模拟试题一
一、单项选择题（每题2分，共20分）
1．火力发电厂汽轮机的主要任务是：（B ）
A. 将热能转化成电能 B. 将热能转化成机械能
C. 将电能转化成机械能 D. 将机械能转化成电能
2．具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时 （C ）
A. 压力下降，速度下降 B. 压力上升，速度下降
C. 压力下降，速度上升 D. 压力上升，速度上升
3．汽轮机的级中做功能力最大的级为：（C ）
A. 纯冲动级 B. 带反动度的冲动级
C. 复速级 D. 反动级
4．汽轮机除级内各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？（D ）
A. 湿汽损失 B. 隔板漏汽损失
C. 叶顶漏汽损失 D. 轴封漏汽损失
5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D ）。
A. 余速利用系数降低 B. 级内损失增大
C. 进排汽损失增大 D. 重热系数降低
6．正常运行时，关于凝汽器内真空的形成，判断下列四个答案中哪一个是正确答案？（B ）
A. 抽气器抽成的
B. 蒸汽在较低的温度下凝结形成的
C. 凝结水泵将水从凝汽器内抽出形成的
D. 汽轮机的末级叶片比较长，蒸汽膨胀得比较充分形成的。
7．并列运行的机组，同步器的作用是（C ）
A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压
C. 改变汽轮机功率 D. 减小机组振动
8．已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg，该级的反动度为0.187，则喷嘴出口的理想汽流速度为（D ）
A. 8 m/s B. 122 m/s
C. 161 m/s D. 255 m/s
9．关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：（C ）
A ．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关
B ．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关
C ．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关
D. 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关
10．当各种条件相同时，冲动式汽轮机与反动式汽轮机的级数比约为：（C ）
A. 2 B. 1
C. 1/2 D. 1/4
二、填空题（每题2分，共20分）
1．叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。
2．在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200 kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230 kJ/kg ，则重热系数为 2.5% 。
3．背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大 ，反动度 降低 。
4．汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为 相对效率 以整个循环中加给1kg 蒸汽的热量为基准来衡量的效率为 绝对效率 。
5．喷射式抽汽器由于采用的工质不同，又分为 射汽抽汽器 和 射水抽汽器 两种。
6．汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失 少 ，效率 高 。
三、分析计算题
1．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c 0 = 50 m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c 1 = 470.21 m/s，速度系数ϕ= 0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为P i = 1227.2 kW，流量D 1 = 47 T/h，求：（15分）
（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？
c 1t =
解：(1) c 1ϕ=470. 21=484. 75m /s 0. 97 121484. 752
2=c 1t (1-ϕ) =⋅(1-0. 972) =6. 94kJ /kg 221000 喷嘴损失：∆h n ξ
2c 0∆h c 0==1250J /kg =1. 25kJ /kg 2(2)
*h 0=h 0+∆h c 0=3369. 3+1. 25=3370. 55kJ /kg
喷嘴出口蒸汽的实际焓：121484. 752h 1t =h -c 1t =3370. 55-⋅=3253kJ /kg 221000 h 1=h 1t +∆h n ξ=3253+6. 94=3260kJ /kg *0
**∆h =h -h 1t =3370. 55-3253=117. 55kJ /kg t t (3)
3600P i 3600⨯1227. 2==94kJ /kg D 147⨯1000 ∆h i 94ηri =*==0. 80117. 55∆h t 级的相对内效率： ∆h i =
2．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ϕ= 0.96，动叶速度系数ψ= 0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角α1 = 15°，动叶出口角β2 =β1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：（15分）
（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) ∆h t =84. 3 kJ/kg，∆h c 0=1. 8 kJ/kg，Ωm =0. 04，u = 171.8 m/s
∆h t *=∆h t +∆h c 0=84. 3+1. 8=86. 1 kJ/kg
c 1=ϕ2(1-Ωm ) ∆h t *=390. 5
喷嘴出口相对速度: m/s m/s w 1=c 12+u 2-2uc 1cos α1=228. 9
β1=arcsin ⎛c 1sin α1⎫0⎪=26. 2⎪⎝w 1⎭
m/s (2) 动叶出口相对速度:
轮周功率: w 2=ψ2Ωm ∆h t *+w 12=243. 200β=β-3=23. 221(3)
P u =G ⋅u (w 1cos β1+w 2cos β2)
=4. 8⨯171. 8⨯228. 9cos 26. 20+224. 7cos 23. 20/1000=339. 66kW
3．汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？（10分）
答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。
各类级的特点：
（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p 1 = p2；∆h b =0；Ωm =0。
（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p 1 > p2；∆h n ≈∆h b ≈0.5∆h t ；Ωm =0.5。
（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p 1 > p2；∆h n >∆h b >0；Ωm =0.05～0.35。
（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。
4．轴封系统的作用是什么？（10分）
答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。
(2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气；
(3) 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；
(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。
5．何种工况为调节级的最危险工况，为什么？（10分）
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。
I 当只有在上述情况下，不仅⊿h t 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。模拟试题二
一、单项选择题（每题2分，共20分）
1．蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是（C ）。
A. 轴向力 B. 径向力
C. 周向力 D. 蒸汽压差
2．汽轮机级采用部分进汽度的原因是（B ）
A. 叶片太长 B. 叶片太短
C. 存在鼓风损失 D. 存在斥汽损失
3．汽轮机的外部损失主要有（D ）。
A. 排汽阻力损失 B. 机械损失
C. 进汽节流损失 D. 轴封漏汽损失
4．若汽轮机的余速利用系数增大，则该机（D ）增大。
A. 整机循环效率 B. 整机理想焓降
C. 重热系数增大 D. 整机相对内效率
5．下列哪个因素是决定凝汽设备循环水温升的主要因素。（A ）
A. 循环水量 B. 凝汽器的水阻
C. 凝汽器的汽阻 D. 冷却水管的排列方式 ()
6．汽轮机正常运行时，调节系统控制：（C ）
A. 汽轮机自动主汽门 B. 同步器
C. 汽轮机调节汽门 D. 调速器
7．假设喷嘴前的蒸汽滞止焓为3350 kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为3304.4 kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为（A ）
A. 9.5 m/s B. 81.3 m/s
C. 81.9 m/s D. 320 m/s
8．在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率ηu （A ）
A. 增大 B. 降低
C. 不变 D. 无法确定
9．降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？（D ）
A. 加隔板汽封
B. 减小轴向间隙
C. 选择合适的反动度
D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置
10．下列哪些指标可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？（A ）
A. 热耗率 B. 汽耗率
C. 发电机效率 D. 机械效率
二、填空题（每题2分，共20分）
1．汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。
2．汽轮机机械效率的表达式为 ηm = pe /pi 。
3．轮周损失包括： 喷嘴损失 、 动叶损失 、 余速损失 。
4．考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是 增大末级叶片轴向排气面积 。
5．滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力 滑动 ，主汽温度 基本不变 。
6．汽轮机调节系统速度变动率的表达式为δ=(n max -n min n 0⨯100%。
三、分析计算题
1．某级蒸汽的理想焓降为Δh t = 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α1 =18°，反动度为Ωm = 0.2，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为d m = 1080 mm ，转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数ϕ = 0.95，动叶的速度系数ψ = 0.94，求：（15分）
(1)动叶出口汽流的绝对速度c 2
(2)动叶出口汽流的方向角α2
(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。 2c 0∆h =∆h t +2=76 + 0.5×702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg 解：*t
c 1=ϕc 1t =ϕ2(1-Ωm ) ∆h t *=0. 95⨯2⨯(1-0. 2) ⨯78. 45⨯1000=336.57 m/s u =π⋅d m n
60=3. 14⨯1. 08⨯3000=60169.56 m/s
182.97 m/s w 1=c 12+u 2-2c 1u cos α1=336. 572+169. 562-2⨯336. 57⨯169. 56⨯cos 180=
⎛c 1sin α1⎫⎛336. 57⨯sin 180⎫0⎪ ⎪β1=arcsin =arcsin =34. 64 ⎪ w ⎪182. 97⎝⎭1⎝⎭
0β2=β1-6=34. 64-6=28.64o
∆h b =Ωm ∆h t *=0.2×78.45=15.69 kJ/kg
w 2=ψ2∆h b +w 12=0. 942⨯15. 69⨯1000+182. 972
=239.39 m/s
121.69 m/s c 2=w 22+u 2-2w 2u cos β2=239. 392+169. 562-2⨯239. 39⨯169. 56⨯cos 28. 640=
α2=arcsin ⎛w 2sin β2⎫⎛239. 39⨯sin 28. 64⎫⎪=arcsin ⎪=⎪c 2121. 69⎝⎭⎝⎭
70.54°
c
2．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d m =1. 6m ，动叶高度l b =370mm ，叶轮轮毂直径d =0. 6m ，轴端轴封直径d l =0. 42m ，喷嘴后的蒸汽压力p 1=0. 007MPa ，动叶后的蒸汽压力p 2=0. 0046MPa 。根据级的计算，已知其速度三角形为：c 1=360m/s，α1=20︒，β1=51︒，w 1=158m/s，β2=α1+10︒，w 2=327m/s。（15分）
解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：
F Z 1=G (w 1⋅sin β1-w 2⋅sin β2) +π⋅d b ⋅l b ⋅e ⋅(p 1-p 2)
=4074（N ）
（2) 作用在叶轮轮面上的作用力（近似69. 5⨯(158⨯sin 51︒-327⋅sin 30︒) +π⋅1. 6⋅0. 37⨯(0. 007-0. 0046) ⨯10 = p d =p 1）：
F Z 2=π
4[(d b -l b ) 2-d 2](p 1-p 2)
π
=4
=2173（N ）
（3) 蒸汽作用在轴封上的作用力： [(1. 6-0. 37) 2-0. 62]⨯(0. 007-0. 0046) ⨯106
F Z 3=-
=-
π4(d 2-d l 2) ⨯0. 0046⨯106π4 （N ） (0. 62-0. 422) ⨯0. 0046⨯106=-663. 3
故总的轴向推力为：F Z =F Z 1+F Z 2+F Z 3=4074+2173-663. 3=5584（N ）
3．什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？（10分）
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=cos α1；反动级(χ1)OP=cos α1；在圆周速度相同的情况下， 2
⎛⎫ ⎪c a 1⎛u ⎫1 u ⎪ ⎪=纯冲动级△h t == ⎪12 ⎪22⎝χa ⎭ cos α1⎪⎝2⎭222
2c a 1⎛u ⎫1⎛u ⎫1⎛u ⎫⎪ ⎪ =2⨯=2⨯反动级△h t == c ⎪ cos α⎪⎪ ⎪χ2222 1⎭⎝1⎭⎝⎝a ⎭222
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。
4．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？（10分）
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）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。
5．为什么采用多级汽轮机能提高效率？（10分）
答：多级汽轮机效率大大提高。主要因为：
（1）循环热效率提高。多级汽轮机可采用较高的初参数和较低的终参数，并可采用给水回热和再热等手段，使循环热效率提高。
（2）相对内效率提高。
a) 多级汽轮机可使各级都设计在最佳速比附近工作，各级相对内效率都较高；
b) 在一定条件下，各级余速可部分或全部利用，使相对内效率提高；
c) 多级汽轮机所具有的重热现象也使整机的相对内效率提高。
模拟试题一
一、单项选择题（每题2分，共20分）
1．火力发电厂汽轮机的主要任务是：（B ）
A. 将热能转化成电能 B. 将热能转化成机械能
C. 将电能转化成机械能 D. 将机械能转化成电能
2．具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀时 （C ）
A. 压力下降，速度下降 B. 压力上升，速度下降
C. 压力下降，速度上升 D. 压力上升，速度上升
3．汽轮机的级中做功能力最大的级为：（C ）
A. 纯冲动级 B. 带反动度的冲动级
C. 复速级 D. 反动级
4．汽轮机除级内各项损失外，还可能发生下列哪些项损失？（D ）
A. 湿汽损失 B. 隔板漏汽损失
C. 叶顶漏汽损失 D. 轴封漏汽损失
5．多级汽轮机相对内效率降低的不可能原因是（D ）。
A. 余速利用系数降低 B. 级内损失增大
C. 进排汽损失增大 D. 重热系数降低
6．正常运行时，关于凝汽器内真空的形成，判断下列四个答案中哪一个是正确答案？（B ）
A. 抽气器抽成的
B. 蒸汽在较低的温度下凝结形成的
C. 凝结水泵将水从凝汽器内抽出形成的
D. 汽轮机的末级叶片比较长，蒸汽膨胀得比较充分形成的。
7．并列运行的机组，同步器的作用是（C ）
A. 改变机组的转速 B. 改变调节系统油压
C. 改变汽轮机功率 D. 减小机组振动
8．已知蒸汽在汽轮机某级的滞止理想焓降为40 kJ/kg，该级的反动度为0.187，则喷嘴出口的理想汽流速度为（D ）
A. 8 m/s B. 122 m/s
C. 161 m/s D. 255 m/s
9．关于喷嘴临界流量，在喷嘴出口面积一定的情况下，请判断下列说法哪个正确：（C ）
A ．喷嘴临界流量只与喷嘴初参数有关
B ．喷嘴临界流量只与喷嘴终参数有关
C ．喷嘴临界流量与喷嘴压力比有关
D. 喷嘴临界流量既与喷嘴初参数有关，也与喷嘴终参数有关
10．当各种条件相同时，冲动式汽轮机与反动式汽轮机的级数比约为：（C ）
A. 2 B. 1
C. 1/2 D. 1/4
二、填空题（每题2分，共20分）
1．叶轮上开平衡孔可以起到 减小轴向推力 的作用。
2．在多级汽轮机中，全机理想比焓降为1200 kJ/kg，各级的理想焓降之和为1230 kJ/kg ，则重热系数为 2.5% 。
3．背压式汽轮机非调节级，流量增大，级的理想比焓降 增大 ，反动度 降低 。
4．汽轮发电机组中，以全机理想比焓降为基础来衡量设备完善程度的效率为 相对效率 以整个循环中加给1kg 蒸汽的热量为基准来衡量的效率为 绝对效率 。
5．喷射式抽汽器由于采用的工质不同，又分为 射汽抽汽器 和 射水抽汽器 两种。
6．汽轮机定压运行时喷嘴配汽与节流配汽相比，节流损失 少 ，效率 高 。
三、分析计算题
1．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c 0 = 50 m/s，喷嘴出口蒸汽的实际速度为c 1 = 470.21 m/s，速度系数ϕ= 0.97，本级的余速未被下一级利用，该级内功率为P i = 1227.2 kW，流量D 1 = 47 T/h，求：（15分）
（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？
c 1t =
解：(1) c 1ϕ=470. 21=484. 75m /s 0. 97 121484. 752
2=c 1t (1-ϕ) =⋅(1-0. 972) =6. 94kJ /kg 221000 喷嘴损失：∆h n ξ
2c 0∆h c 0==1250J /kg =1. 25kJ /kg 2(2)
*h 0=h 0+∆h c 0=3369. 3+1. 25=3370. 55kJ /kg
喷嘴出口蒸汽的实际焓：121484. 752h 1t =h -c 1t =3370. 55-⋅=3253kJ /kg 221000 h 1=h 1t +∆h n ξ=3253+6. 94=3260kJ /kg *0
**∆h =h -h 1t =3370. 55-3253=117. 55kJ /kg t t (3)
3600P i 3600⨯1227. 2==94kJ /kg D 147⨯1000 ∆h i 94ηri =*==0. 80117. 55∆h t 级的相对内效率： ∆h i =
2．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ϕ= 0.96，动叶速度系数ψ= 0.96，圆周速度为171.8 m/s，喷嘴出口角α1 = 15°，动叶出口角β2 =β1－3°，蒸汽流量G = 4.8 kg/s。求：（15分）
（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) ∆h t =84. 3 kJ/kg，∆h c 0=1. 8 kJ/kg，Ωm =0. 04，u = 171.8 m/s
∆h t *=∆h t +∆h c 0=84. 3+1. 8=86. 1 kJ/kg
c 1=ϕ2(1-Ωm ) ∆h t *=390. 5
喷嘴出口相对速度: m/s m/s w 1=c 12+u 2-2uc 1cos α1=228. 9
β1=arcsin ⎛c 1sin α1⎫0⎪=26. 2⎪⎝w 1⎭
m/s (2) 动叶出口相对速度:
轮周功率: w 2=ψ2Ωm ∆h t *+w 12=243. 200β=β-3=23. 221(3)
P u =G ⋅u (w 1cos β1+w 2cos β2)
=4. 8⨯171. 8⨯228. 9cos 26. 20+224. 7cos 23. 20/1000=339. 66kW
3．汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？（10分）
答：根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。
各类级的特点：
（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。它仅利用冲击力来作功。在这种级中：p 1 = p2；∆h b =0；Ωm =0。
（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。在这种级中：p 1 > p2；∆h n ≈∆h b ≈0.5∆h t ；Ωm =0.5。
（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。在这种级中：p 1 > p2；∆h n >∆h b >0；Ωm =0.05～0.35。
（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。
4．轴封系统的作用是什么？（10分）
答：(1) 利用轴封漏汽加热给水或到低压处作功。
(2) 防止蒸汽自汽封处漏入大气；
(3) 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；
(4) 防止空气漏入汽轮机真空部分。
5．何种工况为调节级的最危险工况，为什么？（10分）
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。
I 当只有在上述情况下，不仅⊿h t 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。模拟试题二
一、单项选择题（每题2分，共20分）
1．蒸汽流动过程中，能够推动叶轮旋转对外做功的有效力是（C ）。
A. 轴向力 B. 径向力
C. 周向力 D. 蒸汽压差
2．汽轮机级采用部分进汽度的原因是（B ）
A. 叶片太长 B. 叶片太短
C. 存在鼓风损失 D. 存在斥汽损失
3．汽轮机的外部损失主要有（D ）。
A. 排汽阻力损失 B. 机械损失
C. 进汽节流损失 D. 轴封漏汽损失
4．若汽轮机的余速利用系数增大，则该机（D ）增大。
A. 整机循环效率 B. 整机理想焓降
C. 重热系数增大 D. 整机相对内效率
5．下列哪个因素是决定凝汽设备循环水温升的主要因素。（A ）
A. 循环水量 B. 凝汽器的水阻
C. 凝汽器的汽阻 D. 冷却水管的排列方式 ()
6．汽轮机正常运行时，调节系统控制：（C ）
A. 汽轮机自动主汽门 B. 同步器
C. 汽轮机调节汽门 D. 调速器
7．假设喷嘴前的蒸汽滞止焓为3350 kJ/kg，喷嘴出口蒸汽理想比焓值为3304.4 kJ/kg，则喷嘴实际出口速度为（A ）
A. 9.5 m/s B. 81.3 m/s
C. 81.9 m/s D. 320 m/s
8．在其他条件不变的情况下，余速利用系数增加，级的轮周效率ηu （A ）
A. 增大 B. 降低
C. 不变 D. 无法确定
9．降低部分进汽损失，可以采取下列哪个措施？（D ）
A. 加隔板汽封
B. 减小轴向间隙
C. 选择合适的反动度
D. 在非工作段的动叶两侧加装护罩装置
10．下列哪些指标可以用来评价不同类型汽轮发电机组的经济性？（A ）
A. 热耗率 B. 汽耗率
C. 发电机效率 D. 机械效率
二、填空题（每题2分，共20分）
1．汽轮机的外部损失主要有 机械损失 和 轴封损失 。
2．汽轮机机械效率的表达式为 ηm = pe /pi 。
3．轮周损失包括： 喷嘴损失 、 动叶损失 、 余速损失 。
4．考虑整个机组的经济性，提高单机极限功率的主要途径是 增大末级叶片轴向排气面积 。
5．滑压运行方式是指当机组复合变化时，主汽压力 滑动 ，主汽温度 基本不变 。
6．汽轮机调节系统速度变动率的表达式为δ=(n max -n min n 0⨯100%。
三、分析计算题
1．某级蒸汽的理想焓降为Δh t = 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α1 =18°，反动度为Ωm = 0.2，动叶出汽角β2 = β1－6°，动叶的平均直径为d m = 1080 mm ，转速n = 3000 r/min，喷嘴的速度系数ϕ = 0.95，动叶的速度系数ψ = 0.94，求：（15分）
(1)动叶出口汽流的绝对速度c 2
(2)动叶出口汽流的方向角α2
(3)绘出动叶进出口蒸汽的速度三角形。 2c 0∆h =∆h t +2=76 + 0.5×702/1000 = 76 + 2.45 = 78.45 kJ/kg 解：*t
c 1=ϕc 1t =ϕ2(1-Ωm ) ∆h t *=0. 95⨯2⨯(1-0. 2) ⨯78. 45⨯1000=336.57 m/s u =π⋅d m n
60=3. 14⨯1. 08⨯3000=60169.56 m/s
182.97 m/s w 1=c 12+u 2-2c 1u cos α1=336. 572+169. 562-2⨯336. 57⨯169. 56⨯cos 180=
⎛c 1sin α1⎫⎛336. 57⨯sin 180⎫0⎪ ⎪β1=arcsin =arcsin =34. 64 ⎪ w ⎪182. 97⎝⎭1⎝⎭
0β2=β1-6=34. 64-6=28.64o
∆h b =Ωm ∆h t *=0.2×78.45=15.69 kJ/kg
w 2=ψ2∆h b +w 12=0. 942⨯15. 69⨯1000+182. 972
=239.39 m/s
121.69 m/s c 2=w 22+u 2-2w 2u cos β2=239. 392+169. 562-2⨯239. 39⨯169. 56⨯cos 28. 640=
α2=arcsin ⎛w 2sin β2⎫⎛239. 39⨯sin 28. 64⎫⎪=arcsin ⎪=⎪c 2121. 69⎝⎭⎝⎭
70.54°
c
2．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d m =1. 6m ，动叶高度l b =370mm ，叶轮轮毂直径d =0. 6m ，轴端轴封直径d l =0. 42m ，喷嘴后的蒸汽压力p 1=0. 007MPa ，动叶后的蒸汽压力p 2=0. 0046MPa 。根据级的计算，已知其速度三角形为：c 1=360m/s，α1=20︒，β1=51︒，w 1=158m/s，β2=α1+10︒，w 2=327m/s。（15分）
解：（1）蒸汽作用在动叶上的轴向推力：
F Z 1=G (w 1⋅sin β1-w 2⋅sin β2) +π⋅d b ⋅l b ⋅e ⋅(p 1-p 2)
=4074（N ）
（2) 作用在叶轮轮面上的作用力（近似69. 5⨯(158⨯sin 51︒-327⋅sin 30︒) +π⋅1. 6⋅0. 37⨯(0. 007-0. 0046) ⨯10 = p d =p 1）：
F Z 2=π
4[(d b -l b ) 2-d 2](p 1-p 2)
π
=4
=2173（N ）
（3) 蒸汽作用在轴封上的作用力： [(1. 6-0. 37) 2-0. 62]⨯(0. 007-0. 0046) ⨯106
F Z 3=-
=-
π4(d 2-d l 2) ⨯0. 0046⨯106π4 （N ） (0. 62-0. 422) ⨯0. 0046⨯106=-663. 3
故总的轴向推力为：F Z =F Z 1+F Z 2+F Z 3=4074+2173-663. 3=5584（N ）
3．什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？（10分）
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=cos α1；反动级(χ1)OP=cos α1；在圆周速度相同的情况下， 2
⎛⎫ ⎪c a 1⎛u ⎫1 u ⎪ ⎪=纯冲动级△h t == ⎪12 ⎪22⎝χa ⎭ cos α1⎪⎝2⎭222
2c a 1⎛u ⎫1⎛u ⎫1⎛u ⎫⎪ ⎪ =2⨯=2⨯反动级△h t == c ⎪ cos α⎪⎪ ⎪χ2222 1⎭⎝1⎭⎝⎝a ⎭222
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。
4．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？（10分）
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）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。
5．为什么采用多级汽轮机能提高效率？（10分）
答：多级汽轮机效率大大提高。主要因为：
（1）循环热效率提高。多级汽轮机可采用较高的初参数和较低的终参数，并可采用给水回热和再热等手段，使循环热效率提高。
（2）相对内效率提高。
a) 多级汽轮机可使各级都设计在最佳速比附近工作，各级相对内效率都较高；
b) 在一定条件下，各级余速可部分或全部利用，使相对内效率提高；
c) 多级汽轮机所具有的重热现象也使整机的相对内效率提高。