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《汽轮机原理》习题及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、名词解释（每题3分，共15分）

1.汽轮机级

2.反动度

3.再热循环

4.余速损失

5.热耗率

二、填空题（每空1分，共10分）

1.汽轮机根据工作原理不同，主要分为________式和________式两种。

2.在汽轮机喷嘴中，蒸汽的________能转化为________能。

3.汽轮机排汽压力越高，循环效率越________。

4.实现回热循环的主要目的是提高________，从而提高循环效率。

5.汽轮机调节系统中，改变进入汽轮机某级喷嘴前的蒸汽流量，属于________调节。

三、判断题（判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”，每题2分，共10分）

1.汽轮机的冲动级中，蒸汽的热能直接转化为叶轮的旋转机械能。（）

2.汽轮机的反动度是指级内蒸汽焓降中用于克服叶轮摩擦损失的份额。（）

3.再热循环可以提高整个汽轮机装置的排汽焓，从而提高效率。（）

4.汽轮机中的叶高损失是指由于叶片高度有限引起的损失。（）

5.汽轮机启动过程中，通常先冲转，待转速达到额定值附近再进入并网运行。（）

四、简答题（每题5分，共20分）

1.简述冲动式汽轮机的基本工作原理。

2.与朗肯循环相比，再热循环的主要优点是什么？

3.简述汽轮机轴封装置的作用。

4.为什么说提高蒸汽初温对提高汽轮机循环效率具有重要意义？

五、计算题（共35分）

1.（10分）某冲动式汽轮机级，蒸汽在喷嘴前的焓为3400kJ/kg，喷嘴背压为0.8MPa（绝压），蒸汽流出喷嘴时的速度为600m/s。假设蒸汽在喷嘴中流动时忽略损失，试求：

（1）蒸汽流出喷嘴时的焓（kJ/kg）；

（2）蒸汽通过喷嘴产生的理论比焓降（kJ/kg）；

（3）该级喷嘴前后的绝对速度三角形（定性绘制即可，标明关键参数符号）。

2.（15分）某凝汽式汽轮机采用回热抽汽，工作在如下参数下：蒸汽初温500°C，初压5MPa（绝压），排汽压力0.008MPa（绝压）。假设汽轮机为理想朗肯循环，忽略所有不可逆性。若在3MPa（绝压）处进行一次理想回热抽汽，试计算：

（1）乏汽的干度；

（2）不考虑回热抽汽时朗肯循环的热耗率（kJ/kg）；

（3）考虑回热抽汽时朗肯循环的热耗率（kJ/kg）；

（4）回热抽汽对循环热耗率的改善效果（百分比）。（焓值请从标准水蒸汽表中查取）

3.（10分）已知某汽轮机级的进汽参数为：焓H1=3400kJ/kg，熵S1=6.8kJ/kg·K；排汽参数为：焓H2=2700kJ/kg。该级的叶轮外径D2=1.5m，内径D1=1.0m，叶片高度b=0.05m，蒸汽流量G=100kg/s。假设蒸汽在级内做等熵膨胀，叶片无限多，不考虑叶高损失和余速损失，试估算该级的理论功率（kW）。

试卷答案

一、名词解释

1.汽轮机级：指蒸汽在汽轮机中通过一个喷嘴组和一套动叶栅所完成的热力功转换过程。

2.反动度：指在汽轮机级中，蒸汽焓降中用于推动动叶栅做功的那部分份额与该级总焓降之比。

3.再热循环：指在多级汽轮机中，将经过若干级膨胀后的蒸汽引出，送入锅炉再次加热升温后，再进入下一级继续膨胀做功的循环方式。

4.余速损失：指汽轮机末级动叶栅出口蒸汽所具有的动能，在排汽过程中无法被有效利用而损失的能量。

5.热耗率：指汽轮机每产生1kJ有用功所需要消耗的蒸汽热能，单位通常是kJ/kW·h。

二、填空题

1.冲动；反动

2.热力学；宏观动能

3.低

4.回热循环的平均吸热温度

5.节流

三、判断题

1.√

2.×（反动度是指用于推动动叶栅做功的焓降份额）

3.×（再热循环是为了降低平均吸热温度提高效率，排汽焓是降低的）

4.√

5.√

四、简答题

1.冲动式汽轮机的基本工作原理是：高温高压的蒸汽首先流经喷嘴，在喷嘴中膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速蒸汽流的动能。然后，高速蒸汽冲击固定在汽缸内的喷嘴叶片（实际上是喷嘴组的一部分），将蒸汽的宏观动能传递给叶轮，推动叶轮旋转，从而将蒸汽的动能转化为叶轮的旋转机械能。蒸汽流过动叶片后压力降低，继续膨胀，在后续的动叶片中进一步做功，最终在末级排汽。

2.再热循环的主要优点是：可以降低乏汽温度，提高整个汽轮机装置的平均吸热温度，从而提高循环热效率。这是因为在多级膨胀中，中间几级的排汽温度仍然较高，如果直接进入下一级继续膨胀，膨胀过程曲线较陡，平均吸热温度较高，