汽轮机技术问答Word格式文档下载.docx

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（2）.绝对温标又称开氏温标。

以摄氏零下273度作为0度,以摄氏温度的度来划分的温标称为“绝对温标”。

这是热工学上采用的一种温度表示方法,用“K”表示度,用“T”表示度数绝对温标与摄氏温标之间的换算关系是:

摄氏→绝对:

T=t+273（K）

绝对→摄氏:

t=T-273（℃）

6.什么叫压力?

单位面积上所受的垂直作用力称为压力。

在物理学中称为压强用符号“P”表示。

压力的单位,从上式定义中得出,即

P=F/A

在国际单位中,作用力F的单位为牛顿（N）,承受作用力的面积A的单位为㎡,则压力P的单位为帕斯卡（Pa）,简称帕,工程上常用兆帕（MPa）作为压力的单位。

另外,在工程单位制中F的单位常用千克力（Kgf）表示,并将1Kgf/cm2定为一个工程大气压（at）。

（1）工程大气压（1Kgf/cm2=98066.5Pa）

压力的单位也可以用液柱高度来表示:

一工程大气压=10MH2O=9.81N/cm2=98100Pa=0.725mHg

（2）物理大气压:

物理学上,把纬度45度海平面常年平均气压定为标准大气压或称为物理大气压,其值为760mmHg,换算成国际单位和工程单位为:

1物理大气压=0.1013MPa=1.033at

（3）绝对压力和表压力:

在容器内的气体压力有可能高于或低于大气压力。

当其压力高于大气压时,称其为正压,反之,称为负压或真空。

不论是正压或负压,容器内气体的真实压力称为绝对压力,用P绝表示。

而压力表测得的压力称为表压力,P表表示。

P绝=P表+PB或P表=P绝-PB

7.什么叫真空和真空度?

当容器内的压力低于大气压力时,把低于大气压的部分叫真空。

对于负压容器来说,由于表压力往往用H来表示,其关系式为:

PB=P绝+H或H=PB-P绝

有时真空的大小用百分数表示,则称其为真空度。

真空度是真空与大气压力比值的百分数,即:

真空度=H/PB×

100℅

在凝汽器内绝对压力不变的情况下,真空度随着压力的变化而变化,所以在理论计算上,使用绝对压力来表示汽轮机凝汽器内的真空较为妥善。

在已经测得的大气压力和凝汽器内真空水银柱高度之后,绝对压力可由下列公式计算:

P绝=PB-H/735

8.什么叫比容和密度?

它们之间有什么关系?

单位质量的工质所占有的容积,称为该物质的比热,用符号u表示。

其单位为（m3/Kg）,如有M千克质量的工质占有Vm3的容积,则其比容为:

u＝V/M（m3/Kg）

相反单位容积内的工质所具有的质量,称为该工质的密度。

其单位为千克/立方米（Kg/m3）。

显然比容和密度互为倒数,即比容和密度不是独立的两个参数,而是同一个参数的两种不同的表示方法。

在热工学中,通常用比容作为状态参数。

9.什么叫做平衡状态?

所谓平衡状态,就是指在没有外界作用的情况下,可以长期保持的状态。

工质处于平衡状态时,可以认为其各部分具有相同的压力,温度及比容,所以只有工质处于平衡状态时,才可以用一组参数加以描述。

10.什么是不可逆过程?

存在能量损失的过程叫做不可逆过程。

实际的过程都是不可逆过程。

11.什么叫绝热过程?

在与外界没有热量交换的情况下所进行的过程为绝热过程。

如汽轮机等热机,为了减少散热损失,外有绝热材料,而工质所进行的膨胀过程极快,在极短时间来不及散热,其热量损失很小,可忽略不计,把工质在这热机中的过程作为绝热过程处理。

12.什么是等熵过程?

绝热过程中,气体的熵不变,为等熵过程。

在有能量损耗的不可逆过程中,虽然没有加入热量,但工质要吸收由于摩擦,扰动等损耗而转变成的热量,这部分热量使得工质的熵是增加的。

汽轮机工质膨胀是一个不可逆的绝热过程。

13.什么叫做水蒸汽的热焓?

热焓简称焓,是热工计算中常用的一个状态参数。

它等于内能和压力势能之和。

用符号i表示,单位是千焦/公斤（KJ/Kg）。

从热力学的观点来看,蒸汽的热焓就是蒸汽的能量,对于一定状态下（温度、压力）单位重量的蒸汽,其热焓是一定的。

14.什么是蒸汽的熵?

熵也是一个常用的状态的参数,它是衡量热力体系中不能利用的热能指标,熵增大,表示气体做功能力减小。

在一定的条件下,熵在数值上等于温度除于热量所得的熵。

用符号S表示。

15.什么是理想气体?

分子之间不存在引力,分子本身不占体积的气体叫做理想气体。

这是什么意思呢?

我们知道,气体和固体、液体不同,它的分子之间的距离很大。

当气体容积增大时,随着分子间距离的增大,气体分子间的引力就减小,同时分子本身的体积在总容积中所占的比例减小。

当分子间的距离很大很大时,这个比例就变得很小很小,在极限情况下,分子间的引力就变为零,分子本身也不占体积了,这样的气体就变成了理想气体。

16.什么是内能?

其单位是什么?

气体内部所具有的各种能量,统称为气体的内能,气体的内能主要包括分子的内动能和内位能两部分。

气体内部分子的热运动所具有的动能,称为分子的内动能。

分子内动能仅是温度T的函数、气体温度越高,分子热动能就愈大。

分子之间的吸引力同样具有分子的内位能,它的大小和分子间距离有关。

分子的内位能是压力P或比容V的函数。

可见气体的内能决定于它的温度T和比容V,也就是决定于气体所处的状态,所以内能也是一个状态参数。

单位:

工程单位制---千卡/公斤（Kcal/Kg）

国际单位制---焦耳/千克（J/Kg）

17.什么叫功?

功就是力和距离的乘积。

功的大小根据物体在力的作用下,沿力的作用方向移动的距离来决定,改变它的距离,就改变了功的大小,可见功不是状态参数,而是与过程有关的一个量。

其单位:

工程单位制千克力·

米（Kgf·

M）

国际单位制牛顿·

米（N·

M）焦耳（J）

18.什么叫热量?

高温物体把一部分能量传递给低温物体,其能量的传递的多少用热量来度量。

热量的传递的多少和热力过程有关,叫过程量。

只有在能量传递的热力过程中才有功和热量的存在,没有能量传递的热力状态是根本不存在什么热量的,所以热量不是状态参数。

工程单位制千卡/（Kcal）

国际单位制1千卡=4.1868千焦

19.什么是热力学第一定律?

热力学第一定律是能量守恒及转换定律,能的形式可以相互转换,热能可以转变为机械能,机械能可以转变为热能,转换时,它们的数量是相等的。

这个客观规律称为热力学第一定律。

比如,质量1千克的某气体,在汽缸中进行热力过程时从外界吸热。

气体温度升高时,表明气体内动能增加,气体比容增大,表明分子之间的距离增大,这就必须使加入气体的热量中消耗一部分热能用来克服分子间的吸引力而做功,以增加气体的内位能。

因此,加入气体的热量除去增加气体的内位能和内动能以外,其余部分才用来推动活塞对外界做功。

放热情况则与此相反。

这样,根据能量守恒定律就可以得出一般情况下可用的热力学第一定律。

20.什么是热力学第二定律?

热力学第一定律确立了热能在传递和转换时数量关系,但它没有说明热能传递和转换的方向、条件和程度,那么热能传递和转换的方向、条件、程度是什么呢?

如:

两个温度不同的物体相接触时,热量总是从高温物体传递到低温物体。

又如:

机械能可以通过摩擦转换成热能,等等。

上述过程进行时,不需要任何条件,能自发地进行,而要使上述过程反向进行成为可能,就必须补充一定的条件。

所以,热能的传递和转换过程是有方向的,违反其方向性,必须补充一定的条件,付出一定的代价。

另外,通过对卡诺循环的分析已经知道,热能转换成机械能,不是全部而只能是其中的一部分,其余的部分只能作为冷源损失。

无数实践证明,在自然条件中,一切热力过程都是自发地遵循着一个方向进行的,当需要反方向进行时,就要受到限制,需要附加一定的条件,付出一定代价,热力学第二定律揭示了热力过程进行方向、条件、程度的基本规律。

热力学第二定律是人们长期观察所得的结果。

由于各人所观察的事物不同,所以热力学第二定律有各种不同的叙述方法。

现将常见的几种说法引述一下:

（1）.克劳斯修说法:

热不可能自发地,不付出代价地，从一个高温物体传到另一个低温物体。

（2）.开尔文说法:

不可能从单一热源取热,使之全变为功而不产生其它影响。

还有其它的说法,在此不再一一引述,虽然各种说法不同,但其实质都说明热力过程具有方向性这一客观规律。

21.什么是热力过程?

有哪些典型的热力过程?

工质在一定的条件下,由一状态改变为另一种状态所经过的路径,叫做热力过程。

比如水的加热和冷却都是热力过程。

在热力工程上典型的热力过程有以下几种:

（1）等温过程:

工质在温度维持不变的条件下（T=常数）,由一种状态改变到另一种状态的过程,叫等温过程。

汽轮机的排汽在凝汽器内的凝结过程,可近似地看作等温过程。

（2）等容过程:

工质在体积维持不变的条件下（V=常数）,由一种状态改变到另一种状态的过程,叫等容过程。

等容过程的特点是不向外做功,即W=O。

（3）绝热过程:

这是在即不输入热量也不输出热量（q=O）的条件下,物质由一种状态改变到另一种状态的过程。

理想绝热过程的熵是不变的,蒸汽在汽轮机内的膨胀过程,就可以近似地看作这个过程。

实际上发生的过程都不可能是上述某一个纯粹的过程。

而是以某过程为主,其它过程影响较小,因而是忽略不计的过程。

如蒸汽在汽轮机内的膨胀过程,因为它的膨胀速度很快,可近似地看作绝热过程。

实际上它也有输出热量损失,但相对来说数量很小,工程上可忽略不计。

22.什么叫饱和温度，饱和水，饱和压力，饱和蒸汽?

对水进行定压加热时,水温自零摄氏度开始升高,当水温升高到一定温度,水开始沸腾,通常把水开始沸腾的温度,称为饱和温度,即沸点。

沸点状态下的水称为饱和水。

此时对应有蒸汽压力,称为饱和压力。

蒸发的蒸汽称为饱和蒸汽。

23.什么叫干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽?

当水达到饱和温度后,如继续定压加热,则饱和水开始汽化,此时比容增大,而水温并不升高,保持饱和温度。

继续加热,水不断汽化直至完全变为蒸汽,最后一滴水变为蒸汽的状态叫干饱和蒸汽。

在水没有完全汽化之前,这时饱和水与饱和蒸汽共存,通常把这种含有饱和水的蒸汽叫湿饱和蒸汽,简称湿蒸汽。

24.什么是干度、湿度、液体热、汽化潜热?

为了表示在湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽所占的份额,采用干度（X）这一参数。

干度是指一公斤湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的重量。

如湿饱和蒸汽的干度X=90％,就是表示每公斤湿饱和蒸汽中有0.9公斤干蒸汽和0.1公斤的水。

显然,对于饱和水,X=0,而对于干饱和蒸汽,X=1。

一公斤湿饱和蒸汽中饱和水的重量叫湿度。

在水加热到饱和水的阶段所加入的热量,称为液体热。

把一公斤已经加热到饱和温度的水在定压下完成汽化,所加入的热量叫汽化潜热。

25.什么是过热度,过热蒸汽,过热热?

将干饱和蒸汽继续定压加热蒸汽温度就要上升,而超过饱和温度,其超过的温度叫过热度。

具有过热度的蒸汽叫做过热蒸汽。

过热蒸汽吸收的热量叫做过热热。

26.什么是朗肯循环?

针对卡诺循环在发电厂中的实际应用中存在的问题,进行了适当的改进,就成为发电厂的基本循环------朗肯循环,主要改进有以下几点:

（1）在锅炉中加装过热器,把干饱和蒸汽继续定压加热变成过热蒸汽。

这样,使热源中的饱和温度加热到过热蒸汽温度,从而使吸收热温度大大提高了,提高了热效率。

同时改变了汽轮机绝热膨胀后的干度问题,从而改善了汽轮机的工作条件。

（2）让汽轮机排汽排入凝汽器等压放热后,全部冷凝成该压力下的饱和水,这样避免使用庞大的压气机,只使用体积较小的水泵绝热压缩到锅炉即可。

由于水的比容比汽小得多,因而水泵消耗的压缩功比采用压气机消耗的压缩功小得多。

27.为什么纯凝器式发电厂的总效率在25％～35％?

纯凝器式发电厂对燃料热能的利用程度是很低的,这主要是由于蒸汽在汽轮机内做完功的排汽排入凝汽器传给冷源的热量损失太大的缘故。

所以,提高发电厂燃料热能利用程度的途径,是可以减少冷源损失的。

目前所用的回热、供热、中间再热等,就是以减少进入凝汽器的蒸汽量为出发点来减少冷源损失,提高了电厂的总效率。

28.什么是回热循环?

在朗肯循环中,有很大一部分热量在凝汽器中被冷却水带走而损失机掉了,提高循环热效率的关键是如何利用这部分热量。

采用给水回热就是减少凝汽器损失的有效方法。

所谓给水回热就是利用从汽轮机某中间级后抽出部分蒸汽来加热给水,具有给水回热的循环叫做回热循环。

29.采用回热循环的意义是什么?

答:

采用回热加热以后,一方面从汽轮机中间部分抽出一部分蒸汽,加热了给水提高了锅炉给水温度。

这样可使抽汽不在凝汽器中冷凝放热,减少了冷源损失。

另外一方面,提高了给水温度,减少了给水在锅炉中的吸热量。

因此,在蒸汽初、终参数相同的情况下,采用给水回热循环的热效比朗肯循环热效率高。

一般回热级数不只一级,中参数的机组,回热级数3～4级;

高参数机组6～7级;

超高参数机组不超过8～9级。

30.采用中间再热的目的是什么?

为了提高发电厂的热经济性和适应大功率的机组发展的需要,蒸汽初参数不断地得到提高。

但是,随着初压力的提高,蒸汽在汽轮机中的膨胀终了的湿度增大了,为了使排汽湿度不超过允许数值,而采用蒸汽中间再热。

采用蒸汽中间再热以后,不仅减少了汽轮机的排汽湿度,改善了汽轮机末几级叶片的工作条件,提高了汽轮机的相对内效率,同时由于蒸汽再热,使每千克工质的焓降增大了。

如电功率不变,可减少汽轮机总汽耗量。

此外,蒸汽中间再热的应用,能够采用更高的蒸汽初压力,增大了单机容量,这些会使发电机的热经济性得到提高。

蒸汽在汽轮机高压缸做功后的排汽,再引入到锅炉的中间再热器进行等压加热,使蒸汽温度恢复到初温,然后在引回到汽轮机的低压缸继续膨胀做功,最后排入凝汽器。

由于采用中间再热,使汽轮机的结构,布置及运行方式复杂,金属消耗及造价增大,对调节系统要求更高。

因此,通常只有10MW以上的汽轮机机组才采用蒸汽中间再热。

31.什么是热电合供循环?

其方式有几种?

在发电厂中利用汽轮机中作过功的蒸汽（抽汽或排汽）的热量供给热用户,可以避免或减少在凝汽器中的冷源损失,使发电厂的热效率提高,这种同时生产电能和热能的生产过程,称为热电合供循环。

热电合供循环的方式有两种:

分为背压式机组和抽汽式机组。

32.调节抽汽式式汽轮机的供热循环的应用及特点是什么?

调节抽汽供热方式的主要特点,是电负荷和热负荷都可以进行单独调节,互不干扰,但是这种汽轮机还有部分蒸汽进入凝汽器,造成部分冷源损失,因而其热量利用系数在一般情况下,总是小于背压供热方式。

另外,由于它的辅助系统复杂,增加了调节装置,其投资费用远高于背压供热方式。

所以,调节抽汽供热方式仅适用于在集中供热的场合。

第二章汽轮机的一般概念

1.汽轮机设备包括哪些?

汽轮机设备包括以下几部分:

一.汽轮机本体:

（1）配汽机构:

包括有主蒸汽导汽管、自动主汽阀、调速器阀等。

（2）汽轮机转动部分:

主要有主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带、联轴器和紧固件。

（3）汽轮机静止部分:

包括有汽缸、滑销系统、隔板、隔板套、喷嘴、汽封轴承、以及一些紧固零件。

二.调节系统:

主要有调速器、油动机、调节阀、主油泵、辅助油泵等。

三.凝汽及抽气系统:

主要有凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵等。

四.回热加热系统:

主要设备有低压加热器、高压加热器、疏水泵、疏水器等。

2.汽轮机如何分类?

汽轮机的类型很多,分类的方法也很多,常按其工作原理、主蒸汽参数、热力过程和汽缸数目等进行分类。

按工作原理分为:

（1）.冲动式汽轮机:

在冲动式汽轮机中,蒸汽的膨胀降压主要是在喷嘴中进行,在动叶片中只将汽流的动能转换为机械能,叶片主要承受蒸汽的冲击力做功,并带有一定的反动度,所以称为冲动式汽轮机。

（2）.反动式汽轮机:

在反动式汽轮机中,蒸汽的膨胀不仅在喷嘴进行,也在动叶片中进行,通常其热能在喷嘴和动叶片中各占50％.叶片不但承受蒸汽的冲击力,而且承受反作用力。

为了简化汽轮机的结构,减少级数,通常在反动式汽轮机的第一级,即调节级采用冲动级,因此,有时也称其为冲动反动式联合式汽轮机。

按主蒸汽参数分为:

（1）.低压汽轮机:

主蒸汽压力为1.18MPa～1.47MPa

（2）.中压汽轮机:

主蒸汽压力为1.96MPa～3.92MPa

（3）.高压汽轮机:

主蒸汽压力为5.58MPa～9.81MPa

（4）.超高压汽轮机:

主蒸汽压力为11.77MPa～13.7MPa

（5）.亚临界压力汽轮机:

主蒸汽压力为15.69MPa～17.65MPa

（6）.超临界压力汽轮机:

主蒸汽压力大于22.16MPa

按热力过程分为:

（1）.凝器式汽轮机:

进入汽轮机内做功的蒸汽除回热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,称为凝器式汽轮机。

（2）.背压式汽轮机:

蒸汽在汽轮机内做完功后,以高于大气压的压力排出,供工业或采暖用汽,这种型式的汽轮机为背压式汽轮机。

（3）.调整抽汽式汽轮机:

从汽轮机的某些级后抽出部分做过功的蒸汽供工业或采暖用汽,其余蒸汽排入凝汽器,而且抽汽压力在一定范围内调整,这种汽轮机称为调整式汽轮机。

（4）.中间再热式汽轮机:

蒸汽在汽轮机内若干级做功后,用导汽管将其全部引入锅炉再热器再次加热到某一温度,然后又回到汽轮机中继续膨胀做功,这种汽轮机称为中间再热式汽轮机。

按汽缸数目分为:

（1）.单缸汽轮机:

只有一个汽缸的汽轮机,称为单缸汽轮机。

（2）.双缸汽轮机:

由一个高压缸和一个低压缸组成的汽轮机,称为双缸汽轮机。

（3）.多缸汽轮机:

由一个高压缸,一个中压缸和数个低压缸组成的汽轮机,称为多缸汽轮机。

3.国产汽轮机的型号是如何表示的?

汽轮机的种类很多,可用统一的符号来表达汽轮机的基本特性,这样的符号就是汽轮机的型号。

国产汽轮机是采用汉语拼音字母和数字来表示其型号的。

该型号分两段:

第一段的字母代表机组热力特性;

第二段是两组数字,第一组数字表示汽轮机的额定功率,第二组数字表示了汽轮机的蒸汽参数。

国产汽轮机型号中热力特性或用途代号表

热力特性代号

凝汽式N

背压式B

一次调整抽汽式C

二次调整抽汽式CC

变转速工业汽轮机G

移动式Y

型号举例:

例一:

N100—90/535—2型:

表示为凝器式汽轮机,额定功率为100MW;

主蒸汽压力为8.83MPa（90绝对大气压）;

主蒸汽温度为535℃,第二次变型设计。

例二:

B25—90/10型汽轮机

表示为背压式汽轮机,额定功率为25MW;

主蒸汽压力为8.83MPa（90绝对大气压）,排汽压力为0.98MPa（10绝对大气压）。

4.什么是冲动作用原理?

在汽轮机中,蒸汽在喷嘴中膨胀加速,压力降低,速度增加,热能转变为动能。

高速汽流进入动叶片后,其速度方向发生改变（其动量发生变化）,对动叶片产生了冲击力,推动叶轮旋转做功,将蒸汽的动能转变为机械能,这种利用冲动力做功的原理,称为冲动作用原理。

5.什么是反动作用原理?

蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速（其压力降低速度增加）,而且在动叶栅中继续加速,同时对动叶栅产生一反作用力,利用此力推动叶轮旋转做功的原理,称为反动作用原理。

6.什么是汽轮机的“级”?

在汽轮机中由喷嘴和与它组合的动叶栅所组成的基本做功单元就叫汽轮机的“级”。

7.什么是单级汽轮机?

它是怎样工作的?

具有一个“级”的汽轮机称为单级汽轮机。

它是由汽缸、喷嘴、叶片和叶轮等部件组成。

蒸汽进入喷嘴后,压力降低,速度增加,即在喷嘴中蒸汽的热能转换成动能。

此后蒸汽进入动叶片流道,在动叶片内改变流动方向,按冲动原理给叶片以作用力,使叶轮输出机械功,即在动叶片中,蒸汽的动能转变为机械能。

单级汽轮机由于功率小,所以一般不用来带动发电机,在发电厂中单级汽轮机常用来带动辅助设备,如汽动油泵或汽动给水泵。

8.什么是速度级汽轮机?

在单级汽轮机中装有一列叶片,而且蒸汽流出叶片时还具有很高的速度,这部分动能不能被充分利用而形成了很大的余速损失,从而降低了汽轮机的效率,为了充分利用这部分余速,在同一叶轮上装有两列动叶片,在两列动叶片之间装有导向叶片,使蒸汽在第一列动叶片做功后,经导向叶片又在第二列动叶片中继续做功,使余速损失得到进一步的利用。

在多级汽轮机中可利用双列速度级热焓降大的特点,将其制成一级,从而减少了多级汽轮机的级速,简化结构,缩小体积,同时因高压段汽压汽温下降很多,中低压汽缸可用较差的材料制造。

9.什么是多级汽轮机?

具有若干“级”的汽轮机,称为多级汽轮机。

多级汽轮机是由若干个带有一定反动度的冲动级依次排列组成的。

它的第一级喷嘴安装在汽缸上,其余的各级喷嘴安装在隔板上,各级动叶栅都安装在轴的叶轮上。

大多数冲动式汽轮机都采用喷嘴调节,即第一级喷嘴分成若干组,喷嘴相互隔开,各由一个调速汽门控制,根据负荷的大小,依次开启一个或几个调速汽门,调节进入汽轮机的蒸汽量。

显然,采用喷嘴调节时,第一级的进汽面积随负荷的变化而相应的变化,因此通常第一级作为调节级,其它各级统称为非调节级或压力级。

具有一定压力温度的新蒸汽经调速汽门时产生节流损失,压力下降,然后进入汽轮机第一级喷嘴,在喷嘴中膨胀加速,压力降低,速度增加,其热能转变为动能,然后进入动叶片,改变汽流的方向,对叶片产生冲击力,同时蒸汽略有膨胀,压力下降,速度增加,对叶片产生反动力,蒸汽在动叶片中,将大部分动能转变为机械能,蒸汽流出动叶时压力下降,此后蒸汽又进入第二级,重复上述过程膨胀做功。

这样,蒸汽逐级膨胀,直至最后一级动叶片出口压力降到P排为止。

汽轮机的各级功率之和就是多级汽轮机的总功率。

由于蒸汽压力的逐级降低,其比容逐级增大,所需要通流截面积逐级增加,因