率的相对变化,故热耗率相应减小,经济性提高,反之亦然。

采用喷嘴调节的机组,初压改变时保持功率不变。当初压增加时,一个调节阀关小,其节流损失增大,故汽轮机的内效率略有降低。虽然初压升高使循环效率增高,但经济性不如调节阀开度不变的工况。

采用节流调节的机组,若保持功率不变,初压升高时,所有调节阀的开度相应减小,在相同条件下,进汽节流损失大于喷嘴调节。初压升高使循环效率增大的经济效益,几乎全部被进汽节流损失相抵消。

初压升高时,所有承压部件受力增大,尤其是主蒸汽管道、主汽门、调节阀、喷嘴室、汽缸等承压部件,其内部应力将增大。初压升高时若初温保持不变,使在湿蒸汽区工作的级湿度增大,末级叶片的工作条件恶化,加剧其叶片的侵蚀,并使汽轮机的相对内效率降低。若初压升高过多,而保持调节阀开度不变,由于

此时流量增加,轴向推力增大,并使末级组蒸汽的理想焓降增大,会导致叶片过负荷。此时调节级汽室压力升高,使汽缸、法兰和螺栓受力过大,高压级隔板前后压差增大。因此对机组初压和调节级汽室压力的允许上限值有严格的限制。

当初压降低时,要保持汽轮机的功率不变,则要开大调节阀,增加进汽量。此时各压力级蒸汽的流量和理想焓降都相应增大,则蒸汽对动叶片的作用力增加,会导致叶片过负荷,并使机组的轴向推力相应增大。现代汽轮机在设计工况下,进汽调节阀的富余开度不大,保证在其全开时,动叶片的弯曲应力和轴向推力不超限。

六、计算题

1. 某汽轮机渐缩喷嘴流量网图的最大临界流量G0m=100kg/s, 最大初压

P*0m=12MPa和设计工况时的临界流量Gcr=65kg/s。在某工况时,相对背压ε1=0.7,相对初压ε0=0.9,查得βm=0.77。求该工况时的初压、背压、流量、临界流量以及设计工况的初压。(10分) 2. 已知某汽轮机级已达临界状态,并知设计工况时的临界流量、级前滞止初压、

级前实际压力和另一工况时的临界流量分别为:

Gcr=85kg/s,P0*=10MPa,P0=8MPa, Gcr1=100kg/s,求另一工况的级前滞止初压、级前实际压力。(5分)

3. 已知某渐缩喷嘴设计工况和变工况均为临界工况,相应的流量分别为,

Gcr=70kg/s, Gcr1=84kg/s,还知设计工况的初压P0*=9MPa。确定变工况时的初压(不考虑初温变化的影响)。

4. 已知某渐缩喷嘴设计工况和变工况均为临界工况,相应的流量分别为,

Gcr=78kg/s, Gcr1=89kg/s,还知设计工况的初压P0*=9MPa、初温T0*=723(k),变工况时的初温T0*=700(k),确定变工况时的初压。

5. 已知某渐缩喷嘴的相对背压、相对初压ε1=0.8,ε0=0.9,并已知最大流量

G0m=95kg/s在流量网图上查得βm=0.58,计算该工况的流量。

6. 已知某渐缩喷嘴的相对背压ε1=0.8和βm=0.8,并已知最大初压P0m=16 MPa

在流量网图上查得ε0=0.86,计算该工况的初压;当不变βm=0.8而ε1=0.4时,又查得ε0=0.8,该变工况的初压又为多少。 7. 已知某级组设计工况和变工况均在临界状态下工作,流量分别为Gcr=78kg/s,

Gcr1=85kg/s,并知其中某个级的设计工况的初压Pi=8MPa,确定该级变工况时的初压Pi1。

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