汽轮机原理及运行思考题答案(2)

2019-01-07 17:17

轮的两侧形成涡流运动。为克服摩擦阻力和涡流所消耗的能量称为叶轮摩擦损失。

(7)部分进汽损失:它由鼓风损失和斥汽损失两部分组成。在没有布置喷嘴叶栅的弧段处,蒸汽对动叶栅不产生推动力,而需动叶栅带动蒸汽旋转,从而损耗一部分能量;另外动叶两侧面也与弧段内的呆滞蒸汽产生摩擦损失,这些损失称为鼓风损失。当不进汽的动叶流道进入布置喷嘴叶栅的弧段时,由喷嘴叶栅喷出的高速汽流要推动残存在动叶流道内的呆滞汽体,将损耗一部分动能。此外,由于叶轮高速旋转和压力差的作用,在喷嘴组出口末端的轴向间隙会产生漏汽,而在喷嘴组出口起始端将出现吸汽现象,使间隙中的低速蒸汽进入动叶流道,扰乱主流,形成损失,这些损失称为斥汽损失。 (8)漏汽损失:汽轮机的级由静止部分和转动部分组成,动静部分之间必须留有间隙,而在间隙的前后存在有一定的压差时,会产生漏汽,使参加作功的蒸汽量减少,造成损失,这部分能量损失称为漏汽损失。

(9)湿汽损失:在湿蒸汽区工作的级,将产生湿汽损失。其原因是:湿蒸汽中的小水滴,因其质量比蒸汽的质量大,所获得的速度比蒸汽的速度小,故当蒸汽带动水滴运动时,造成两者之间的碰撞和摩擦,损耗一部分蒸汽动能;在湿蒸汽进入动叶栅时,由于水滴的运动速度较小,在相同的圆周速度下,水滴进入动叶的方向角与动叶栅进口几何角相差很大,使水滴撞击在动叶片的背弧上,对动叶栅产生制动作用,阻止叶轮的旋转,为克服水滴的制动作用力,将损耗一部

分轮周功;当水滴撞击在动叶片的背弧上时,水滴就四处飞溅,扰乱主流,进一步加大水滴与蒸汽之间的摩擦,又损耗一部分蒸汽动能。以上这些损失称为湿汽损失。 7.

什么是汽轮机的相对内效率?什么是级的轮周效率?影响

级的轮周效率的因素有哪些?

解答:蒸汽在汽轮机内的有效焓降与其在汽轮机内的理想焓降的比值称为汽轮机的相对内效率。

一公斤蒸汽在级内转换的轮周功和其参与能量转换的理想能量之比称为轮周效率。

影响轮周效率的主要因素是速度系数φ和ψ,以及余速损失系数,其中余速损失系数的变化范围最大。余速损失的大小取决于动叶出口绝对速度。余速损失和余速损失系数最小时,级具有最高的轮周效率。 8.

什么叫余速利用?余速在什么情况下可被全部利用?

解答:蒸汽从上一级动叶栅流出所携带的动能,进入下一级参加能量转换,称为余速利用。如果相邻两级的直径相近,均为全周进汽,级间无回热抽汽,且在下一级进口又无撞击损失,则上一级的余速就可全部被下一级利用,否则只能部分被利用。当上一级的余速被利用的份额较小时,视为余速不能被利用。 9.

什么是多级汽轮机的重热现象?由于多级汽轮机内存在重

热现象,可以从损失中回收一部分可用能量,是否可以说重热系数愈大愈好?

解答:蒸汽在多级汽轮机内进行能量转换时,所有的内部损失都

因为摩擦而转变为热量,在绝热条件下被蒸汽吸收,使各级的排汽焓和排汽温度相应增加,下一级的热力过程线向右偏移。此时在下一级的前后蒸汽压力不变的条件下,其级内蒸汽的理想焓降相应增加,这种现象称重热现象。

重热是多级汽轮机所特有的现象。重热现象实质上是从损失中回收部分能量,而在后面各级内继续进行能量转换,故其可以提高多级汽轮机的效率。因汽轮机内部损失愈大、级数愈多,重热系数愈大,故不能说重热系数愈大愈好。 10.

渐缩喷嘴和缩放喷嘴的变工况特性有何差别?

解答:缩放喷嘴与渐缩喷嘴的本质区别,是它的临界截面与出口截面不同,且缩放喷嘴设计工况下背压低于临界压力、出口汽流速度大于音速,而在最小截面处理想速度等于音速。缩放喷嘴的变工况与渐缩喷嘴的差别是:当出口压力大于设计工况下背压时,在喷嘴出口截面或喷嘴渐扩部分将产生冲波,速度系数大大降低。另外,对应临界流量的压力比小于临界压力比。 11.

为什么可以利用研究喷嘴变工况特性的结果分析动叶栅

变工况特性?

解答:动叶栅为渐缩流道,压力比都用滞止压力比,渐缩喷嘴蒸汽参数与流量的特性完全可适用于动叶栅,所不同的是研究动叶栅变工况时,应使用相对速度w。

12. 弗留盖尔公式中各符号代表什么意义?该公式在什么条件下可以简化,简化为什么形式?

解答:弗留盖尔公式为:

G1G0?p01?pz1p?p202z22T0T01

式中 p0、pz、T0、G0 ——工况变化前级组前后蒸汽压力、级组前蒸汽绝对温度和蒸汽流量;

p01、pz1、T01、G01——工况变化后级组前后蒸汽压力、级组前蒸汽绝对温度和蒸汽流量。

当pz<0.1p0时,pz的变化对级组蒸汽流量影响很小;级组中有一级叶栅在工况变化前后均为临界时,pz的变化对级组蒸汽流量不产生影响,故上式可简化为:

G1G0?p01p0T0T01

当级组前蒸汽温度变化不大时,可进一步简化为:

G1G0?p01?pz1p0?pz2222或

G1G0?p01p0

13. 弗留盖尔公式应用的条件有哪些?

解答:弗留盖尔公式的应用条件是:要求级组内的级数较多;各级流量相等;变工况时各级通流面积不变;如果级组中某一级后有抽汽,只要抽汽量随进汽量的变化而按比例变化,各级蒸汽流量按比例变化的条件下,弗留盖尔公式仍然成立。

14. 采用喷嘴调节的汽轮机进汽量减小时,各类级的理想焓降如何变化?反动度、速度比、级效率如何变化?

解答:当汽轮机的工况变化时,按各级在工况变化时的特点通常级分为调节级、中间级和末级组三类。

(1)中间级:在工况变化时,压力比不变是中间级的特点。汽

轮机级的理想焓降是级前温度和级的压力比的函数,在工况变化范围不大时,中间级的级前蒸汽温度基本不变。此时级内蒸汽的理想焓降不变,级的速度比和反动度也不变,故级效率不变。随着工况变化范围增大,压力最低的中间级前蒸汽温度开始变化,并逐渐向前推移。当流量减小,级前蒸汽温度降低,中间级的理想焓降减小,其速度比和反动度相应增大。由于设计工况级的速度比为最佳值,级内效率最高,当速度比偏离最佳值时,级内效率降低。而且速度比偏离最佳值愈远,级内效率愈低。

(2)末级组:其特点是级前蒸汽压力与其流量的关系不能简化为正比关系,且级组内级数较少。由于在工况变化流量下降时,汽轮机的排汽压力变化不大,级前压力减小较多。且变工况前级组前后的压力差越大,级前压力降低的多,级后压力降低的少。此时级的压力比增大,级内理想焓降减小,而且末级的压力比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。

15. 主蒸汽压力变化,对机组安全经济运行有何影响?


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