.速度比和最佳速比 答：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。 .假想速比
答：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。
44.汽轮机的级 答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。
45.级的轮周效率
答：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。
46.滞止参数 答：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。
47.临界压比 答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。
48.级的相对内效率 答：级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。
49.喷嘴的极限膨胀压力 答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力
50.级的反动度 答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。
51.余速损失 答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。
52.临界流量 答：喷嘴通过的最大流量。
53.漏气损失 答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。 54.部分进汽损失 答：由于部分进汽而带来的能量损失。
55.湿气损失 答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。
56.盖度 答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。
57.级的部分进汽度 答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。
58.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。 （8分）
答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流 动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。
反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。 动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。
在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：
(x1)op/ (x1)op=（
uc1
）im/（
uc1
）re=（
12
cosα1）/cosα1=
12
∆ht
re
/∆ht
im
∆ht／∆ht=1/2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍
reim
59.分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？
答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；
低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。 60.简述在汽轮机的工作过程。
答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。
61.汽轮机级内有哪些损失？
答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损
失、扇形损失、湿气损失9种。
62.指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。
答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。 63.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：
（1） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点； （2） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。
答：（1）p1/p0大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界面AB相同，斜切部分不
发生膨胀，只起导向作用。 （2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临界压力，速度为临
界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的
方向偏转一个角度。
64.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。 答：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。
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称为轮周效率。 在纯冲动级中，反动度Ωm=0，则其轮周效率可表示为：
⎛cosβ22
1+ψηu=2ϕχ1(cosα1-χ1) cosβ1⎝
⎫⎪ ⎪⎭
叶型选定后，φ、ψ、α1、β1数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。同时，
速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小，余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。 65.什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？
答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 对于纯冲动级，(χ1)OP=
cosα1
2
；反动级(χ1)OP=cosα1；在圆周速度相同的情况下，
2
⎛2
2
1⎛u⎫1uca
⎪= 纯冲动级△ht== ⎪2 2 12⎝χa⎭ cosα1
⎝2
ca
2
2
2
⎫⎪⎪ ⎪⎪⎭
⎫⎪ ⎪⎭
2
1⎛u⎫1⎛u⎫1⎛u
⎪=2⨯ ⎪=2⨯ 反动级△ht== ⎪⎪2 2 2 2⎝c1⎭⎝cosα1⎝χa⎭
由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。
66.简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和复速级内的能量转换特点，并比较它们的
效率及作工能力。
答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发生在动叶中；反动级蒸
汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；复速级喷嘴出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速
的汽流流进导向叶柵，其方向与第二列动叶进汽方向一致后，再流经第二列动叶作功。 作功能力：复速级最大，冲动级次之，反动级最小； 效率：反动级最大，冲动级次之，复速级最小。
67.分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速度c变化的示意图。 答：纯冲动级：
反动级：
C12
P
C0
68.减小汽轮机中漏气损失的措施。
答：为了减小漏气损失，应尽量减小径向间隙，但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向轴封；对于较长的扭叶
片将动叶顶部削薄，缩短动叶顶部和气缸的间隙；还有减小叶顶反动度，可使动叶顶部前后压差不致过大。
21.汽轮发电机组的循环热效率
答：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发 电机组的循环热效率。
22.热耗率 答：每生产1kW.h电能所消耗的热量。
23.轮发电机组的汽耗率 答：汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。 24.汽轮机的极限功率
答：在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。 25.汽轮机的相对内效率 答：蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。
26.汽轮机的绝对内效率 答：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
27.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率 答：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。
28.轴封系统 答：端轴封和与它相连的管道与附属设备。
29.叶轮反动度
答：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。
30.进汽机构的阻力损失 答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流，从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的阻力损失。
31.简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？ 答：多级汽轮机每一级的轴向推力由（1）蒸汽作用在动叶上的轴向力（2）蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力（3）
P
蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力（4）蒸汽作用隔板汽封和轴封套筒上的轴向推力组成。 平衡汽轮机的轴向推力可以采用：
（1）平衡活塞法；（2）对置布置法；（3）叶轮上开平衡孔；（4）采用推力轴承。 32.大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？在h-s图上说明什么是多级汽轮机的重热现
象？ 答：（1）大功率汽轮机多采用多级的原因为：多级汽轮机的循环热效率大大高于单机汽轮机；多级汽轮机的相
对内效率相对较高；多级汽轮机单位功率的投资大大减小。
（2）如下图：
1
2
P3
节流损失
3
s
33.何为汽轮机的进汽机构节流损失和排汽阻力损失？在热力过程线（焓~熵图）上表示出来。
答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的节流损失。
汽轮机的乏汽从最后一级动叶排出后，由于排汽要在引至凝汽器的过程中克服摩擦、涡流等阻力造成的压力降低，该压力损失使汽轮机的理想焓降减少，该焓降损失称为排汽通道的阻力损失。（如上图） 第一级存在损失，使第二级进口温度由升高到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。也就
是在前一级有损失的情况下，本级进口温度升高，级的理想比焓降稍有增大，这就是重热现象。 34.轴封系统的作用是什么？
答：A. 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 B. 防止蒸汽自汽封处漏入大气；
C. 冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全； D. 防止
空气漏入汽轮机真空部分。
35.何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？
答：所谓多级汽轮机的重热现象，也就是说在多级汽轮机中，前面各级所损失的能量可以部分在以后各级中被利
用的现象。因重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。 36.说明汽轮机轴封间隙过大或过小对汽轮机分别产生什么影响？
答：减小轴封漏气间隙，可以减小漏气，提高机组效率。但是，轴封间隙又不能太小，以免转子和静子受热或振动引起径向变形不一致时，汽封片与主轴之间发生摩擦，造成局部发热和变形。
9.凝汽器的极限真空
答：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。 10.滑压运行 答：汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。 11.汽耗微增率 答：每增加单位功率需多增加的汽耗量。
13.汽轮机的工况图 答：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。
14.级的临界工况 答：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。 15.级的亚临界工况 答：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度。
16.级组的临界工况 答：级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。
17.汽轮机的变工况 答：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。 18.阀点 答：阀门全开的状态点，汽流节流损失最小，流动效率最高的工况点。 19.节流配汽 答：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式。 20.绘图说明最简单的发电厂生产过程示意图并说明各主要设备的作用？ 答： 1—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—给水泵
21.说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点
答：喷嘴配汽是依靠几个调门控制相应的调节级喷嘴来调节汽轮机的进汽量。 这种配汽方式具有如下特点：部分进汽，e﹤1,满负荷时，仍存在部分进汽，所以效率比节流配汽低；部分负荷时，只有那个部分开启的调节汽门中蒸汽节流较大，而其余全开汽门中的蒸汽节流已减小到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高，
22.写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。 答：弗留格尔公式为：
G1G
=
P01-Pg
22
212
p0-pg
。
使用条件为：保持设计工况和变工况下通汽面积不变。若由于其他原因，使通汽面
积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。
23. 用h-s图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方式对变负荷的适应性好。 答：如图：以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进行说明。曲线A1B1C1、A1B2C2是定压运行机组100%设计工况和75%设计负荷的热力过程线，曲线A1D1、A2D2为滑压运行相应工况热力过程线。由图可见，定压运行时排汽温度下降近60度，表明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，灵活性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增强了机组调峰的灵活性和安全性。
A0
A0
1
B2
t=3200
DC1
h
C2
D2 t=2620
24. 分析说明汽轮机某一中间级在理想焓降减小时其反动度的变化情况。
答：级的反动度变化主要是速比变化引起的，固定转速汽轮机圆周速度不变，此时反动度随
级的比焓降变化。
（如图）当比焓降减小即速比增大时，c11〈c1,w1减为w，动叶进口实际有效相对速度为w11,若反动度不变，
11
'
则
w21w2
〈
c11c1
；在喷嘴出口面积和动叶出口面积不变的情况下，喷嘴叶栅中以流出的汽流，来不及以的速度流
出动叶栅，在动叶汽道内形成阻塞，造成动叶汽道与叶栅轴向间隙中压力升高，使反动度增大，从而使c11减小，w21增大，减轻动叶栅汽道的阻塞。
u
当比焓降增大时，则有
w21w2
〉c11c1
1
，故由上可知反动度降低。
26.何种工况为调节级的最危险工况，为什么？
答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。
当只有在上述情况下，不仅⊿ht最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时
P01
第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。
27.简述汽轮机初压不变，初温变化对汽轮机经济性和安全性的影响在其他参数不变的情况 下并说明汽轮机初压升高时，为什么说末级叶片危险性最大？
I
答：初温不变，初压升高过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调节汽门、导管等承压部件内部应力增大。若调节汽门开度不变，则除压升高，致使新汽比容减小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大，流量增大时末级叶片的比焓降增大的更多，而叶片的受力正比于流量和比焓降之积，故此时末级运行安全性危险。同时，流量增大还将使轴向推力增大。
28.分别指出凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的轴向推力随负荷的变化规律。
答：对于凝汽式汽轮机，负荷即流量变化时，各中间级焓降基本不变，因而反动度不变， 各级前后压差与流量程正比，即汽轮机轴向推力与流量成正比；同时，末级不遵循此规律， 调节级的轴向推力也是随部分进汽度而改变的，且最大负荷时，轴向推力最大，但调节级 和末级其轴向推力在总推力中所占比例较小，一般忽略，认为凝汽式汽轮机总轴向推力与 流量成正比，且最大负荷时轴向推力最大。
20.凝汽器的冷却倍率
答： 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。 21.凝汽器的过冷度
答：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。 22.凝汽器的汽阻
答：凝汽器入口压力与空气抽出口的压力的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力 。 23.多压凝汽器
答：有两个以上排气口的大容量机组的凝汽器科制成多压凝汽器，汽侧有密封的分隔板隔开。 24.画图并说明汽轮机凝汽设备的组成及其任务。（7分） 答：汽轮机凝汽设备的组成图如下所示：
汽轮机排汽
1——凝汽器；2——抽气器；3——循环水泵；4——凝结水泵 任务：(1) 在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空度，以提高循环效率；
(2) 将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水，回收工质
25.最佳真空 答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，即凝汽器达到了最佳真空。
26.汽轮机在负荷不变的情况下运行，凝汽器真空逐渐下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的原因有： （1） 冷却水量缓慢减少 （2） 冷却水管结垢或脏污 （3） 冷却水温缓慢升高
（4） 凝汽器的真空系统漏入空气 （5） 抽气器效率下降
（6） 部分冷却水管被堵
27.试述凝汽器的最佳真空是如何确定的。
答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，就说凝汽器达到了最佳真空。也就是说，凝汽器的最佳真空是由汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的。
28.在冷却水量一点的前提下，当汽轮机负荷减小时，凝汽器真空将如何变化？为什么？ 答：凝汽器内压力Pc，近似认为等于蒸汽分压力Ps，可由蒸汽凝结温度ts确定。当冷却水 量Dw一定时，Δt=αDc，则蒸汽负荷降低时，α是常数，Δt正比于Dc降低；另外，由 δt=
e
α
AcK4187Dw
Dc得，当Dw一定，α是常数时，δt随Dc的降低而减小；在水温不变的情 -1
况下，可知ts=δt+Δt+tw1减小，则蒸汽分压力降低，由总压力Pc与Ps近似相等可知，此时 凝汽器内压力降低，真空升高。
29.凝汽器中空气的主要来源有哪些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？
答：空气的来源有：新蒸汽带入汽轮机的空气；处于真空状态下的低压各级与相应的回热 系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的。
空气的危害有：空气阻碍蒸汽放热，使传热系数降低，从而使δt升高，真空降低；空 气分压力Pa使Pc升高，使真空降低；空气使凝结水过冷度增大；凝结水中溶入氧量增大， 使管道腐蚀加剧。
30.什么是凝结水的过冷度？过冷度太大对机组运行有何危害？在凝汽器设计和运行中如何减小过冷度？ 答：（1）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）当过冷度很大时，真空降低，凝结效果较差；同时，过冷度增大还会使凝结水中含氧量增大，增加了对
低压管道的腐蚀。 、 （3）为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加强凝汽器的密封性；机组运行时，
选用合适的抽气器并监视确保正常工作，减少漏入空气，避免气阻增大，同时还要保证凝结水水位不至过高，使凝汽器处于较好的工作状态。
31.画出表面式凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却面的分布曲线，标注曲线上各特征端点的符号，并注释符号的意义。
答：温度分布曲线为：
t
其中，ts表示蒸汽凝结温度，且ts=⊿t +tw1 +δt ；tw1表示冷却水进口处温度，tw2表示冷却水出口温度，⊿t = tw2- tw1，为冷却水温升; δt为凝汽器端差；Ac表示凝汽器总传热面积。
第五章
1.调频叶片 答：对于有些叶片要求其某个主振型频率与某类激振力频率避开才能安全运行，这个叶片对这一主振型称为调频叶片。 2.不调频叶片
答：对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致叶片疲劳破损，这个叶片对这一主振型成为不调频叶片。
3.耐振强度 答：表示材料在承受动应力时的一种机械性能。在某一温度和某一静压力下试件在空气环境中，作弯-弯试验，循环10次不被破坏可承受的最大动应力。 4.安全倍率 答：表征叶片抵抗疲劳破坏的系数。
5.叶片的动频率 答：考虑离心力影响后的叶片震动频率。
6.热应力 答：汽轮机主要零件不能按照温度的变化规律进行自由胀缩，即热变形受到约束，则在零件内部引起应力，这种由温度引起的应力称为热应力。
7.分析说明不调频叶片的安全准则。 答：不调频叶片的动应力幅值应小于许用耐振强度，即：σd≤
7
σans
*
；我
们一般认为叶片的激振力幅值正比于作用在该叶片的蒸汽弯曲应力，动应力是激振力引起的，因此叶片的
σa
动应力幅值也正比于蒸汽弯曲应力，即：σ用
d
*
=Cdσ
s.b
；由两式可得到：σ
≥Cdns
s.b
σa
*
σs.b
(
比值作为评价动强度的指标，考虑其影响因素后，可对它们进行修正用
(
σa
*
σs.b
)
表示，其比值定)
σa
*
(
义为安全倍率，用Ab表示，即不调频叶片的安全准则为： Ab=
(
σs.b
)
≥[Ab] )
7.简述转子临界转速的概念与物理意义。 答：概念：启动或停机过程中出现振幅峰值的转速，称为临界转速。由高到低分别为第一、第二„第n阶临界转速。物理意义：转速为转子横向振动的自振频率时，由于转子弯曲力与弹性回复力平衡，而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大。
8.为保证调频叶片的长期安全运行，应该使叶片满足哪些条件？ 答：调频叶片的安全准则是：（1）叶片的自振频率要避开激振力频率一定范围； （2）还要求安全倍率大于某一许用值。 9.指出影响等截面自由叶片自振静频率的因素有哪些？如何影响的？ 10.指出叶片最危险的三种共振并画出单个叶片最危险振型。
答：叶片最危险的三种共振为：切向A0型振动的动频率与低频激振力频率kn合拍时的共振； 切向B0型振动的动频率与高频激振力频率znn相等时的共振；切向A0型振动的动频率与znn 相等时的共振。
单个叶片最危险振型为A0型:
11.分析说明转子找平衡的两个线性条件是什么？
答：转子找平衡的两个线性条件是：在转子转速一定，阻尼系数一定时，
（1） 转子振动振幅与不平衡质量大小成正比； （2） 偏心离心力超前振幅的相位角为一常数。
综合题（计算题）
1.某冲动级级前压力p0=0.35MPa，级前温度t0=169°C, 喷嘴后压力p1=0.25MPa, 级后压力p2=0.56MPa, 喷嘴理想焓降Δhn =47.4kJ/kg, 喷嘴损失Δhnt=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降Δhb =13.4kJ/kg, 动叶损失Δhbt =1.34kJ/kg, 级的理想焓降Δht=60.8kJ/kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δhc2=2.09kJ/kg, 其他各种损失ΣΔh=2.05 kJ/kg。计算： （1） 计算级的反动度Ωm
（2） 若本级余速动能被下一级利用的系数μ1=0.97，计算级的相对内效率ηr i。 解：级的反动度Ωm=Δhb/Δht=13.4/60.8=0.22
级的相对内效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)
=0.92
2.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ΔH t = 1450 kJ/kg，其中调节级理想焓降Δh tI = 209.3 kJ/kg，调节级相对内效率ηIri=0.5，其余各级平均相对内效率ηIIri=0.85。假定发电机效率ηg=0.98，机械效率ηm=0.99。试求：
(1) 该级组的相对内效率。 (2) 该机组的汽耗率。 (3) 在h~s(焓~熵)图上绘出该机组的热力过程线。 解：（1）因为调节级效率ηIri=0.5=Δh iI／Δh tI
所以调节级有效焓降：Δh iI=0.5×Δh tI=104.65 kJ/kg
其余各级的有效焓降：ΔHiII=ηIIri×ΔHtII
其中：ΔH tII=ΔH t－Δh tI=1450－209.3=1240.7 kJ/kg ∴ ΔHiII=ηIIri×ΔHtII =0.85×1240.7=1054.6 kJ/kg 故整机的相对内效率：
ηri=（ΔhiI +ΔHiII）／ΔH t= 1159.25／1450 = 79.9 % （2）机组的汽耗率：
d = 3600／(ΔH t·ηri·ηg·ηm) = 3600／（1124.7）= 3.2 kg／kW.h （3）热力过程线
3.某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=5.6kJ/kg, 动叶损失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速损失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系数μ1=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
Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2 =62.1+1.8－5.6－3.4－3.5
s
h
=51.4kJ/kg
轮周功率
Pu=G×Δhu=4.8×51.4=246.7kW 轮周效率
ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7% 答：该级的轮周功率为51.4 kJ/kg 该级的轮周效率为82.7%
4.已知某级级前蒸汽入口速度C0=0.0 m/s，级的理想焓降△h t=78.0kJ/kg，级的反动度Ω=0.3，α 1=12°，β 2=18°，圆周速度u=178m/s, 喷嘴速度系数ϕ =0.97，动叶速度系数ψ =0.9，余速利用系数μ 0=1.0。 （1） 计算动叶进出口汽流绝对速度及相对速度。 （2） 画出动叶进出口速度三角形。
（3） 画出该级热力过程线并标注各符号。
解: (1) ∆hn0=(1-Ωm)∆ht=（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg
c1t=2⨯10∆hn
30
=2⨯103⨯54.6=330.5m/s
c1=ϕc1t=330.5⨯0.97=320.5m/s w1= w2=ψ c2=
c1+u-2c1ucosα1=
2Ωm∆ht10
2
2
3
22
320.5+178
2⨯0.3⨯78⨯10
22
-2⨯320.5⨯178cos12
=149.4m/s
=0.9⨯
3
=194.7 m/s
-2⨯194.7⨯178⨯cos18
w2+u-2w2ucosβ2=
.72+178
2
=55.1m/s
(2) 动叶进出口速度三角形：
(3) 该级热力过程线：
h
P
P2
s
5.已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为φ=0.97, Ψ=0.94，试计算该级的反动度。
解： ∆hn=
c1t
23
2⨯10w2t
2
=
c1
23
2
2⨯10ϕw2
2
=
275
2
2
3
2⨯0.97⨯10
205
3
2
=40.187 KJ/Kg
∆hb=
2⨯10
3
=
2⨯10ψ
3
2
=
2⨯10⨯0.94
124
23
2
=23.78 KJ/Kg
∆hb=∆hb-
∆hb
w1
23
2⨯10
=
=23.78-
2⨯10
=16.1 KJ/Kg
Ωm=
16.116.1+40.18
∆hb+∆hn
=0.29
6.已知喷嘴前蒸汽压力p0=2.8MPa，温度t0=400oC；喷嘴后蒸汽压力p1=1.95MPa，温度t1=350oC，喷嘴出气角а
1=140，动叶后蒸汽压力
p2=1.85MPa，温度t2=345C，级的平均直径dm=1.3m，汽轮机转速n=3000r\min，假设蒸
汽初速c0可忽略不计，下一级利用率为0.5，动叶出口气流角β2=β1 -3o， （1） 计算喷嘴速度系数和动叶速度系数； （2） 计算并画出动叶进出口速度三角形； （3） 计算该级的轮周效率；
7.已知机组某中间级级前蒸汽压力p0=0.6MPa，温度t0=235oC，即后蒸汽压力p2=0.4MPa，初速度c=80m/s，反动度Ω=0.15，级的理想比焓降⊿h=88KJ/Kg，喷嘴出气角α1=11.22o，动叶出气角β2=18o，级的平均直径d=1.18m，转速n=3000r/min，喷嘴、动叶的速度系数均为0.97，该级蒸汽流量为296Kg/s。试求： （1）该机组是冲动时汽轮机还是反动式汽轮机； （2）通过计算画出该机的热力过程线； （3）该级的轮周功率；
（4）该机余速能量全部被下级利用的轮周效率；
8.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(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为Φ=0.95，Ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。 ⑴计算该级的平均反动度。
⑵计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）。 ⑶作出级的动叶进出口速度三角形，并在图中标出各参数。 ⑷作出该级的热力过程线并标出各量。 解：∆hn=
23
2
o
c1
2⨯10ϕw2
2
=
293
2
2
2⨯103⨯0.95w1
23
=47.56 KJ/Kg
∆hb=
2⨯103ψ
2
-
2⨯10
=
=
157
3
2
2
2⨯10⨯0.88
3.418
-
158
23
2⨯10
=3.418KJ/Kg
（1）Ωm=
∆hb∆hn+∆hb
3.418+47.56
2
2
=0.07
（2）u=
w2-c2
22
=2
-62.5=144 m/s
2
α1=arccos
c1+u-w1
2c1u
2
=arccos
293
2
+144
2
-158
2
2⨯293⨯144
=160
β2=arcsin
c2w2
=arcsin
62.5157
=26
喷嘴损失为：δhn=∆hn(1-ϕ2)=47.56⨯(1-0.952)=4.64 KJ/Kg
动叶损失为：δhb=
w2t
2
2⨯103
c2
2
3
(1-ψ)=
2
178.42⨯10
23
(1-0.88)=3.59 KJ/Kg
2
余速损失为：δhc2=
2⨯10
=
62.5
23
2⨯10
=1.95 KJ/Kg
轮周损失为：δhn+δhb+δhc2=4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg 轮周力为：Fu=G(c1cosα1+c2cosα2)=30⨯(293cos16 （3）热力过程线为：
+62.5cos90
)=851N
P2
c2
h
10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 = 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? （5分） 2) 喷嘴出口蒸汽的实际焓？ （5分） 3) 该级的相对内效率？ （5分） 解：(1) c1t=
c1
=470.210.97
=484.75
m/s
ϕ
喷嘴损失：
∆hnξ
1484.75
=c(1-ϕ)=⋅221000
2
1t
2
1
2
(1-0.97)=6.94
2
kJ/kg
(2) ∆hc0=
*
c02
2
=1250J/kg=1.25kJ/kg
h0=h0+∆hc0=3369.3+1.25=3370.55
kJ/kg
h1t=h-
*0
12
c
21t
1484.75
=3370.55-⋅
21000
2
=3253kJ/kg
kJ/kg
喷嘴出口蒸汽的实际焓：
h1=h1t+∆hnξ=3253+6.94=3260
kJ/kg
(3) ∆ht*=ht*-h1t=3370.55-3253=117.55∆hi=
3600Pi
D1
=
3600⨯1227.247⨯1000∆hi∆ht
*
=94kJ/kg
94
=0.80
ηri=
级的相对内效率：
=
117.55
1. 说明汽轮机型号CB25-8.83/1.47/0.49的含义。
答：抽汽背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，抽汽压力1.47MPa，背压0.49MPa。 2. 动叶速度系数和哪些因素有关？其中哪些因素影响最大？
答：与动叶片高度，进、出口角，动叶理想出口速度、叶型，反动度以及表面光洁度等因素有关，其中ℓb、Ωm和w2t影响最大。 3. 何谓轮周功率？
答：轮周功率即指周向力在动叶片上每秒所作的功。 4. 何谓轮周效率？
答：所谓轮周效率就是指一千克蒸汽通过汽轮机某级动叶片时所作的功与一千克蒸汽通过该级的理想焓降之比。
5. 停机后为什么要进行盘车？
答案要点：停机后盘车的目的是防止上下汽缸的温差引起轴弯曲，以便汽机随时可以启动，停机后由于热空气比较轻，上升引起转子和汽缸的上部温度高，下部温度低，转子的轴就向上弯曲，这时如不盘车，启动时就可发生动静部分摩擦，经测定停机后4－12小时轴弯曲度最大。 6. 简述核电汽轮机主要有哪些特点？
答：①蒸汽参数低 ②容积流量大 ③大多数级处于湿蒸汽区 ④单排汽口极限功率较小 ⑤甩负荷时容易超速
7. 提高核电站汽轮机单机功率的途径有哪些？
答：①增大排汽口通流能力 ②提高排汽压力或增大余速损失 ③采用半速汽轮机 ④采用给水回热加热
8. 节流调节有哪些优缺点？
答：节流调节汽轮机的优点为：结构简单、制造成本低、负荷变化时级前温度变化较小(与喷嘴调节相比),对负荷变动的适应性较好。另外，与喷嘴调节相比。节流调节汽轮机在满负荷时有更好的经济性，并且对大功率的汽轮机，若采用节流调节则避免了部分进汽损失。
节流调节的缺点是在部分负荷下工作时，由于节流损失使效率下降较多，经济性较差。 9. 核电站汽轮机为何大都采用节流调节？
答：①喷嘴调节的优点是在部分负荷时因节流损失较小而有较高的效率，而节流调节汽轮机在满负荷时既无节流损失又避免了部分进汽损失故效率高。核电厂主要带基本负荷运行，因而采用节流调节在经济性上更为有利；
②核电站汽轮机容积流量大，第一级叶片的高度大，弯曲应力较大，因此采用部分进汽困难，故不宜采用喷嘴调节。
10. 汽轮机调节系统的任务是什么？
答：①保证汽轮发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力； ②调整汽轮机的转速使它维持在规定的范围内。 11. 简述同步器的作用是什么？
答：(1) 在单机运行时，使用同步器可以保证机组在任何负荷下保持转速不变；
(2) 在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，调整电网频率，以维持电网周波稳定，这称为二次调频；
(3) 在机组并网前，用同步器可改变汽轮机的进汽量来调整汽轮机的转速，使发电机与电网同步并列。正由于有此用途，故称其为同步器。 12. DEH调节系统由哪五大部分组成？
答：DEH调节系统由固态电子控制器柜、操作系统、阀门伺服执行机构、EH供油系统及保安系统五大部分组成。
13. 汽轮机保护系统的功能是什么？
答：汽轮机保护系统的功能是：在汽轮机遇到调节系统失灵或其他事故时，能及时动作，迅速停机，避免设备损坏或事故扩大。
14. 电磁阀危急遮断系统有哪两种动作情况？ 答：电磁阀危急遮断系统有两种动作情况：
一种是超速防护系统OPC(Overspeed Protect Controller)。该系统动作时只关闭高调门和中调门，主汽门并不关闭，不造成汽轮机停机。
另一种是自动停机跳闸系统AST(Auto-Stop Trip)。当该系统动作时，所有汽门全部关闭,实现紧急停机。
AST危急遮断的项目有：①电超速；②轴承油压低；③EH油压低；④真空低；⑤轴向位移大；⑥手动跳闸。此外，系统还提供了一个可接受所有的外部遮断讯号的遥控遮断接口，以供现场选用。可选遥控遮断项目有：炉MFT、DEH失电、轴振动大、轴承瓦温高、差胀大、高压缸排汽温度高、高压缸排汽压力高、发变组保护动作、旁路不合理操作或故障等。
一、论述题
1. 什么是汽轮机的级，简述能量在纯冲动级中的转化过程。
答案要点：喷嘴和与其配合的动叶栅所构成的汽轮机的基本作功单元称为级。
具有一定压力和温度的蒸汽先在固定不动的喷嘴中膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，流速增加，此过程完成了热能到动能的转换。从喷嘴出来的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅中，受叶片作用，汽流改变速度及方向后排出。这样，汽流对叶片产生一作用力，推动叶轮转动作功，完成动能到机械能的转换。
2. 现代汽轮机如何改进结构设计，以提高机组的变负荷能力和运行安全性？
答：①设计思想先进的机组采用了窄而高的法兰，使汽缸接近圆筒形，减小了变负荷时法兰处的热应力；同时将法兰螺栓布置得靠近汽缸壁中心线，从而改善了螺栓的受力条件，设计中还将螺栓的节距取得较小，因而法兰螺栓的直径较小，容易被加热。这种设计思想还使法兰中分面的蒸汽严密性得以提高；
②在低压缸中，尽管其进出口蒸汽的压差很小但温降却并不小。为了分担低压缸中的巨大温压，改善低压缸的膨胀，使汽缸不致产生翘曲变形而影响动、静部分的间隙，大型机组的低压缸往往采用双层甚至三层缸结构。
③现代大容量汽轮机采用的下猫爪中分面支承方式，综合了下猫爪支承和上猫爪支承的优点，既可使受热膨胀后的汽缸与转子中心保持一致，又可减轻法兰螺栓的负担，同时安装检修也方便。 3. 压水堆核电厂二回路的蒸汽参数为何较低？/压水堆核电厂二回路为何采用低参数饱和蒸汽？
答案要点：压水堆核电厂二回路新蒸汽参数取决于一回路冷却剂温度。为了保证反应堆的安全稳定运行，不允许一回路冷却剂沸腾(过冷水)。即一回路冷却剂温度取决于一回路压力，而一回路压力应按照反应堆压力容器的计算极限压力选取。另外，核燃料芯块的锆合金Zr-4包壳与水的相容温度不超过350℃。况且，水的临界温度为374.15℃，因而一回路冷却剂温度提高有限。因此压水堆核电厂二回路的蒸汽参数不可能取高。/不足300℃的初温若选择过热蒸汽，则初压势必很低，作功能力差，且平均吸热温度低，循环热效率更低。因而只能采用饱和蒸汽。 4. 试述核电站汽轮机采用半速有哪些好处？
答案要点：
①提高了单机功率
在不增加动叶应力的情况下，汽轮机转速减半，理论上可以使极限功率提高三倍之多。但由
于半速汽轮机的转子、凝汽器、排汽管等的构造尺寸太大，制造工艺上难以实现，所以，实际半速汽轮机的叶片高度和级的平均直径约可增大50%，相应功率可提高一倍多一些；
②提高了汽轮机的可靠性
转速越低，离心应力就越小。因此，在相同材料时，其末级叶片的工作更为可靠。 由于叶片在湿蒸汽中侵蚀程度与轮周速度的二次方、三次方甚至四次方成正比。采用半转速，
可使叶片的抗侵蚀能力和可靠性大大提高。
另外，从叶片振动特性考虑，低速汽轮机的运行可靠性也更高。； ③提高了经济性
有关不同额定转速对汽轮机组效率影响的研究表明，虽然半速机组在高压部分带来一些附加
损失，但低压部分的效率将得到更多的提高。例如，对于400~600MW汽轮机组，采用半转速可使汽轮机的经济性提高0.8~1.1%。
5. 间接调速系统由哪些主要机构组成？并说明其基本工作原理。
答案要点：主要由转速感应机构、传动放大机构、配汽机构(执行机构)和反馈机构组成。 其基本工作原理如下：
当外界负荷变化时，由感应机构感受机组转速的变化，并输出相应的变化量(例如离心式调速器中滑环位移)，经传动放大机构放大后，一面带动配汽机构改变调节汽阀的开度，使进汽量作相应变化，改变汽轮机的功率，以满足外界负荷变化的需求；另一方面，在带动配汽机构动作的同时，通过反馈机构使传动放大机构复位，以保证调节过程稳定。
6. 图4-4为一最简单的一级放大间接调节系统。试以外界负荷减小使机组转速升高为例分析该调
速系统的工作过程。 答案要点：
当外界负荷减小使机组转速升高时，调速器滑环A向上移动，通过杠杆带动错油门滑阀上移，使压力油经错油门a窗口进入油动机的上腔，其下腔的油经错油门b窗口与回油管路相通。于是，油动机活塞在较大的压差作用下向下移动，关小调节汽门，减小进汽量，使机组功率与外界负荷相适应。在油动机活塞下移时，同时通过杠杆带动错油门滑阀向下移动。当滑阀恢复至居中位置时，压力油不再与油动机相通，活塞停止运动，此时，调节系统达到了新的平衡状态。
油动机活塞的运动是错油门滑阀位移引起的，而活塞位移反过来又影响错油门滑阀的位移，这种作用称为反馈，这里的反馈元件为杠杆。因为这种反馈是要抵消调速器对滑阀的作用的，故称为负反馈。如果没有这个负反馈，油动机将一直运动到死点，因而无法实现稳定调节。因此，负反馈是间接调节系统中必不可少的环节。 7. 什么是速度变动率？它对汽轮机运行有何影响？
答案要点：汽轮机由满负荷稳定减小到零负荷时，转速改变的数值与额定转速之比的百分数称为速度变动率或速度不等率δ，即： δ=(nmax-nmin)n0⨯100%
当δ过小时，曲线太平坦，容易造成负荷摆动。
δ过大，单机运行时，负荷变化时速度的改变量偏大；且甩负荷时超调量变大，可能导致超速保险装置动作，影响机组运行。
对并列运行的机组，当外界负荷变化时，速度变动率小的机组，负荷变动百分数大；
而速度变
动率大的机组，负荷变化百分数小。
8. 什么是一次调频与二次调频，它们的特点和关系怎样？
答案要点：由调速系统自动根据速度变动率的大小来控制机组负荷的增减，以减小电网频率变化幅度的方式，称为一次调频。
用同步器改变并网运行汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，以调整电网频率维持电网周波稳定的方式，称为二次调频。
(1)一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，而二次调频要靠同步器人为地进行； (2)并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不可能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度；
(3)一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来维持电网周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后，一次调频作用便消失。
.速度比和最佳速比 答：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。 .假想速比
答：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。
44.汽轮机的级 答：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。
45.级的轮周效率
答：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。
46.滞止参数 答：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。
47.临界压比 答：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。
48.级的相对内效率 答：级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。
49.喷嘴的极限膨胀压力 答：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力
50.级的反动度 答：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。
51.余速损失 答：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。
52.临界流量 答：喷嘴通过的最大流量。
53.漏气损失 答：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。 54.部分进汽损失 答：由于部分进汽而带来的能量损失。
55.湿气损失 答：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。
56.盖度 答：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。
57.级的部分进汽度 答：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。
58.冲动级和反动级的做功原理有何不同？在相等直径和转速的情况下，比较二者的做功能力的大小并说明原因。 （8分）
答：冲动级做功原理的特点是：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶汽道中不膨胀加速，只改变流 动方向，动叶中只有动能向机械能的转化。
反动级做功原理的特点是：蒸汽在动叶汽道中不仅改变流动方向，而且还进行膨胀加速。 动叶中既有动能向机械能的转化同时有部分热能转化成动能。
在同等直径和转速的情况下，纯冲动级和反动级的最佳速比比值：
(x1)op/ (x1)op=（
uc1
）im/（
uc1
）re=（
12
cosα1）/cosα1=
12
∆ht
re
/∆ht
im
∆ht／∆ht=1/2 上式说明反动级的理想焓降比冲动级的小一倍
reim
59.分别说明高压级内和低压级内主要包括哪几项损失？
答：高压级内：叶高损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失、扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失等；
低压级内：湿气损失、喷嘴损失、动叶损失、余速损失，扇形损失、漏气损失、叶轮摩擦损失很小。 60.简述在汽轮机的工作过程。
答：具有一定压力和温度的蒸汽流经喷嘴，并在其中膨胀，蒸汽的压力、温度不断降低，速度不断升高，使蒸汽的热能转化为动能，喷嘴出口的高速汽流以一定的方向进入装在叶轮上的通道中，汽流给动叶片一作用力，推动叶轮旋转，即蒸汽在汽轮机中将热能转化为了机械功。
61.汽轮机级内有哪些损失？
答：汽轮机级内的损失有：喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损
失、扇形损失、湿气损失9种。
62.指出汽轮机中喷嘴和动叶的作用。
答：蒸汽通过喷嘴实现了由热能向动能的转换，通过动叶将动能转化为机械功。 63.据喷嘴斜切部分截面积变化图，请说明：
（1） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0大于或等于临界压比时，蒸汽的膨胀特点； （2） 当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，蒸汽的膨胀特点。
答：（1）p1/p0大于或等于临界压比时，喷嘴出口截面AC上的气流速度和方向与喉部界面AB相同，斜切部分不
发生膨胀，只起导向作用。 （2）当喷嘴出口截面上的压力比p1/p0小于临界压比时，气流膨胀至AB时，压力等于临界压力，速度为临
界速度。且蒸汽在斜切部分ABC的稍前面部分继续膨胀，压力降低，速度增加，超过临界速度，且气流的
方向偏转一个角度。
64.什么是速度比？什么是级的轮周效率？试分析纯冲动级余速不利用时，速度比对轮周效率的影响。 答：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。
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称为轮周效率。 在纯冲动级中，反动度Ωm=0，则其轮周效率可表示为：
⎛cosβ22
1+ψηu=2ϕχ1(cosα1-χ1) cosβ1⎝
⎫⎪ ⎪⎭
叶型选定后，φ、ψ、α1、β1数值基本确定，由公式来看，随速比变化，轮周效率存在一个最大值。同时，
速比增大时，喷嘴损失不变，动叶损失减小，余速损失变化最大，当余速损失取最小时，轮周效率最大。 65.什么是汽轮机的最佳速比？并应用最佳速度比公式分析，为什么在圆周速度相同的情况下，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小？
答：轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 对于纯冲动级，(χ1)OP=
cosα1
2
；反动级(χ1)OP=cosα1；在圆周速度相同的情况下，
2
⎛2
2
1⎛u⎫1uca
⎪= 纯冲动级△ht== ⎪2 2 12⎝χa⎭ cosα1
⎝2
ca
2
2
2
⎫⎪⎪ ⎪⎪⎭
⎫⎪ ⎪⎭
2
1⎛u⎫1⎛u⎫1⎛u
⎪=2⨯ ⎪=2⨯ 反动级△ht== ⎪⎪2 2 2 2⎝c1⎭⎝cosα1⎝χa⎭
由上式可比较得到，反动级能承担的焓降或做功能力比纯冲动级小。
66.简述蒸汽在轴流式汽轮机的冲动级、反动级和复速级内的能量转换特点，并比较它们的
效率及作工能力。
答：冲动级介于纯冲动级和反动级之间，蒸汽的膨胀大部分发生在喷嘴中，只有少部分发生在动叶中；反动级蒸
汽在喷嘴和动叶中理想比焓降相等；复速级喷嘴出口流速很高，高速气流流经第一列动叶作功后其具有余速
的汽流流进导向叶柵，其方向与第二列动叶进汽方向一致后，再流经第二列动叶作功。 作功能力：复速级最大，冲动级次之，反动级最小； 效率：反动级最大，冲动级次之，复速级最小。
67.分别绘出纯冲动级和反动级的压力p、速度c变化的示意图。 答：纯冲动级：
反动级：
C12
P
C0
68.减小汽轮机中漏气损失的措施。
答：为了减小漏气损失，应尽量减小径向间隙，但在汽轮机启动等情况下采用径向和轴向轴封；对于较长的扭叶
片将动叶顶部削薄，缩短动叶顶部和气缸的间隙；还有减小叶顶反动度，可使动叶顶部前后压差不致过大。
21.汽轮发电机组的循环热效率
答：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发 电机组的循环热效率。
22.热耗率 答：每生产1kW.h电能所消耗的热量。
23.轮发电机组的汽耗率 答：汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。 24.汽轮机的极限功率
答：在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。 25.汽轮机的相对内效率 答：蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。
26.汽轮机的绝对内效率 答：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
27.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率 答：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。
28.轴封系统 答：端轴封和与它相连的管道与附属设备。
29.叶轮反动度
答：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。
30.进汽机构的阻力损失 答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流，从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的阻力损失。
31.简答多级汽轮机每一级的轴向推力是由哪几部分组成的？平衡汽轮机的轴向推力可以采用哪些方法？ 答：多级汽轮机每一级的轴向推力由（1）蒸汽作用在动叶上的轴向力（2）蒸汽作用在叶轮轮面上的轴向力（3）
P
蒸汽作用在转子凸肩上的轴向力（4）蒸汽作用隔板汽封和轴封套筒上的轴向推力组成。 平衡汽轮机的轴向推力可以采用：
（1）平衡活塞法；（2）对置布置法；（3）叶轮上开平衡孔；（4）采用推力轴承。 32.大功率汽轮机为什么都设计成多级汽轮机？在h-s图上说明什么是多级汽轮机的重热现
象？ 答：（1）大功率汽轮机多采用多级的原因为：多级汽轮机的循环热效率大大高于单机汽轮机；多级汽轮机的相
对内效率相对较高；多级汽轮机单位功率的投资大大减小。
（2）如下图：
1
2
P3
节流损失
3
s
33.何为汽轮机的进汽机构节流损失和排汽阻力损失？在热力过程线（焓~熵图）上表示出来。
答：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的节流损失。
汽轮机的乏汽从最后一级动叶排出后，由于排汽要在引至凝汽器的过程中克服摩擦、涡流等阻力造成的压力降低，该压力损失使汽轮机的理想焓降减少，该焓降损失称为排汽通道的阻力损失。（如上图） 第一级存在损失，使第二级进口温度由升高到，故5-4的焓降大于2-3的焓降。也就
是在前一级有损失的情况下，本级进口温度升高，级的理想比焓降稍有增大，这就是重热现象。 34.轴封系统的作用是什么？
答：A. 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。 B. 防止蒸汽自汽封处漏入大气；
C. 冷却轴封，防止高压端轴封处过多的热量传出至主轴承而造成轴承温度过高，影响轴承安全； D. 防止
空气漏入汽轮机真空部分。
35.何为多级汽轮机的重热现象和重热系数？
答：所谓多级汽轮机的重热现象，也就是说在多级汽轮机中，前面各级所损失的能量可以部分在以后各级中被利
用的现象。因重热现象而增加的理想焓降占汽轮机理想焓降的百分比，称为多级汽轮机的重热系数。 36.说明汽轮机轴封间隙过大或过小对汽轮机分别产生什么影响？
答：减小轴封漏气间隙，可以减小漏气，提高机组效率。但是，轴封间隙又不能太小，以免转子和静子受热或振动引起径向变形不一致时，汽封片与主轴之间发生摩擦，造成局部发热和变形。
9.凝汽器的极限真空
答：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。 10.滑压运行 答：汽轮机的进汽压力随外界的负荷增减而上下“滑动”。 11.汽耗微增率 答：每增加单位功率需多增加的汽耗量。
13.汽轮机的工况图 答：汽轮机发电机组的功率与汽耗量间的关系曲线。
14.级的临界工况 答：级内的喷嘴叶栅和动叶栅两者之一的流速达到或超过临界速度。 15.级的亚临界工况 答：级内喷嘴和动叶出口气流速度均小于临界速度。
16.级组的临界工况 答：级组内至少有一列叶栅的出口流速达到或超过临界速度。
17.汽轮机的变工况 答：汽轮机在偏离设计参数的条件下运行，称为汽轮机的变工况。 18.阀点 答：阀门全开的状态点，汽流节流损失最小，流动效率最高的工况点。 19.节流配汽 答：进入汽轮机的所有蒸汽都通过一个调节汽门，然后进入汽轮机的配汽方式。 20.绘图说明最简单的发电厂生产过程示意图并说明各主要设备的作用？ 答： 1—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—给水泵
21.说明汽轮机喷嘴配汽方式的特点
答：喷嘴配汽是依靠几个调门控制相应的调节级喷嘴来调节汽轮机的进汽量。 这种配汽方式具有如下特点：部分进汽，e﹤1,满负荷时，仍存在部分进汽，所以效率比节流配汽低；部分负荷时，只有那个部分开启的调节汽门中蒸汽节流较大，而其余全开汽门中的蒸汽节流已减小到最小，故定压运行时的喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失较少，效率较高，
22.写出分析汽轮机变工况运行的弗里格尔公式，并说明其使用的条件。 答：弗留格尔公式为：
G1G
=
P01-Pg
22
212
p0-pg
。
使用条件为：保持设计工况和变工况下通汽面积不变。若由于其他原因，使通汽面
积发生改变时应进行修正；同一工况下，各级的流量相等或成相同的比例关系；流过各级的汽流为一股均质流（调节级不能包括在级组内）。
23. 用h-s图上的热力过程线分析说明喷嘴配汽定压运行与滑压运行哪一种运行方式对变负荷的适应性好。 答：如图：以高压缸在设计工况和75%设计负荷的热力过程线为例进行说明。曲线A1B1C1、A1B2C2是定压运行机组100%设计工况和75%设计负荷的热力过程线，曲线A1D1、A2D2为滑压运行相应工况热力过程线。由图可见，定压运行时排汽温度下降近60度，表明高压缸各级的温度变化较大，热应力和热变形较大，负荷变化时，灵活性和安全性较差；滑压运行下，排气温度保持在320度左右，即负荷变化时，高压缸热应力和热变形很小，从而增强了机组调峰的灵活性和安全性。
A0
A0
1
B2
t=3200
DC1
h
C2
D2 t=2620
24. 分析说明汽轮机某一中间级在理想焓降减小时其反动度的变化情况。
答：级的反动度变化主要是速比变化引起的，固定转速汽轮机圆周速度不变，此时反动度随
级的比焓降变化。
（如图）当比焓降减小即速比增大时，c11〈c1,w1减为w，动叶进口实际有效相对速度为w11,若反动度不变，
11
'
则
w21w2
〈
c11c1
；在喷嘴出口面积和动叶出口面积不变的情况下，喷嘴叶栅中以流出的汽流，来不及以的速度流
出动叶栅，在动叶汽道内形成阻塞，造成动叶汽道与叶栅轴向间隙中压力升高，使反动度增大，从而使c11减小，w21增大，减轻动叶栅汽道的阻塞。
u
当比焓降增大时，则有
w21w2
〉c11c1
1
，故由上可知反动度降低。
26.何种工况为调节级的最危险工况，为什么？
答：调节级最危险工况为：第一调节汽门全开，而其他调节汽门全关的情况。
当只有在上述情况下，不仅⊿ht最大，而且，流过第一喷嘴组的流量是第一喷嘴前压力等于调节汽门全开时
P01
第一级前压力情况下的临界流量，是第一喷嘴的最大流量，这段流量集中在第一喷嘴后的少数动叶上，使每片动叶分摊的蒸汽流量最大。动叶的蒸汽作用力正比于流量和比焓降之积，因此此时调节级受力最大，是最危险工况。
27.简述汽轮机初压不变，初温变化对汽轮机经济性和安全性的影响在其他参数不变的情况 下并说明汽轮机初压升高时，为什么说末级叶片危险性最大？
I
答：初温不变，初压升高过多，将使主蒸汽管道、主汽门、调节汽门、导管等承压部件内部应力增大。若调节汽门开度不变，则除压升高，致使新汽比容减小、蒸汽流量增大、功率增大、零件受力增大。各级叶片的受力正比于流量而增大，流量增大时末级叶片的比焓降增大的更多，而叶片的受力正比于流量和比焓降之积，故此时末级运行安全性危险。同时，流量增大还将使轴向推力增大。
28.分别指出凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的轴向推力随负荷的变化规律。
答：对于凝汽式汽轮机，负荷即流量变化时，各中间级焓降基本不变，因而反动度不变， 各级前后压差与流量程正比，即汽轮机轴向推力与流量成正比；同时，末级不遵循此规律， 调节级的轴向推力也是随部分进汽度而改变的，且最大负荷时，轴向推力最大，但调节级 和末级其轴向推力在总推力中所占比例较小，一般忽略，认为凝汽式汽轮机总轴向推力与 流量成正比，且最大负荷时轴向推力最大。
20.凝汽器的冷却倍率
答： 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。 21.凝汽器的过冷度
答：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。 22.凝汽器的汽阻
答：凝汽器入口压力与空气抽出口的压力的差值是蒸汽空气混和物的流动阻力 。 23.多压凝汽器
答：有两个以上排气口的大容量机组的凝汽器科制成多压凝汽器，汽侧有密封的分隔板隔开。 24.画图并说明汽轮机凝汽设备的组成及其任务。（7分） 答：汽轮机凝汽设备的组成图如下所示：
汽轮机排汽
1——凝汽器；2——抽气器；3——循环水泵；4——凝结水泵 任务：(1) 在汽轮机的排汽口建立并维持规定的真空度，以提高循环效率；
(2) 将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水，回收工质
25.最佳真空 答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，即凝汽器达到了最佳真空。
26.汽轮机在负荷不变的情况下运行，凝汽器真空逐渐下降，分析可能存在哪些原因？ 答：汽轮机在运行过程中引起凝汽器真空缓慢下降的原因有： （1） 冷却水量缓慢减少 （2） 冷却水管结垢或脏污 （3） 冷却水温缓慢升高
（4） 凝汽器的真空系统漏入空气 （5） 抽气器效率下降
（6） 部分冷却水管被堵
27.试述凝汽器的最佳真空是如何确定的。
答：在其它条件不变的情况下，如增加冷却水量，则凝汽器的真空就会提高，汽轮发电机组输出的功率就会增加，但同时循环水泵的耗功也会增加，当汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差达到最大时，就说凝汽器达到了最佳真空。也就是说，凝汽器的最佳真空是由汽轮发电机组输出功率的增加量与循环水泵耗功的增加量之差来确定的。
28.在冷却水量一点的前提下，当汽轮机负荷减小时，凝汽器真空将如何变化？为什么？ 答：凝汽器内压力Pc，近似认为等于蒸汽分压力Ps，可由蒸汽凝结温度ts确定。当冷却水 量Dw一定时，Δt=αDc，则蒸汽负荷降低时，α是常数，Δt正比于Dc降低；另外，由 δt=
e
α
AcK4187Dw
Dc得，当Dw一定，α是常数时，δt随Dc的降低而减小；在水温不变的情 -1
况下，可知ts=δt+Δt+tw1减小，则蒸汽分压力降低，由总压力Pc与Ps近似相等可知，此时 凝汽器内压力降低，真空升高。
29.凝汽器中空气的主要来源有哪些？空气的存在对凝汽器的工作有什么影响？
答：空气的来源有：新蒸汽带入汽轮机的空气；处于真空状态下的低压各级与相应的回热 系统、排汽缸、凝汽设备等不严密处漏入的。
空气的危害有：空气阻碍蒸汽放热，使传热系数降低，从而使δt升高，真空降低；空 气分压力Pa使Pc升高，使真空降低；空气使凝结水过冷度增大；凝结水中溶入氧量增大， 使管道腐蚀加剧。
30.什么是凝结水的过冷度？过冷度太大对机组运行有何危害？在凝汽器设计和运行中如何减小过冷度？ 答：（1）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）当过冷度很大时，真空降低，凝结效果较差；同时，过冷度增大还会使凝结水中含氧量增大，增加了对
低压管道的腐蚀。 、 （3）为减小凝汽器的过冷度，设计凝汽器时力求冷却水管束排列合理，加强凝汽器的密封性；机组运行时，
选用合适的抽气器并监视确保正常工作，减少漏入空气，避免气阻增大，同时还要保证凝结水水位不至过高，使凝汽器处于较好的工作状态。
31.画出表面式凝汽器中蒸汽和冷却水的温度沿冷却面的分布曲线，标注曲线上各特征端点的符号，并注释符号的意义。
答：温度分布曲线为：
t
其中，ts表示蒸汽凝结温度，且ts=⊿t +tw1 +δt ；tw1表示冷却水进口处温度，tw2表示冷却水出口温度，⊿t = tw2- tw1，为冷却水温升; δt为凝汽器端差；Ac表示凝汽器总传热面积。
第五章
1.调频叶片 答：对于有些叶片要求其某个主振型频率与某类激振力频率避开才能安全运行，这个叶片对这一主振型称为调频叶片。 2.不调频叶片
答：对有些叶片允许其某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致叶片疲劳破损，这个叶片对这一主振型成为不调频叶片。
3.耐振强度 答：表示材料在承受动应力时的一种机械性能。在某一温度和某一静压力下试件在空气环境中，作弯-弯试验，循环10次不被破坏可承受的最大动应力。 4.安全倍率 答：表征叶片抵抗疲劳破坏的系数。
5.叶片的动频率 答：考虑离心力影响后的叶片震动频率。
6.热应力 答：汽轮机主要零件不能按照温度的变化规律进行自由胀缩，即热变形受到约束，则在零件内部引起应力，这种由温度引起的应力称为热应力。
7.分析说明不调频叶片的安全准则。 答：不调频叶片的动应力幅值应小于许用耐振强度，即：σd≤
7
σans
*
；我
们一般认为叶片的激振力幅值正比于作用在该叶片的蒸汽弯曲应力，动应力是激振力引起的，因此叶片的
σa
动应力幅值也正比于蒸汽弯曲应力，即：σ用
d
*
=Cdσ
s.b
；由两式可得到：σ
≥Cdns
s.b
σa
*
σs.b
(
比值作为评价动强度的指标，考虑其影响因素后，可对它们进行修正用
(
σa
*
σs.b
)
表示，其比值定)
σa
*
(
义为安全倍率，用Ab表示，即不调频叶片的安全准则为： Ab=
(
σs.b
)
≥[Ab] )
7.简述转子临界转速的概念与物理意义。 答：概念：启动或停机过程中出现振幅峰值的转速，称为临界转速。由高到低分别为第一、第二„第n阶临界转速。物理意义：转速为转子横向振动的自振频率时，由于转子弯曲力与弹性回复力平衡，而偏心引起的偏心力无力平衡使振幅增大。
8.为保证调频叶片的长期安全运行，应该使叶片满足哪些条件？ 答：调频叶片的安全准则是：（1）叶片的自振频率要避开激振力频率一定范围； （2）还要求安全倍率大于某一许用值。 9.指出影响等截面自由叶片自振静频率的因素有哪些？如何影响的？ 10.指出叶片最危险的三种共振并画出单个叶片最危险振型。
答：叶片最危险的三种共振为：切向A0型振动的动频率与低频激振力频率kn合拍时的共振； 切向B0型振动的动频率与高频激振力频率znn相等时的共振；切向A0型振动的动频率与znn 相等时的共振。
单个叶片最危险振型为A0型:
11.分析说明转子找平衡的两个线性条件是什么？
答：转子找平衡的两个线性条件是：在转子转速一定，阻尼系数一定时，
（1） 转子振动振幅与不平衡质量大小成正比； （2） 偏心离心力超前振幅的相位角为一常数。
综合题（计算题）
1.某冲动级级前压力p0=0.35MPa，级前温度t0=169°C, 喷嘴后压力p1=0.25MPa, 级后压力p2=0.56MPa, 喷嘴理想焓降Δhn =47.4kJ/kg, 喷嘴损失Δhnt=3.21kJ/kg, 动叶理想焓降Δhb =13.4kJ/kg, 动叶损失Δhbt =1.34kJ/kg, 级的理想焓降Δht=60.8kJ/kg，初始动能Δhc0=0，余速动能Δhc2=2.09kJ/kg, 其他各种损失ΣΔh=2.05 kJ/kg。计算： （1） 计算级的反动度Ωm
（2） 若本级余速动能被下一级利用的系数μ1=0.97，计算级的相对内效率ηr i。 解：级的反动度Ωm=Δhb/Δht=13.4/60.8=0.22
级的相对内效率ηri=(Δht-Δhnζ-Δhbζ-Δhc2-ΣΔh)/(Δht-μ1×Δhc2)
=0.92
2.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ΔH t = 1450 kJ/kg，其中调节级理想焓降Δh tI = 209.3 kJ/kg，调节级相对内效率ηIri=0.5，其余各级平均相对内效率ηIIri=0.85。假定发电机效率ηg=0.98，机械效率ηm=0.99。试求：
(1) 该级组的相对内效率。 (2) 该机组的汽耗率。 (3) 在h~s(焓~熵)图上绘出该机组的热力过程线。 解：（1）因为调节级效率ηIri=0.5=Δh iI／Δh tI
所以调节级有效焓降：Δh iI=0.5×Δh tI=104.65 kJ/kg
其余各级的有效焓降：ΔHiII=ηIIri×ΔHtII
其中：ΔH tII=ΔH t－Δh tI=1450－209.3=1240.7 kJ/kg ∴ ΔHiII=ηIIri×ΔHtII =0.85×1240.7=1054.6 kJ/kg 故整机的相对内效率：
ηri=（ΔhiI +ΔHiII）／ΔH t= 1159.25／1450 = 79.9 % （2）机组的汽耗率：
d = 3600／(ΔH t·ηri·ηg·ηm) = 3600／（1124.7）= 3.2 kg／kW.h （3）热力过程线
3.某反动级理想焓降Δht=62.1kJ/kg，初始动能Δhc0=1.8 kJ/kg, 蒸汽流量G=4.8kg/s，若喷嘴损失Δhnζ=5.6kJ/kg, 动叶损失Δhbζ=3.4kJ/kg，余速损失Δhc2=3.5kJ/kg，余速利用系数μ1=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
Δhu=Δht*-δhn-δhb-δhc2 =62.1+1.8－5.6－3.4－3.5
s
h
=51.4kJ/kg
轮周功率
Pu=G×Δhu=4.8×51.4=246.7kW 轮周效率
ηu=Δhu/E 0=Δhu/(Δh t*－μ1×δh c2)=51.4/（62.1+1.8－0.5×0.35）= 82.7% 答：该级的轮周功率为51.4 kJ/kg 该级的轮周效率为82.7%
4.已知某级级前蒸汽入口速度C0=0.0 m/s，级的理想焓降△h t=78.0kJ/kg，级的反动度Ω=0.3，α 1=12°，β 2=18°，圆周速度u=178m/s, 喷嘴速度系数ϕ =0.97，动叶速度系数ψ =0.9，余速利用系数μ 0=1.0。 （1） 计算动叶进出口汽流绝对速度及相对速度。 （2） 画出动叶进出口速度三角形。
（3） 画出该级热力过程线并标注各符号。
解: (1) ∆hn0=(1-Ωm)∆ht=（1-0.3）×78=54.6 kJ/kg
c1t=2⨯10∆hn
30
=2⨯103⨯54.6=330.5m/s
c1=ϕc1t=330.5⨯0.97=320.5m/s w1= w2=ψ c2=
c1+u-2c1ucosα1=
2Ωm∆ht10
2
2
3
22
320.5+178
2⨯0.3⨯78⨯10
22
-2⨯320.5⨯178cos12
=149.4m/s
=0.9⨯
3
=194.7 m/s
-2⨯194.7⨯178⨯cos18
w2+u-2w2ucosβ2=
.72+178
2
=55.1m/s
(2) 动叶进出口速度三角形：
(3) 该级热力过程线：
h
P
P2
s
5.已知汽轮机某级喷嘴出口速度c1=275m/s，动也进、出口速度分别为w1=124m/s、w2=205m/s，喷嘴、动叶的速度系数分别为φ=0.97, Ψ=0.94，试计算该级的反动度。
解： ∆hn=
c1t
23
2⨯10w2t
2
=
c1
23
2
2⨯10ϕw2
2
=
275
2
2
3
2⨯0.97⨯10
205
3
2
=40.187 KJ/Kg
∆hb=
2⨯10
3
=
2⨯10ψ
3
2
=
2⨯10⨯0.94
124
23
2
=23.78 KJ/Kg
∆hb=∆hb-
∆hb
w1
23
2⨯10
=
=23.78-
2⨯10
=16.1 KJ/Kg
Ωm=
16.116.1+40.18
∆hb+∆hn
=0.29
6.已知喷嘴前蒸汽压力p0=2.8MPa，温度t0=400oC；喷嘴后蒸汽压力p1=1.95MPa，温度t1=350oC，喷嘴出气角а
1=140，动叶后蒸汽压力
p2=1.85MPa，温度t2=345C，级的平均直径dm=1.3m，汽轮机转速n=3000r\min，假设蒸
汽初速c0可忽略不计，下一级利用率为0.5，动叶出口气流角β2=β1 -3o， （1） 计算喷嘴速度系数和动叶速度系数； （2） 计算并画出动叶进出口速度三角形； （3） 计算该级的轮周效率；
7.已知机组某中间级级前蒸汽压力p0=0.6MPa，温度t0=235oC，即后蒸汽压力p2=0.4MPa，初速度c=80m/s，反动度Ω=0.15，级的理想比焓降⊿h=88KJ/Kg，喷嘴出气角α1=11.22o，动叶出气角β2=18o，级的平均直径d=1.18m，转速n=3000r/min，喷嘴、动叶的速度系数均为0.97，该级蒸汽流量为296Kg/s。试求： （1）该机组是冲动时汽轮机还是反动式汽轮机； （2）通过计算画出该机的热力过程线； （3）该级的轮周功率；
（4）该机余速能量全部被下级利用的轮周效率；
8.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(α2=900),喷嘴和动叶速度系数分别为Φ=0.95，Ψ=0.88，汽轮机转速为3000转/分。 ⑴计算该级的平均反动度。
⑵计算轮周损失、轮周力、轮周功率和轮周效率（μ0=0，μ1=0.9）。 ⑶作出级的动叶进出口速度三角形，并在图中标出各参数。 ⑷作出该级的热力过程线并标出各量。 解：∆hn=
23
2
o
c1
2⨯10ϕw2
2
=
293
2
2
2⨯103⨯0.95w1
23
=47.56 KJ/Kg
∆hb=
2⨯103ψ
2
-
2⨯10
=
=
157
3
2
2
2⨯10⨯0.88
3.418
-
158
23
2⨯10
=3.418KJ/Kg
（1）Ωm=
∆hb∆hn+∆hb
3.418+47.56
2
2
=0.07
（2）u=
w2-c2
22
=2
-62.5=144 m/s
2
α1=arccos
c1+u-w1
2c1u
2
=arccos
293
2
+144
2
-158
2
2⨯293⨯144
=160
β2=arcsin
c2w2
=arcsin
62.5157
=26
喷嘴损失为：δhn=∆hn(1-ϕ2)=47.56⨯(1-0.952)=4.64 KJ/Kg
动叶损失为：δhb=
w2t
2
2⨯103
c2
2
3
(1-ψ)=
2
178.42⨯10
23
(1-0.88)=3.59 KJ/Kg
2
余速损失为：δhc2=
2⨯10
=
62.5
23
2⨯10
=1.95 KJ/Kg
轮周损失为：δhn+δhb+δhc2=4.64+3.59+1.95=10.18 KJ/Kg 轮周力为：Fu=G(c1cosα1+c2cosα2)=30⨯(293cos16 （3）热力过程线为：
+62.5cos90
)=851N
P2
c2
h
10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 = 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? （5分） 2) 喷嘴出口蒸汽的实际焓？ （5分） 3) 该级的相对内效率？ （5分） 解：(1) c1t=
c1
=470.210.97
=484.75
m/s
ϕ
喷嘴损失：
∆hnξ
1484.75
=c(1-ϕ)=⋅221000
2
1t
2
1
2
(1-0.97)=6.94
2
kJ/kg
(2) ∆hc0=
*
c02
2
=1250J/kg=1.25kJ/kg
h0=h0+∆hc0=3369.3+1.25=3370.55
kJ/kg
h1t=h-
*0
12
c
21t
1484.75
=3370.55-⋅
21000
2
=3253kJ/kg
kJ/kg
喷嘴出口蒸汽的实际焓：
h1=h1t+∆hnξ=3253+6.94=3260
kJ/kg
(3) ∆ht*=ht*-h1t=3370.55-3253=117.55∆hi=
3600Pi
D1
=
3600⨯1227.247⨯1000∆hi∆ht
*
=94kJ/kg
94
=0.80
ηri=
级的相对内效率：
=
117.55
1. 说明汽轮机型号CB25-8.83/1.47/0.49的含义。
答：抽汽背压式汽轮机，额定功率25MW，初压8.83MPa，抽汽压力1.47MPa，背压0.49MPa。 2. 动叶速度系数和哪些因素有关？其中哪些因素影响最大？
答：与动叶片高度，进、出口角，动叶理想出口速度、叶型，反动度以及表面光洁度等因素有关，其中ℓb、Ωm和w2t影响最大。 3. 何谓轮周功率？
答：轮周功率即指周向力在动叶片上每秒所作的功。 4. 何谓轮周效率？
答：所谓轮周效率就是指一千克蒸汽通过汽轮机某级动叶片时所作的功与一千克蒸汽通过该级的理想焓降之比。
5. 停机后为什么要进行盘车？
答案要点：停机后盘车的目的是防止上下汽缸的温差引起轴弯曲，以便汽机随时可以启动，停机后由于热空气比较轻，上升引起转子和汽缸的上部温度高，下部温度低，转子的轴就向上弯曲，这时如不盘车，启动时就可发生动静部分摩擦，经测定停机后4－12小时轴弯曲度最大。 6. 简述核电汽轮机主要有哪些特点？
答：①蒸汽参数低 ②容积流量大 ③大多数级处于湿蒸汽区 ④单排汽口极限功率较小 ⑤甩负荷时容易超速
7. 提高核电站汽轮机单机功率的途径有哪些？
答：①增大排汽口通流能力 ②提高排汽压力或增大余速损失 ③采用半速汽轮机 ④采用给水回热加热
8. 节流调节有哪些优缺点？
答：节流调节汽轮机的优点为：结构简单、制造成本低、负荷变化时级前温度变化较小(与喷嘴调节相比),对负荷变动的适应性较好。另外，与喷嘴调节相比。节流调节汽轮机在满负荷时有更好的经济性，并且对大功率的汽轮机，若采用节流调节则避免了部分进汽损失。
节流调节的缺点是在部分负荷下工作时，由于节流损失使效率下降较多，经济性较差。 9. 核电站汽轮机为何大都采用节流调节？
答：①喷嘴调节的优点是在部分负荷时因节流损失较小而有较高的效率，而节流调节汽轮机在满负荷时既无节流损失又避免了部分进汽损失故效率高。核电厂主要带基本负荷运行，因而采用节流调节在经济性上更为有利；
②核电站汽轮机容积流量大，第一级叶片的高度大，弯曲应力较大，因此采用部分进汽困难，故不宜采用喷嘴调节。
10. 汽轮机调节系统的任务是什么？
答：①保证汽轮发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力； ②调整汽轮机的转速使它维持在规定的范围内。 11. 简述同步器的作用是什么？
答：(1) 在单机运行时，使用同步器可以保证机组在任何负荷下保持转速不变；
(2) 在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，调整电网频率，以维持电网周波稳定，这称为二次调频；
(3) 在机组并网前，用同步器可改变汽轮机的进汽量来调整汽轮机的转速，使发电机与电网同步并列。正由于有此用途，故称其为同步器。 12. DEH调节系统由哪五大部分组成？
答：DEH调节系统由固态电子控制器柜、操作系统、阀门伺服执行机构、EH供油系统及保安系统五大部分组成。
13. 汽轮机保护系统的功能是什么？
答：汽轮机保护系统的功能是：在汽轮机遇到调节系统失灵或其他事故时，能及时动作，迅速停机，避免设备损坏或事故扩大。
14. 电磁阀危急遮断系统有哪两种动作情况？ 答：电磁阀危急遮断系统有两种动作情况：
一种是超速防护系统OPC(Overspeed Protect Controller)。该系统动作时只关闭高调门和中调门，主汽门并不关闭，不造成汽轮机停机。
另一种是自动停机跳闸系统AST(Auto-Stop Trip)。当该系统动作时，所有汽门全部关闭,实现紧急停机。
AST危急遮断的项目有：①电超速；②轴承油压低；③EH油压低；④真空低；⑤轴向位移大；⑥手动跳闸。此外，系统还提供了一个可接受所有的外部遮断讯号的遥控遮断接口，以供现场选用。可选遥控遮断项目有：炉MFT、DEH失电、轴振动大、轴承瓦温高、差胀大、高压缸排汽温度高、高压缸排汽压力高、发变组保护动作、旁路不合理操作或故障等。
一、论述题
1. 什么是汽轮机的级，简述能量在纯冲动级中的转化过程。
答案要点：喷嘴和与其配合的动叶栅所构成的汽轮机的基本作功单元称为级。
具有一定压力和温度的蒸汽先在固定不动的喷嘴中膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，流速增加，此过程完成了热能到动能的转换。从喷嘴出来的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅中，受叶片作用，汽流改变速度及方向后排出。这样，汽流对叶片产生一作用力，推动叶轮转动作功，完成动能到机械能的转换。
2. 现代汽轮机如何改进结构设计，以提高机组的变负荷能力和运行安全性？
答：①设计思想先进的机组采用了窄而高的法兰，使汽缸接近圆筒形，减小了变负荷时法兰处的热应力；同时将法兰螺栓布置得靠近汽缸壁中心线，从而改善了螺栓的受力条件，设计中还将螺栓的节距取得较小，因而法兰螺栓的直径较小，容易被加热。这种设计思想还使法兰中分面的蒸汽严密性得以提高；
②在低压缸中，尽管其进出口蒸汽的压差很小但温降却并不小。为了分担低压缸中的巨大温压，改善低压缸的膨胀，使汽缸不致产生翘曲变形而影响动、静部分的间隙，大型机组的低压缸往往采用双层甚至三层缸结构。
③现代大容量汽轮机采用的下猫爪中分面支承方式，综合了下猫爪支承和上猫爪支承的优点，既可使受热膨胀后的汽缸与转子中心保持一致，又可减轻法兰螺栓的负担，同时安装检修也方便。 3. 压水堆核电厂二回路的蒸汽参数为何较低？/压水堆核电厂二回路为何采用低参数饱和蒸汽？
答案要点：压水堆核电厂二回路新蒸汽参数取决于一回路冷却剂温度。为了保证反应堆的安全稳定运行，不允许一回路冷却剂沸腾(过冷水)。即一回路冷却剂温度取决于一回路压力，而一回路压力应按照反应堆压力容器的计算极限压力选取。另外，核燃料芯块的锆合金Zr-4包壳与水的相容温度不超过350℃。况且，水的临界温度为374.15℃，因而一回路冷却剂温度提高有限。因此压水堆核电厂二回路的蒸汽参数不可能取高。/不足300℃的初温若选择过热蒸汽，则初压势必很低，作功能力差，且平均吸热温度低，循环热效率更低。因而只能采用饱和蒸汽。 4. 试述核电站汽轮机采用半速有哪些好处？
答案要点：
①提高了单机功率
在不增加动叶应力的情况下，汽轮机转速减半，理论上可以使极限功率提高三倍之多。但由
于半速汽轮机的转子、凝汽器、排汽管等的构造尺寸太大，制造工艺上难以实现，所以，实际半速汽轮机的叶片高度和级的平均直径约可增大50%，相应功率可提高一倍多一些；
②提高了汽轮机的可靠性
转速越低，离心应力就越小。因此，在相同材料时，其末级叶片的工作更为可靠。 由于叶片在湿蒸汽中侵蚀程度与轮周速度的二次方、三次方甚至四次方成正比。采用半转速，
可使叶片的抗侵蚀能力和可靠性大大提高。
另外，从叶片振动特性考虑，低速汽轮机的运行可靠性也更高。； ③提高了经济性
有关不同额定转速对汽轮机组效率影响的研究表明，虽然半速机组在高压部分带来一些附加
损失，但低压部分的效率将得到更多的提高。例如，对于400~600MW汽轮机组，采用半转速可使汽轮机的经济性提高0.8~1.1%。
5. 间接调速系统由哪些主要机构组成？并说明其基本工作原理。
答案要点：主要由转速感应机构、传动放大机构、配汽机构(执行机构)和反馈机构组成。 其基本工作原理如下：
当外界负荷变化时，由感应机构感受机组转速的变化，并输出相应的变化量(例如离心式调速器中滑环位移)，经传动放大机构放大后，一面带动配汽机构改变调节汽阀的开度，使进汽量作相应变化，改变汽轮机的功率，以满足外界负荷变化的需求；另一方面，在带动配汽机构动作的同时，通过反馈机构使传动放大机构复位，以保证调节过程稳定。
6. 图4-4为一最简单的一级放大间接调节系统。试以外界负荷减小使机组转速升高为例分析该调
速系统的工作过程。 答案要点：
当外界负荷减小使机组转速升高时，调速器滑环A向上移动，通过杠杆带动错油门滑阀上移，使压力油经错油门a窗口进入油动机的上腔，其下腔的油经错油门b窗口与回油管路相通。于是，油动机活塞在较大的压差作用下向下移动，关小调节汽门，减小进汽量，使机组功率与外界负荷相适应。在油动机活塞下移时，同时通过杠杆带动错油门滑阀向下移动。当滑阀恢复至居中位置时，压力油不再与油动机相通，活塞停止运动，此时，调节系统达到了新的平衡状态。
油动机活塞的运动是错油门滑阀位移引起的，而活塞位移反过来又影响错油门滑阀的位移，这种作用称为反馈，这里的反馈元件为杠杆。因为这种反馈是要抵消调速器对滑阀的作用的，故称为负反馈。如果没有这个负反馈，油动机将一直运动到死点，因而无法实现稳定调节。因此，负反馈是间接调节系统中必不可少的环节。 7. 什么是速度变动率？它对汽轮机运行有何影响？
答案要点：汽轮机由满负荷稳定减小到零负荷时，转速改变的数值与额定转速之比的百分数称为速度变动率或速度不等率δ，即： δ=(nmax-nmin)n0⨯100%
当δ过小时，曲线太平坦，容易造成负荷摆动。
δ过大，单机运行时，负荷变化时速度的改变量偏大；且甩负荷时超调量变大，可能导致超速保险装置动作，影响机组运行。
对并列运行的机组，当外界负荷变化时，速度变动率小的机组，负荷变动百分数大；
而速度变
动率大的机组，负荷变化百分数小。
8. 什么是一次调频与二次调频，它们的特点和关系怎样？
答案要点：由调速系统自动根据速度变动率的大小来控制机组负荷的增减，以减小电网频率变化幅度的方式，称为一次调频。
用同步器改变并网运行汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，以调整电网频率维持电网周波稳定的方式，称为二次调频。
(1)一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，而二次调频要靠同步器人为地进行； (2)并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不可能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度；
(3)一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来维持电网周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后，一次调频作用便消失。