1、汽輪機技術問答第一章 熱工基礎知識1.什么叫熱機 ? 答 :將熱能轉變成機械能的設備,統稱為熱機 .如 :汽輪機、蒸汽機、燃氣輪機等都屬于熱機。2.什么叫工質 ?答 :在熱機中 ,熱能轉變為機械能必須借助于某種工作物質,依靠它在熱機中的狀態變化(如膨脹 ) 而獲得功 ,這種工作物質叫“工質” 。為了在工質中膨脹中獲得較多的功,工質應具有良好的膨脹性 ,在熱機的不斷的工作中 ,為了使工質方便的流入與排出 ,還要求工質具有良好的流動性。因此 ,在物質的三態中 ,氣體最適于作為工質 ,目前火力發電廠主要以水蒸氣作為工質。3. 什么叫物質的三態 ?答 :自然界存在的物質有三種狀態,即固態、液態、氣態

2、,這三種狀態叫做物質的三態。每一種物質隨著外界條件的變化 ,它本身的狀態也在發生變化。比如,水是液體加熱時 ,它的溫度升高 ,可變成氣態 ,即水蒸氣 ;反過來 ,如將水冷卻 ,它的溫度下降 ,又可以變為固體 - 冰。在熱力原動機中 ,都是用氣體來推動機件工作的,如汽輪機用的是水蒸汽,燃氣輪機用的是燃氣等。 所以了解氣體的性質是很重要的。4. 什么是工質的狀態參數 ?常用的狀態參數有幾個 ?基本狀態參數有幾個 ? 答:凡是能夠表示工質狀態特性的物理量就叫做狀態參數。常用的狀態參數有六個 ,即 :溫度、壓力、比容、內能、焓和熵。 基本狀態參數有溫度、壓力、比容 ,這三個參數可以直接測得,它們是最早

3、被確定的具有簡單物理意義的三個狀態參數。5. 什么是溫度 ?它有幾種表示方法 ? 答:溫度是表明物體冷熱程度的度量。測量溫度有二種標準(又稱溫標 ) 。測量溫度的標尺稱溫標。常用的有百度溫標和絕對溫標。(1). 百度溫標又稱攝氏溫標。 規定在標準大氣壓下純水的冰點的 0度,沸點為 100度,在 0度與 100度之 間分成100個格,每格為1度，這種這種溫標攝氏溫標，用“ C”表示度，用“ t ”表示度數。(2). 絕對溫標又稱開氏溫標。以攝氏零下 273 度作為 0 度, 以攝氏溫度的度來劃分的溫標稱為“絕對溫標”。這是熱工學上采用的一種溫度表示方法，用“ K”表示度，用“ T”表示度數絕對溫

4、標與攝氏溫標之間的換算關系是 :攝氏t絕對：T=t+273(K)絕對t攝氏:t=T-273(C )6. 什么叫壓力 ?它有幾種表示方法 ?答:單位面積上所受的垂直作用力稱為壓力。在物理學中稱為壓強用符號“P”表示。壓力的單位 ,從上式定義中得出 ,即P=F/A在國際單位中，作用力F的單位為牛頓(N),承受作用力的面積 A的單位為就，則壓力P的單位為帕斯卡 (Pa),簡稱帕，工程上常用兆帕(MPa)作為壓力的單位。另外，在工程單位制中F的單位常用千克力(Kgf) 表示 , 并將 1Kgf/cm 2 定為一個工程大氣壓 (at) 。(1) 工程大氣壓 (1Kgf/cm 2=98066.5Pa) 壓

5、力的單位也可以用液柱高度來表示 : 一工程大氣壓 =1 0MH2O=9.81 N/cm2=981 00Pa=0.725mHg(2) 物理大氣壓 :,其值為760mmHg換算成物理學上 , 把緯度 45 度海平面常年平均氣壓定為標準大氣壓或稱為物理大氣壓國際單位和工程單位為 :1 物理大氣壓 =0.1013MPa=1.033at(3) 絕對壓力和表壓力 :在容器內的氣體壓力有可能高于或低于大氣壓力。當其壓力高于大氣壓時,稱其為正壓 , 反之,稱為負壓或真空。不論是正壓或負壓 , 容器內氣體的真實壓力稱為絕對壓力, 用 P 絕表示。而壓力表測得的壓力稱為表壓力 ,P 表 表示。P絕=P表+Pb或P

6、表=P絕-Pb7. 什么叫真空和真空度 ?答: 當容器內的壓力低于大氣壓力時 , 把低于大氣壓的部分叫真空。 對于負壓容器來說 , 由于表壓力往往 用 H 來表示 , 其關系式為 :P b=P 絕+H 或 H=FB-P 絕有時真空的大小用百分數表示 , 則稱其為真空度。真空度是真空與大氣壓力比值的百分數, 即 :真空度=H/PbX 100 %在凝汽器內絕對壓力不變的情況下 ,真空度隨著壓力的變化而變化 , 所以在理論計算上 ,使用絕對壓 力來表示汽輪機凝汽器內的真空較為妥善。在已經測得的大氣壓力和凝汽器內真空水銀柱高度之后,絕對壓力可由下列公式計算 :PB-HP 絕 =/ 7358. 什么叫比

7、容和密度 ?它們之間有什么關系 ?答:單位質量的工質所占有的容積 ,稱為該物質的比熱 ,用符號 u 表示。其單位為 (m3/Kg), 如有 M 千克質 量的工質占有vm的容積，則其比容為：u= V/M(m3/Kg)相反單位容積內的工質所具有的質量 ，稱為該工質的密度。 其單位為千克/立方米(Kg/m3)。顯然比容和密 度互為倒數 , 即比容和密度不是獨立的兩個參數 , 而是同一個參數的兩種不同的表示方法。在熱工學中,通常用比容作為狀態參數。9. 什么叫做平衡狀態 ?答： 所謂平衡狀態 , 就是指在沒有外界作用的情況下 , 可以長期保持的狀態。工質處于平衡狀態時 , 可以 認為其各部分具有相同的

8、壓力 , 溫度及比容 , 所以只有工質處于平衡狀態時 , 才可以用一組參數加以描 述。10. 什么是不可逆過程 ?答： 存在能量損失的過程叫做不可逆過程。實際的過程都是不可逆過程。11. 什么叫絕熱過程 ?答： 在與外界沒有熱量交換的情況下所進行的過程為絕熱過程。如汽輪機等熱機 , 為了減少散熱損失 , 外有絕熱材料 , 而工質所進行的膨脹過程極快 , 在極短時間來 不及散熱 , 其熱量損失很小 , 可忽略不計 , 把工質在這熱機中的過程作為絕熱過程處理。12. 什么是等熵過程 ?答： 絕熱過程中 , 氣體的熵不變 , 為等熵過程。在有能量損耗的不可逆過程中 , 雖然沒有加入熱量 , 但工 質

9、要吸收由于摩擦 ,擾動等損耗而轉變成的熱量 ,這部分熱量使得工質的熵是增加的。 汽輪機工質膨脹是一個不可逆的絕熱過程。13. 什么叫做水蒸汽的熱焓 ?答： 熱焓簡稱焓 ,是熱工計算中常用的一個狀態參數。它等于內能和壓力勢能之和。用符號i 表示,單位是千焦 / 公斤 (KJ/Kg) 。從熱力學的觀點來看 , 蒸汽的熱焓就是蒸汽的能量 , 對于一定狀態下 (溫度、 壓力)單位重量的蒸汽 ,其熱焓是一定的。14. 什么是蒸汽的熵 ?, 熵增大 , 表示氣體做功答 : 熵也是一個常用的狀態的參數, 它是衡量熱力體系中不能利用的熱能指標能力減小。在一定的條件下 , 熵在數值上等于溫度除于熱量所得的熵。用

10、符號S 表示15. 什么是理想氣體 ? 我們知道 , 氣體和答:分子之間不存在引力 , 分子本身不占體積的氣體叫做理想氣體。這是什么意思呢固體、液體不同 , 它的分子之間的距離很大。 當氣體容積增大時 , 隨著分子間距離的增大 ,氣體分子間的 引力就減小 , 同時分子本身的體積在總容積中所占的比例減小。當分子間的距離很大很大時 , 這個比例 就變得很小很小 , 在極限情況下 , 分子間的引力就變為零 ,分子本身也不占體積了 , 這樣的氣體就變成了 理想氣體。16. 什么是內能 ? 其單位是什么 ?答: 氣體內部所具有的各種能量 ,統稱為氣體的內能 , 氣體的內能主要包括分子的內動能和內位能兩部

11、 分。氣體內部分子的熱運動所具有的動能 ,稱為分子的內動能。分子內動能僅是溫度 T 的函數、氣體溫度 越高 , 分子熱動能就愈大。分子之間的吸引力同樣具有分子的內位能 , 它的大小和分子間距離有關。分子的內位能是壓力 P 或比容V的函數。可見氣體的內能決定于它的溫度T和比容V,也就是決定于氣體所處的狀態，所以內能也是一個狀態參數。單位 : 工程單位制 - 千卡 / 公斤 (Kcal/Kg) 國際單位制 - 焦耳 / 千克 (J/Kg)17. 什么叫功 ?其單位是什么 ?答:功就是力和距離的乘積。功的大小根據物體在力的作用下,沿力的作用方向移動的距離來決定,改變它的距離 ,就改變了功的大小 ,可

12、見功不是狀態參數 ,而是與過程有關的一個量。其單位：工程單位制 千克力米(Kg f M)國際單位制 牛頓米(N M)焦耳(J)18. 什么叫熱量 ? 其單位是什么 ?答： 高溫物體把一部分能量傳遞給低溫物體 , 其能量的傳遞的多少用熱量來度量。 熱量的傳遞的多少和 熱力過程有關 , 叫過程量。 只有在能量傳遞的熱力過程中才有功和熱量的存在 , 沒有能量傳遞的熱力狀 態是根本不存在什么熱量的 , 所以熱量不是狀態參數。其單位 ： 工程單位制 千卡 /(Kcal)國際單位制 1 千卡 =4.1868 千焦19. 什么是熱力學第一定律 ?答 ： 熱力學第一定律是能量守恒及轉換定律 , 能的形式可以相

13、互轉換 , 熱能可以轉變為機械能 , 機械能 可以轉變為熱能 , 轉換時 , 它們的數量是相等的。這個客觀規律稱為熱力學第一定律。比如, 質量 1 千克的某氣體 , 在汽缸中進行熱力過程時從外界吸熱。氣體溫度升高時,表明氣體內動能增加 ,氣體比容增大 , 表明分子之間的距離增大 , 這就必須使加入氣體的熱量中消耗一部分熱能用來克服分子間的吸引力而做功 , 以增加氣體的內位能。因此 , 加入氣體的熱量除去增加氣體的內位能和內動能以外, 其余部分才用來推動活塞對外界做功。放熱情況則與此相反。這樣, 根據能量守恒定律就可以得出一般情況下可用的熱力學第一定律。20. 什么是熱力學第二定律 ?答： 熱力

14、學第一定律確立了熱能在傳遞和轉換時數量關系, 但它沒有說明熱能傳遞和轉換的方向、 條件和程度 , 那么熱能傳遞和轉換的方向、條件、程度是 什么呢 ?如： 兩個溫度不同的物體相接觸時 , 熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體。又如 ： 機械能可以通過摩 擦轉換成熱能 , 等等。 上述過程進行時 , 不需要任何條件 , 能自發地進行 , 而要使上述過程反向進行成為 可能 , 就必須補充一定的條件。 所以 , 熱能的傳遞和轉換過程是有方向的 , 違反其方向性 , 必須補充一定的條件 , 付出一 定的代價。 另外 ,通過對卡諾循環的分析已經知道, 熱能轉換成機械能 ,不是全部而只能是其中的一部分 , 其余

15、的部分只能作為冷源損失。無數實踐證明 ,在自然條件中 ,一切熱力過程都是自發地遵循著一個方向進行的 , 當需要反方向進 行時,就要受到限制 , 需要附加一定的條件 ,付出一定代價 ,熱力學第二定律揭示了熱力過程進行方向、 條件、程度的基本規律。熱力學第二定律是人們長期觀察所得的結果。 由于各人所觀察的事物不同 , 所以熱力學第二定律有 各種不同的敘述方法?，F將常見的幾種說法引述一下 :(1) . 克勞斯修說法 :熱不可能自發地 , 不付出代價地，從一個高溫物體傳到另一個低溫物體。(2) . 開爾文說法 : 不可能從單一熱源取熱 , 使之全變為功而不產生其它影響。還有其它的說法 ,在此不再一一引

16、述 ,雖然各種說法不同 , 但其實質都說明熱力過程具有方向性這一客 觀規律。21. 什么是熱力過程 ?有哪些典型的熱力過程 ?答:工質在一定的條件下 , 由一狀態改變為另一種狀態所經過的路徑 ,叫做熱力過程。比如水的加熱和 冷卻都是熱力過程。在熱力工程上典型的熱力過程有以下幾種 :(1) 等溫過程 :工質在溫度維持不變的條件下(T=常數),由一種狀態改變到另一種狀態的過程，叫等溫過程。汽輪機的排汽在凝汽器內的凝結過程 , 可近似地看作等溫過程。(2) 等容過程 :工質在體積維持不變的條件下(V=常數)，由一種狀態改變到另一種狀態的過程，叫等容過程。等容過程的特點是不向外做功 , 即 W=O。(

17、3) 絕熱過程 :這是在即不輸入熱量也不輸出熱量 (q=O) 的條件下 , 物質由一種狀態改變到另一種狀態的過程。理想絕 熱過程的熵是不變的 , 蒸汽在汽輪機內的膨脹過程 , 就可以近似地看作這個過程。實際上發生的過程都不可能是上述某一個純粹的過程。而是以某過程為主 , 其它過程影響較小 , 因而是忽略不計的過程。 如蒸汽在汽輪機內的膨脹過程 , 因為它的膨脹速度很快 , 可近似地看作絕熱過程。 實 際上它也有輸出熱量損失 , 但相對來說數量很小 , 工程上可忽略不計。22. 什么叫飽和溫度，飽和水，飽和壓力，飽和蒸汽 ?答: 對水進行定壓加熱時 , 水溫自零攝氏度開始升高 , 當水溫升高到一

18、定溫度 , 水開始沸騰 , 通常把水開 始沸騰的溫度 , 稱為飽和溫度 , 即沸點。沸點狀態下的水稱為飽和水。此時對應有蒸汽壓力, 稱為飽和壓力。蒸發的蒸汽稱為飽和蒸汽。23. 什么叫干飽和蒸汽、濕飽和蒸汽 ?答:當水達到飽和溫度后 ,如繼續定壓加熱 ,則飽和水開始汽化 ,此時比容增大 ,而水溫并不升高 ,保持 飽和溫度。繼續加熱 , 水不斷汽化直至完全變為蒸汽 , 最后一滴水變為蒸汽的狀態叫干飽和蒸汽。在水 沒有完全汽化之前 ,這時飽和水與飽和蒸汽共存 ,通常把這種含有飽和水的蒸汽叫濕飽和蒸汽 ,簡稱濕 蒸汽。24. 什么是干度、濕度、液體熱、汽化潛熱 ?答: 為了表示在濕飽和蒸汽中干飽和蒸

19、汽所占的份額, 采用干度 (X) 這一參數。干度是指一公斤濕飽和蒸汽中干飽和蒸汽的重量。如濕飽和蒸汽的干度X=90 , 就是表示每公斤濕飽和蒸汽中有0.9 公斤干蒸汽和 0.1 公斤的水。顯然 , 對于飽和水 ,X=0, 而對于干飽和蒸汽 ,X=1 。一公斤濕飽和蒸汽中飽和水 的重量叫濕度。在水加熱到飽和水的階段所加入的熱量, 稱為液體熱。把一公斤已經加熱到飽和溫度的水在定壓下完成汽化 , 所加入的熱量叫汽化潛熱。25. 什么是過熱度 , 過熱蒸汽 , 過熱熱 ?答:將干飽和蒸汽繼續定壓加熱蒸汽溫度就要上升,而超過飽和溫度 ,其超過的溫度叫過熱度。具有過熱度的蒸汽叫做過熱蒸汽。過熱蒸汽吸收的熱

20、量叫做過熱熱。26. 什么是朗肯循環 ?答:針對卡諾循環在發電廠中的實際應用中存在的問題, 進行了適當的改進 , 就成為發電廠的基本循環 朗肯循環 , 主要改進有以下幾點 :(1) 在鍋爐中加裝過熱器 , 把干飽和蒸汽繼續定壓加熱變成過熱蒸汽。 這樣 , 使熱源中的飽和溫度加熱到 過熱蒸汽溫度 , 從而使吸收熱溫度大大提高了 , 提高了熱效率。同時改變了汽輪機絕熱膨脹后的干度問 題, 從而改善了汽輪機的工作條件。(2) 讓汽輪機排汽排入凝汽器等壓放熱后 , 全部冷凝成該壓力下的飽和水 , 這樣避免使用龐大的壓氣機 只使用體積較小的水泵絕熱壓縮到鍋爐即可。 由于水的比容比汽小得多 , 因而水泵消

21、耗的壓縮功比采用 壓氣機消耗的壓縮功小得多。27. 為什么純凝器式發電廠的總效率在25 %35% ?答: 純凝器式發電廠對燃料熱能的利用程度是很低的, 這主要是由于蒸汽在汽輪機內做完功的排汽排入凝汽器傳給冷源的熱量損失太大的緣故。所以 , 提高發電廠燃料熱能利用程度的途徑 ,是可以減少冷 源損失的。目前所用的回熱、供熱、中間再熱等 , 就是以減少進入凝汽器的蒸汽量為出發點來減少冷 源損失 , 提高了電廠的總效率。28. 什么是回熱循環 ?答:在朗肯循環中 , 有很大一部分熱量在凝汽器中被冷卻水帶走而損失機掉了,提高循環熱效率的關鍵是如何利用這部分熱量。采用給水回熱就是減少凝汽器損失的有效方法。

22、所謂給水回熱就是利用從汽 輪機某中間級后抽出部分蒸汽來加熱給水 , 具有給水回熱的循環叫做回熱循環。29. 采用回熱循環的意義是什么 ?答:采用回熱加熱以后 , 一方面從汽輪機中間部分抽出一部分蒸汽 ,加熱了給水提高了鍋爐給水溫度。 這樣可使抽汽不在凝汽器中冷凝放熱 , 減少了冷源損失。另外一方面 , 提高了給水溫度 , 減少了給水在 鍋爐中的吸熱量。因此 , 在蒸汽初、終參數相同的情況下 , 采用給水回熱循環的熱效比朗肯循環熱效率高。 一般回熱級數不只一級 ,中參數的機組 ,回熱級數 34 級 ;高參數機組 6 7級;超高參數機組不 超過 8 9 級。30. 采用中間再熱的目的是什么 ?答:

23、為了提高發電廠的熱經濟性和適應大功率的機組發展的需要, 蒸汽初參數不斷地得到提高。但是 ,隨著初壓力的提高 ,蒸汽在汽輪機中的膨脹終了的濕度增大了 , 為了使排汽濕度不超過允許數值 , 而采 用蒸汽中間再熱。采用蒸汽中間再熱以后 ,不僅減少了汽輪機的排汽濕度 , 改善了汽輪機末幾級葉片的工作條件 ,提高了 汽輪機的相對內效率 ,同時由于蒸汽再熱 , 使每千克工質的焓降增大了。如電功率不變 ,可減少汽輪機 總汽耗量。 此外, 蒸汽中間再熱的應用 ,能夠采用更高的蒸汽初壓力 , 增大了單機容量 ,這些會使發電機 的熱經濟性得到提高。蒸汽在汽輪機高壓缸做功后的排汽 , 再引入到鍋爐的中間再熱器進行等

24、壓加熱 , 使蒸汽溫度恢復到 初溫 , 然后在引回到汽輪機的低壓缸繼續膨脹做功, 最后排入凝汽器。由于采用中間再熱 , 使汽輪機的結構 , 布置及運行方式復雜 ,金屬消耗及造價增大 , 對調節系統要求更 高。因此，通常只有10MW以上的汽輪機機組才采用蒸汽中間再熱。31. 什么是熱電合供循環 ?其方式有幾種 ?答:在發電廠中利用汽輪機中作過功的蒸汽(抽汽或排汽 )的熱量供給熱用戶 ,可以避免或減少在凝汽器中的冷源損失 ,使發電廠的熱效率提高 ,這種同時生產電能和熱能的生產過程 ,稱為熱電合供循環。 熱電合供循環的方式有兩種 : 分為背壓式機組和抽汽式機組。32. 調節抽汽式式汽輪機的供熱循環的

25、應用及特點是什么?答: 調節抽汽供熱方式的主要特點, 是電負荷和熱負荷都可以進行單獨調節 , 互不干擾 , 但是這種汽輪 機還有部分蒸汽進入凝汽器 ,造成部分冷源損失 , 因而其熱量利用系數在一般情況下 , 總是小于背壓供 熱方式。另外 ,由于它的輔助系統復雜 ,增加了調節裝置 , 其投資費用遠高于背壓供熱方式。所以 ,調節 抽汽供熱方式僅適用于在集中供熱的場合。第二章 汽輪機的一般概念1. 汽輪機設備包括哪些 ?答 : 汽輪機設備包括以下幾部分 :一 . 汽輪機本體 :(1) 配汽機構 : 包括有主蒸汽導汽管、自動主汽閥、調速器閥等。(2) 汽輪機轉動部分 : 主要有主軸、葉輪、葉片、拉筋、

26、圍帶、聯軸器和緊固件。(3) 汽輪機靜止部分 : 包括有汽缸、滑銷系統、隔板、隔板套、噴嘴、汽封軸承、以及一些緊固零件。二. 調節系統 : 主要有調速器、油動機、調節閥、主油泵、輔助油泵等。三 . 凝汽及抽氣系統 : 主要有凝汽器、凝結水泵、抽氣器、循環水泵等。四 . 回熱加熱系統 : 主要設備有低壓加熱器、高壓加熱器、疏水泵、疏水器等。2. 汽輪機如何分類 ?答: 汽輪機的類型很多 , 分類的方法也很多 ,常按其工作原理、主蒸汽參數、熱力過程和汽缸數目等進行 分類。按工作原理分為 :(1) . 沖動式汽輪機 : 在沖動式汽輪機中 , 蒸汽的膨脹降壓主要是在噴嘴中進行, 在動葉片中只將汽流的動

27、能轉換為機械能 ,葉片主要承受蒸汽的沖擊力做功 , 并帶有一定的反動度 ,所以稱為沖動式汽輪機。(2) . 反動式汽輪機 :在反動式汽輪機中 ,蒸汽的膨脹不僅在噴嘴進行,也在動葉片中進行 ,通常其熱能在噴嘴和動葉片中各占 50. 葉片不但承受蒸汽的沖擊力 , 而且承受反作用力。為了簡化汽輪機的結構 , 減 少級數 ,通常在反動式汽輪機的第一級 ,即調節級采用沖動級 , 因此,有時也稱其為沖動反動式聯合式汽 輪機。按主蒸汽參數分為 :(1).低壓汽輪機 :主蒸汽壓力為1.18MPa1.47MPa(2).中壓汽輪機 :主蒸汽壓力為1.96MPa 3.92MPa(3).高壓汽輪機 :主蒸汽壓力為5.

28、58MPa 9.81MPa(4).超高壓汽輪機: 主蒸汽壓力為11.77MPa 13.7MPa(5).亞臨界壓力汽輪機 : 主蒸汽壓力為15.69MPa 17.65MPa(6) . 超臨界壓力汽輪機 : 主蒸汽壓力大于22.16MPa按熱力過程分為 :(1) . 凝器式汽輪機 : 進入汽輪機內做功的蒸汽除回熱抽汽和少量漏汽以外 , 其余的蒸汽做完工后全部排 入凝汽器 , 稱為凝器式汽輪機。(2) . 背壓式汽輪機 : 蒸汽在汽輪機內做完功后 , 以高于大氣壓的壓力排出 ,供工業或采暖用汽 ,這種型式 的汽輪機為背壓式汽輪機。(3) . 調整抽汽式汽輪機 : 從汽輪機的某些級后抽出部分做過功的蒸

29、汽供工業或采暖用汽 , 其余蒸汽排入 凝汽器 ,而且抽汽壓力在一定范圍內調整, 這種汽輪機稱為調整式汽輪機。(4) . 中間再熱式汽輪機 : 蒸汽在汽輪機內若干級做功后 , 用導汽管將其全部引入鍋爐再熱器再次加熱到 某一溫度 ,然后又回到汽輪機中繼續膨脹做功, 這種汽輪機稱為中間再熱式汽輪機。按汽缸數目分為 :(1). 單缸汽輪機 :只有一個汽缸的汽輪機 , 稱為單缸汽輪機。（2）. 雙缸汽輪機 :由一個高壓缸和一個低壓缸組成的汽輪機 , 稱為雙缸汽輪機。（3）. 多缸汽輪機 : 由一個高壓缸 , 一個中壓缸和數個低壓缸組成的汽輪機, 稱為多缸汽輪機。3. 國產汽輪機的型號是如何表示的 ?,

30、這樣的符號就是汽輪機的型號。國該型號分兩段 : 第一段的字母代表機組, 第二組數字表示了汽輪機的蒸汽參答: 汽輪機的種類很多 , 可用統一的符號來表達汽輪機的基本特性 產汽輪機是采用漢語拼音字母和數字來表示其型號的。熱力特性 ;第二段是兩組數字 ,第一組數字表示汽輪機的額定功率 數。代號國產汽輪機型號中熱力特性或用途代號表 熱力特性凝汽式 背壓式 一次調整抽汽式 二次調整抽汽式 變轉速工業汽輪機移動式型號舉例 : 例一 :N10090/5352 型: 表示為凝器式汽輪機 ,額定功率為535C ,第二次變型設計。例二 : B25 90/10 型汽輪機 表示為背壓式汽輪機 , 額定功率為MPa（1

31、0 絕對大氣壓 ）。 4. 什么是沖動作用原理 ?答: 在汽輪機中 , 蒸汽在噴嘴中膨脹加速 其速度方向發生改變 （ 其動量發生變化 變為機械能 , 這種利用沖動力做功的原理5. 什么是反動作用原理 ?100MW; 主蒸汽壓力為8.83MPa（90 絕對大氣壓 ）;主蒸汽溫度為25MW主蒸汽壓力為 8.83MPa（90絕對大氣壓）排汽壓力為 0.98, 壓力降低 , 速度增加 , 熱能轉變為動能。 高速汽流進入動葉片后）, 對動葉片產生了沖擊力 , 推動葉輪旋轉做功 , 將蒸汽的動能轉, 稱為沖動作用原理。答:蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速 （其壓力降低速度增加 ）, 而且在動葉柵中繼續加速 ,同時

32、對動葉柵產生 一反作用力 , 利用此力推動葉輪旋轉做功的原理 , 稱為反動作用原理。6. 什么是汽輪機的“級” ?答 : 在汽輪機中由噴嘴和與它組合的動葉柵所組成的基本做功單元就叫汽輪機的“級”。7. 什么是單級汽輪機 ? 它是怎樣工作的 ?答 : 具有一個“級”的汽輪機稱為單級汽輪機。它是由汽缸、噴嘴、葉片和葉輪等部件組成。蒸汽進入噴嘴后 , 壓力降低 , 速度增加 , 即在噴嘴中蒸汽的熱能轉換成動能。此后蒸汽進入動葉片流道, 在動葉片內改變流動方向 , 按沖動原理給葉片以作用力 , 使葉輪輸出機械功 , 即在動葉片中 , 蒸汽的動能轉變為機 械能。單級汽輪機由于功率小 , 所以一般不用來帶

33、動發電機 , 在發電廠中單級汽輪機常用來帶動輔助設備 如汽動油泵或汽動給水泵。8. 什么是速度級汽輪機 ?答 : 在單級汽輪機中裝有一列葉片 , 而且蒸汽流出葉片時還具有很高的速度 , 這部分動能不能被充分利 用而形成了很大的余速損失 , 從而降低了汽輪機的效率 , 為了充分利用這部分余速 , 在同一葉輪上裝有 兩列動葉片 , 在兩列動葉片之間裝有導向葉片 , 使蒸汽在第一列動葉片做功后 , 經導向葉片又在第二列 動葉片中繼續做功 , 使余速損失得到進一步的利用。在多級汽輪機中可利用雙列速度級熱焓降大的特點 , 將其制成一級 , 從而減少了多級汽輪機的級速,簡化結構 ,縮小體積 ,同時因高壓段

34、汽壓汽溫下降很多 , 中低壓汽缸可用較差的材料制造。9. 什么是多級汽輪機 ? 它是怎樣工作的 ?答 : 具有若干“級”的汽輪機 , 稱為多級汽輪機。多級汽輪機是由若干個帶有一定反動度的沖動級依次 排列組成的。它的第一級噴嘴安裝在汽缸上 , 其余的各級噴嘴安裝在隔板上 , 各級動葉柵都安裝在軸的 葉輪上。大多數沖動式汽輪機都采用噴嘴調節, 即第一級噴嘴分成若干組 , 噴嘴相互隔開 ,各由一個調速汽門控制 ,根據負荷的大小 ,依次開啟一個或幾個調速汽門, 調節進入汽輪機的蒸汽量。顯然 ,采用噴嘴調節時 ,第一級的進汽面積隨負荷的變化而相應的變化 ,因此通常第一級作為調節級 , 其它各級統稱為 非

35、調節級或壓力級。具有一定壓力溫度的新蒸汽經調速汽門時產生節流損失 , 壓力下降 , 然后進入汽輪機第一級噴嘴 , 在 噴嘴中膨脹加速 ,壓力降低 , 速度增加 , 其熱能轉變為動能 ,然后進入動葉片 ,改變汽流的方向 ,對葉片產 生沖擊力 ,同時蒸汽略有膨脹 , 壓力下降 , 速度增加 , 對葉片產生反動力 ,蒸汽在動葉片中 ,將大部分動能 轉變為機械能 ,蒸汽流出動葉時壓力下降 ,此后蒸汽又進入第二級 , 重復上述過程膨脹做功。這樣 ,蒸汽 逐級膨脹 ,直至最后一級動葉片出口壓力降到P 排為止。汽輪機的各級功率之和就是多級汽輪機的總功率。由于蒸汽壓力的逐級降低 ,其比容逐級增大 , 所需要通

36、流截面積逐級增加 , 因而各級平均直徑也逐漸增大。按壓力的高低 , 通常把多級汽輪機的前幾級稱為高壓段, 中間級成為中壓段 , 末幾級稱為低壓段。10. 沖動式多級汽輪機有什么特點 ?答 : 沖動式汽輪機的特點如下 :(1) . 由于汽輪機的總焓降分級利用 , 使每級的焓降較小 , 汽流流經噴嘴出口速度較低 , 因而容易保證級的 最佳速比 ,且級的平均直徑減小 , 提高了高壓段噴嘴和動葉的高度,使葉高損失減小 ;對部分進汽的級 ,還可以使進汽面積增大 , 從而部分進汽損失減小 , 這些都使級效率有所提高。(2) . 多級汽輪機前一級的排汽就是后一級的進汽 ,通流部分平滑、緊湊 , 使前一級蒸汽

37、的余速損失動能 被后一級全部或部分利用 ,從而余速損失減小 , 提高了級和全機的效率。(3) . 多級汽輪機中 , 由于重熱現象的存在使前級的損失可在后級中被部分利用。(4) . 多級汽輪機可從某些級后抽出部分蒸汽 , 形成回熱循環或供熱循環 , 以便提高電廠的循環熱效率。(5) . 多級汽輪機可以適當提高初參數 , 適合大功率機組的發展 , 不僅提高了熱經濟性 , 而且降低了每千 瓦容量所消耗的金屬和運行費用。11. 多級汽輪機最末幾級的濕汽問題是如何解決的 ?答:多級汽輪機的最末幾級的蒸汽壓力很低 , 一般濕蒸汽中的微小水滴不但消耗蒸汽的動能 ,形成濕汽損 失 , 還將沖刷腐蝕葉片 , 對

38、機組的安全運行起到了一定的影響, 為此采取了一些措施加以解決。(1). 采用各種去濕政治來減少蒸汽中的水分的一種去濕裝置 , 就是利用離心力的原理 , 將水滴甩進去濕 裝置的槽中 , 然后引入凝汽器。(2). 另一種去濕裝置是將靜葉制成空心結構 , 利用凝汽器很低的壓力 , 附著在靜葉表面的水滴沿靜葉上開 設的吸水縫直接吸入凝汽器。(3) . 采取各種措施提高動葉片抗沖蝕能力,例如, 將多級汽輪機的末幾級動葉片進汽邊背弧的葉頂處局部淬硬 , 表面鍍鉻及鑲焊司太硬質合金薄片等。12. 速度級應用于何處 ?答: 速度級應用于 :(1). 用作帶動輔助設備的小功率單級汽輪機 ;(2). 用來作單級汽

39、輪機的復速級。13. 為什么多級汽輪機第一級采用速度級 ?答: 多級汽輪機第一級采用速度級有以下優點:(1). 減少整臺汽輪機的級數 , 減少轉子長度和重量 ,從而使機組結構緊湊 , 降低了金屬的消耗和制造成 本。(2). 降低了調節級汽室的壓力和溫度 , 使汽缸有可能避免采用優質貴重金屬。(3) . 機組變工況時 , 調節級焓降相對變化較小 , 因而級組效率變化較為平緩。(4) . 調節級汽室壓力降低 , 比容增大 ,使蒸汽的容積流量增大 , 從而可以減少機組前端軸封的漏汽量。此 外對中小型機組還可以提高下一級的部分進汽度 , 以至做到全周進汽。14. 什么是多級汽輪機的重熱現象 ?答: 由

40、于汽輪機級內損失轉變成熱能并重新為蒸汽所吸收 , 使得級后的蒸汽焓值增大 ,溫度升高 , 對多 級汽輪機而言 , 各級理想焓降之和大于汽輪機的理想焓降,這種現象稱為多級汽輪機的重熱現象。15. 能否說重熱系數越大 , 汽輪機的效率就越高 ?答:單從數學的關系來看 , 重熱系數越大 ,則整個汽輪機的效率就高。 但實際并非如此 ,因為重熱系數越 大,說明汽輪機各級損失增加 ,即效率越低 ,也就是說重熱系數的增大是以降低級的效率為前提的 , 而 重熱作用只能回收總的熱損失中的一部分, 它不能完全補償由于級的損失而造成的整個汽輪機效率的降低。所以 ,得出重熱系數越大 ,整個汽輪機效率就越高 , 或提高

41、重熱系數可以提高汽輪機的效率是錯 誤的。因此提高汽輪機的效率的根本途徑就是從提高汽輪機各級的級效率方面來努力。16. 什么是反動度 ?答:所謂反動度 , 就是蒸汽在動葉片內膨脹時所降落的理想焓降與整個級的理想焓降之比。它反映了蒸汽在動葉片的膨脹程度的大小17. 根據反動度的大小 , 可以把級分為幾種型式 ?答:根據 整齊在動葉中的焓降的大小 ,可以把汽輪機的級分為以下不同型式的級 :(1) . 純沖動級 蒸汽僅在噴嘴中發生膨脹 ,而在動葉片中不發生膨脹 , 這樣的級稱為純沖動級。(2). 反動級蒸汽在噴嘴中的焓降等于在動葉片中的焓降 , 即蒸汽一半在噴嘴中完成 , 一半在動葉柵完成。這樣 的級

42、稱為反動級。(3). 沖動級 這種級的反動度介于純沖動級和反動級之間。習慣上成為沖動級。18. 什么是速度比 ? 答:動葉的圓周速度與噴嘴出口蒸汽速度之比, 稱為速度比。19. 什么是部分進汽、全周進汽、部分進汽度 ?答: 噴嘴只布置在部分弧段內的進汽方式, 稱為部分進汽。噴嘴連續布滿整個圓周的進汽方式 , 稱為全周進汽。 裝有噴嘴的弧長與整個圓周長之比 , 稱為部分進汽度。20. 進汽機構的節流損失是怎樣產生的 ?答:蒸汽通過自動主汽閥 , 調節汽閥時 ,要產生壓力降低 ,焓值不變的節流過程 ,由于這種進汽機構的節 流作用 ,使蒸汽在汽輪機中的理想焓降減少造成損失 , 這種損失叫進汽機構的節

43、流損失。23. 排汽管壓力損失產生的原因是什么 ?答: 從汽輪機最末幾級葉片排出的乏汽由排汽管引至凝汽器。乏汽在排汽管中流動時 , 存在著摩擦撞擊和渦流等項損失 ,使其壓力降低 ,這部分壓降用來克服排汽管阻力,沒有用來做功 , 叫排汽管的壓力損失。24. 汽輪機的損失用幾項 ?答: 汽輪機的內部損失有 :(1). 進汽機構的節流損失 ;(2). 排汽管壓力損失 ;(3). 汽輪機的級內損失。25. 汽輪機的外部損失有幾項 ?答: 汽輪機的外部損失有 :(1). 端部軸封漏汽損失 ;(2). 汽缸散熱損失 ;(3). 機械損失。26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.3

44、7.汽輪機的級內損失有幾項 ?答 : 汽輪機的級內損失有 :(1) 葉柵損失 ;(2) 余速損失 ;(3) 葉輪鼓風摩擦損失 ;(4) 撞擊損失 ;(5) 葉高損 失 ;(6) 扇形損失 ;(7) 部分進汽損失 ;(8) 濕汽損失 ;(9) 漏汽損失。什么是汽輪機的級內損失 ? 答:蒸汽在級內流動時所產生影響級的熱力過程的損失 , 稱為級內損失。什么是汽輪機的外部損失 ?答:汽輪機的外部損失與內部損失不同。 內部損失的大小直接影響到汽輪機的排汽狀態和熱力過程 , 而 外部損失對汽輪機的排汽狀態和熱力過程沒有直接的影響, 也就是說對蒸汽狀態沒有影響的損失, 叫外部損失。外部漏汽損失的原因是什么

45、?答: 汽輪機主軸與汽缸部位之間留有一定的間隙 , 以防止動靜部分發生摩擦 , 為減少漏汽設有軸封裝 置。在高壓端軸封蒸汽向大氣漏出 ; 在低壓端 , 軸封蒸汽的一部分向汽缸內漏入, 而其余部分仍向大氣漏出,以防止大氣中的空氣漏入凝汽器而降低真空。漏汽不做任何有用功, 因而造成了漏汽損失。機械損失的原因是什么 ?答:汽輪機在運行時 , 克服主軸承和推力軸承的摩擦阻力以及帶動主油泵,調整裝置等都將消耗汽輪機的一部分有用功 ,這種損失 , 稱為機械損失。機械損失約占額定功率的0.51.0 % ,具有減速裝置的汽輪機其機械損失就更大些。什么是葉柵損失 ?答: 由于蒸汽是具有粘性的實際汽體 , 因而它

46、在噴嘴及動葉片的流動中是有損失的 , 其中包括 : 蒸汽與 噴嘴及葉片壁面的摩擦損失 , 蒸汽內部質點的摩擦損失以及所產生的渦流損失等。什么是余速損失 ?答:蒸汽從動葉片中排除時仍具有速度 ,此排汽速度具有一定的動能 ,這個動能在該級中未被利用 ,稱 為余速損失。什么是葉輪鼓風摩擦損失 ? 答:葉輪在高速旋轉時 ,與四周的蒸汽相摩擦 ,蒸汽對旋轉的葉輪產生一個阻力 ,要克服這個阻力就要 消耗一部分可用功 , 此功稱為摩擦損失。葉輪的鼓風損失 : 蒸汽質點隨葉輪一起繞軸旋轉而產生離心力 , 由于靠近葉輪壁面的蒸汽圓周速度大 , 則離心力亦大。而靠近隔板處的蒸汽圓周速度小 , 離心力亦小。在這個離

47、心力差的作用下 , 使葉輪四周 蒸汽產生渦流運動 , 消耗葉輪的有用功 , 形成了鼓風損失。什么是撞擊損失 ?答: 撞擊損失是指蒸汽進入動葉柵的相對進汽角與動葉片進口角不相符時, 引起的附加能量損失。什么是葉高損失 ?答:葉高損失就是葉柵損失中的葉端 ( 頂部與根部 ) 損失。 當葉片高度較高時 , 葉端損失對主汽流的影響 較弱 , 這時葉高損失就小 , 當葉片足夠高時 , 葉高損失就近似為零。什么是扇形損失 ?答: 由于葉片沿輪緣成環形布置 , 使汽流道截面呈扇形 , 沿葉高各處的節距及圓周速度都不同 , 使汽流 進汽角Bi沿葉高方向不等于葉片的進口角Biy,形成了撞擊損失。另外等截面葉片沿

48、葉高各斷面上的型線,不可能使動、靜葉間隙中的汽流保持徑向平衡 , 從而使汽流產生徑向流動 ,引起附加損失 ,這些損失 構成了扇形損失。什么是部分進汽損失 ?答:在 隔板的圓周上 , 只有一部分裝有噴嘴的進汽方式稱為部分進汽。在有部分進汽的級里(比如調節級) 會產生部分進汽損失它是由兩部分組成。(i). 鼓風損失是指當葉輪轉至沒有噴嘴的隔板弧段時 , 象鼓風機那樣、將那些不工作的蒸汽從一側鼓 向另一側 , 消耗葉輪的一部分能量 , 造成鼓風損失。(2) . 當葉輪轉到工作弧段時 , 由噴嘴流出的蒸汽首先要將停滯在動葉片中的蒸汽加速推出動葉 , 消耗 蒸汽的一部分動能。這些損失稱為部分進汽損失。3

49、8. 什么是漏汽損失 ?答:在凝器式汽輪機末幾級中工作的蒸汽通常是濕蒸汽 , 有部分水滴不能在噴嘴中膨脹加速 , 因此減少 了做功的蒸汽量。另外 , 水珠由蒸汽帶動 , 消耗了蒸汽的動能。此外 , 汽流從噴嘴流出時水滴的速度比 蒸汽流速低 , 進入動葉時 , 它將打在動葉入口的背弧上 , 不僅對葉片產生制動作用 , 而且沖蝕葉片 , 這些 損失稱為濕汽損失。39. 什么是漏汽損失 ?答:蒸汽進入噴嘴和動葉通道時 ,由于級的動、靜之間存在著間隙和壓力差 , 有一部分蒸汽經隔板和主 軸的間隙漏過 ,形成隔板漏汽損失另一部分蒸汽從葉頂和汽缸的間隙漏過 , 形成葉頂漏汽損失。這些損 失稱為級的漏汽損失

50、。40. 什么是汽輪機的經濟功率和額定功率 ?答:進行汽輪機設計時 , 作為計算根據的功率稱為經濟功率。汽輪機在這一負荷下運行時效率最高。汽輪機長期運行可以發出的最大連續出力 , 叫做汽輪機的額定功率 (或銘牌功率 ) 。經濟功率一般為額定功率的 0.81.0左右，實際選取時，根據機組將來運行時負荷的變化情況來, 對于擔負基本負荷的大功率機組選取較大, 當蒸汽流至最末級葉片出口時 , 容積流量將, 純凝器式汽輪機所通過的最大蒸汽量 ( 也就選定經濟功率。對于負荷變化較大的小功率機組取較小值 值。41. 什么是汽輪機的極限功率 ?答:當一定的蒸汽量通過汽輪機時, 容積流量將不斷增大增至最大值 ,

51、 所需要的通流面積也達到最大值。由此可知是產生的最大功率 ), 將被最末級的通流面積所限制。 當汽輪機最末幾級的通流面積根據金屬材料的許 用應力已設計成最大值時 , 與這一最末級 ( 單排汽口 ) 所能通過的最大流量相對應的功率稱為純凝汽輪 機的極限功率。42. 什么是汽輪機的設計值?設計工況 ?經濟工況 ?變工況 ?答: 汽輪機熱力計算所依據的各種原始參數和設計值, 稱為設計值。汽輪機實際運行時 , 如果各種參數都等于設計值 , 這種工況稱為設計工況。汽輪機在設計工況下運行時效率最高, 因此設計工況也稱經濟工況。汽輪機運行時 , 負荷蒸汽初參數等都不能始終等于設計值 , 這種與設計工況不相符

52、的工況 , 稱為 汽輪機的變工況。43. 產生變工況的原因是什么 ?答:(1) 用戶所需電熱負荷發生變化 , 使得汽輪機的蒸汽流量及抽汽量發生變化 ;(2) 鍋爐運行工況的變 化 , 使進入汽輪機的蒸汽溫度、壓力偏離額定值 ;(3) 汽輪機本身的狀態發生了變化 , 如機組通流部分結 垢 , 葉片折斷或加裝噴嘴等。44. 什么是汽輪機的節流調節 ?答: 所有進入汽輪機的蒸汽都經過一個節流閥或幾個同時開關的節流閥。低負荷時, 節流閥開度減小 ,由于節流作用 , 汽輪機理想焓降減小 , 同時流動阻力增大 , 蒸汽流量也隨著減小 , 在設計工況下 , 節流閥 全開, 效率最高。但低負荷時 , 由于閥門

53、的節流作用 ,使效率下降。此種調節方式應用于小型汽輪機和帶基本負荷的大功率機組上, 主要是簡化調節系統。45. 什么是汽輪機的噴嘴調節 ?答: 噴嘴調節是進入汽輪機的蒸汽量是經過幾個依次開啟的調節閥來實現的。這種調節方法主要是改 變蒸汽流量來改變汽輪機的功率的。汽輪機理想焓降可認為基本不變。噴嘴調節經濟性高, 而且在整個負荷變化范圍內 , 汽輪機效率也較平穩。但是噴嘴調節在結構上比節流調節復雜。目前我國大多數 汽輪機都采用噴嘴調節。46. 為什么中小型汽輪機的調節級一般都采用雙列速度級 ?答: 采用雙列速度級有以下優點 :(1). 在蒸汽參數、汽輪機的功率相同的條件下 , 可使汽輪機的級數減少

54、 , 結構簡單 , 而機組功率相差不 大。(2). 由于雙列速度級后的蒸汽壓力、 溫度下降很多 , 所以調節級后的高壓高溫段縮短,在汽缸和轉子上都節約一定數量的貴重金屬材料 , 降低了汽輪機的造價。(3) . 由于蒸汽經過雙列速度級后壓力下降很多 , 所以高壓軸封結構可以簡化 ,且漏汽損失可以減少 , 尤 其是對小型機組很重要。第三章 汽輪機本體47. 汽缸的作用是什么 ?答:汽缸的作用主要是汽輪機的通流部分(噴嘴、隔板、轉子等 ) 與大氣隔開 ,保證蒸汽在汽輪機內完成其做功過程此外 ,它還要支承汽輪機的某些部件 ( 隔板、噴嘴室、汽封套等 ), 承受它們的重量。48. 為什么汽缸做成上下缸的

55、型式 ?答:汽缸通常制成具有水平接合面的水平對分形式 ,上半部叫上汽缸 , 下半部叫下汽缸 ,上下汽缸之間 用法蘭螺栓聯在一起 ,法蘭接合面要求平整 , 光潔度極高 ,以保證上下汽缸接合面嚴密不漏汽。分成上、 下缸其主要是便于加工制造與安裝、檢修。49. 汽輪機汽缸數目確定的主要依據是什么 ?答: 每臺汽輪機的汽缸數目在目前的技術情況下是隨著機組的容量增加而增加 , 其主要的目的是為了 增大汽輪機的單機功率。50. 汽缸的結構如何 ?答:根據機組的功率不同，汽輪機有單缸和多缸結構。目前我國生產的功率為100MW以下的機組采用單缸結構，功率為100MW以上的機組采用多缸結構；功率為100MW的機

56、組采用單缸或多缸結構。高中壓部分汽缸均為鑄造結構 , 低壓排汽缸除功率較小的機組采用鑄鐵結構外 , 大功率機組采用鋼板焊接結構 或小鑄件和鋼板焊接的組合結構。汽缸從高壓向低壓方向看, 大體呈圓筒型或圓錐形。上下缸接合面均為法蘭螺栓聯接。51. 對汽缸的要求是什么 ?答: 在考慮汽缸的結構時 , 除了要保證有足夠的強度、剛度和各部分受熱時能自由膨脹外, 還應考慮通流部分有較好的流動性能 , 同時還應盡量減薄汽缸和法蘭的厚度 , 并力求使汽缸性狀簡單、對稱 , 以減 小熱應力。52. 法蘭螺絲的加熱裝置的作用是什么 ?答: 在汽輪機啟動和運行時 , 根據汽缸與法蘭、法蘭與螺栓、法蘭內外壁溫差的實際數值, 用蒸汽或電熱器對法蘭和螺栓加熱 , 以降低上述部件的溫差和熱應力 , 改善汽輪機的運行狀況 , 縮短機組的啟動時 間。使用蒸汽作法蘭加熱裝置可以分為內部的、外部的或綜合的三種類型。53. 什么情況下可以投入法蘭加熱裝置 ?答: 在下述情況下可投入法蘭加熱裝置 : 冷態啟動 , 久停后再啟動熱態啟動、以及從穩定的低負荷狀態 增加負荷時。在運行中應注意的是汽缸頂部和水平法蘭之間的溫差。因法蘭較厚,升溫慢 ,其溫度容易偏低。汽缸的膨脹受到法蘭的約束 , 加負荷時其膨脹速度低