透平机械原理.docx

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透平机械原理

透平机械原理

1.什么是渐缩斜切喷管的极限压比,什么是缩放喷管的极限压比,两者有何差

别,

2.试述影响叶栅叶型损失的几何与气动参数有哪些,它们是怎样影响叶型损失

的,

3.冲动级与反动级的反动度是怎样定义的,比较两种级的优缺点。

4.某长叶片级采用等环量设计，即Cr=const,C=const,并且级后静压p沿叶高uz2

为常数，试绘出动叶根部、中径与顶部进、出口速度三角形。

5.何谓局部进气率,什么时候采用局部进气率,

6.按等环量条件=const,=const设计的长叶片级，叶根反动度=0，动,C,Ch2uz

叶出口根部周向速度C=0，试用动叶根部、中径和顶部进、出口速度三角2uh

形的变化说明反动度沿叶高的变化。

（不考虑损失）

7.已知:

纯冲动式透平级（,=0），根限圆周速度u=300米/秒，最佳速比（x）maxa

=0.5,求该透平级能利用的最大焓降（h）。

optsmax

8.试说明直列叶栅中端部损失是怎样产生的,影响直列叶栅端部损失的几何与

气动参数有哪些,它们是怎样影响端部损失的,

9.说明透平级静叶与动叶速度系数与的意义，并用速度系数表示级的静叶,,

h,h12,损失系数,和级的动叶能量损失系数,,，假设该级反动度12**hhss

=0。

10.已知某低压级透平按等环量设计，根部反动度=0，背压p=const。

试画出h2

下列参数沿叶高的变化规律:

，及反动度。

c,w,c,wp11221

11.凝气式汽轮机前轴封和后轴封的作用是什么,

12.已知短叶片透平级，级前参数p，T，初速C，级后压力p，静、动叶速度0002

,,系数=，反动度=0.5，d=d,C=0，试在i-s图上绘出该级的热力过程，122u

~~*******ii并标出绝对滞止焓，，，相对滞止焓i，i，相对滞止转焓,的iiiw1w212ww012

位置。

13.什么是最佳速比,在最佳速比下级的出口绝对速度c是否一定沿轴向,2

14.有一透平在湿蒸汽区工作，试用速度三角形和简单径向平衡方程说明在通流

部应采取哪些防护措施，湿蒸汽损失有哪几部分组成。

15.在多级轴流式透平中在哪些地方设置轴封，在i-s图中绘出轴封中气流的热力

过程。

ux,,16.用轮周效率与速比的关系曲线说明在透平设计中在什么情况下选1suc1

择单列速度级，在什么情况下选择双列速度级。

若假设第一列动叶、转向叶

片与第二列动叶反动度均为零，试绘出双速度级的热力膨胀图（在i-s图中）

1

及绝对焓和相对滞止焓沿轴向变化。

17.多级透平的相对内效率与组成它的各级透平的相对内效率间的关系，，,,oioiT

如何（假设各级相对内效率相等）,重热系数是否越大越好,,Z

18.写出简单径向平衡方程，说明该方程的应用条件，并通过该方程解释对长叶

片级进行气动热力计算时为什么不用平均半径上的气动参数代替其它半径上

的气动参数,

19.用焓熵图说明排气管为什么要做成扩压的,

20.已知一台多级轴流式透平级的某中间级为反动级（=0.5）,它的前后级也为,0

反动级，故余速完全能被利用，即==1，试绘出该级在启动、最佳及抛,,02

u荷工况下的速度三角形以及轮周效率随速比的变化曲线，并在图x,,1suc1

中标出叶栅损失。

21.在最佳速比下工作的理想纯冲动级与理想反动级各对应什么流动情况，绘出

各自的速度三角形，并说明为什么对应你所指明的流动情况。

22.有一长叶片级，级前参数沿径向均布，级后气流方向处处沿轴向，请用简单

径向平衡方程说明该级反动度沿叶高的变化。

23.用-曲线说明在小速比下采用双列复速级比压力级具有较高的轮周效x,u1s

率。

24.已知反动式透平级（==0.5），静、动叶呈镜内映射状，静、动叶速h,h2ss

,度系数相等=，而且级进口速度相等c,c,级在最佳速比下工作，绘出02

此时级动叶进出口速度三角形。

若，在i-s图上绘出该级的热力过d,d,d12

**程图（余速被利用,==1），并表示出相对滞止焓i，i及相对滞止转焓,w1w202

~~**ii,的位置。

12ww

25.写出反动度的定义并在i-s图上标明对应的物理量。

26.试写出考虑余速被利用情况下轮周效率的表达式，若级的反动度

h,h,==0.5，在i-s图上绘出考虑余速利用时级的热力过程（=,=1）。

2ss00227.试述轴流式多级透平焓降分配与级数确定的方法与步骤。

28.试述压气机防喘振的措施。

29.何谓级组的临界压比,当级组的压比小于临界压比时，怎样计算通过级组的

流量,

30.一台多级透平制造厂出厂投入运行后发现出力不足，相应采取哪些措施可以

N,Gh,提高它的出力,（提示:

用分析）oisoi

2

31.在-平面座标中绘出理想纯冲动级和理想反动级透平的轮周效率曲线，x,1su

并比较两者的异同，说明它们的优缺点。

32.说明透平级静叶与动叶速度系数与的物理意义并写出它们与静叶、动叶,,

能量损失系数之间的关系。

33.=const,=const等环量扭曲条件是否适用于级前参数沿径向不均匀的C,C2uz

透平级,为什么,

34.什么叫透平的相似工况和相似参数,两台几何相似的多级透平流动相似的充

分与必要条件是什么,

35.试述在透平级内有哪些级内损失，它们都是怎样产生的,

2c136.一元绝对流动能量方程为的使用条件是什么,（定常,绝热,i，,const12

无粘,等熵,有无流动损失,）

37.以平面叶栅为例说明叶型损失由几部分组成。

38.何谓局部进气率,什么时候采用局部进气率,

39.已知某透平级动叶为相对稳定流动而且，圆周功的欧拉方程证明d,d12

**。

h,i,iu12

40.试述多级透平焓降的分配与级数确定的方法与步骤。

p**cr41.有一渐缩喷管，管前参数p,,,,背压为其临界压比，问:

当压比p,T1cr00*p0

pcr,,,,时，斜切部分的流动将发生什么现，为什么,1cr*p0

42.写出简单径向平衡方程并说明该方程的物理意义。

43.相对滞止转焓的定义是什么,在什么条件下动叶前后相对滞止转焓守恒,在

什么条件下动叶前后相对滞止焓守恒,

,,C,,044.在圆柱假定下，长叶片按等环量扭曲方法设计，出口环量，如果2u

h,hu12,x,,,,沿叶高为常数，请绘出速比及各项损失系数,和112**chh1ss

hc2,,沿叶高的变化趋势。

c2*hs

45.纯冲动式透平级（=0），极限圆周速度u=300米/秒，最佳速比（x）=0.5,maxaopt

求该透平级能利用的最大理想焓降（h）。

smax

46.试述透平级组焓降的分配与级数确定的方法与步骤。

47.在设计渐缩斜切喷管时，为何无论在设计与变工况下都要避免喷管的压比小

3

于极限压比,,a

48.有一透平在湿蒸汽区工作，试用速度三角形说明在通流部应采取哪些防护措

施。

49.对于实际冲动式透平级和实际反动式透平级，考虑余速能被下级利用时，在

最佳速比下工作，两类级是否都对应轴向出气,为什么,50.已知按等环量扭曲规律设计的长叶片级，根部反动度,而且动叶根部出,,0h

口绝对速度的周向分量,试绘出动叶进、出口三角形沿叶高的变化（根c,02uh

部，中径，顶部），并通过速度三角形的变化说明反动度,轮周功与理想,hu

*滞止焓降沿径向的变化规律。

（不考虑损失）hs

51.已知某低压透平级按等环量设计，试用速度三角形分析W沿叶高变化可能2

出现的各种情况，标明各对应量之间的相互关系。

52.长叶片级按等环量设计，而且0，试分析级焓降沿径向的变化,在设ch,2uhs

计等环量长叶片级时，为什么常常采用不大的负环量,53.已知短叶片透平级，级前参数p，T，初速C，级后压力p，静、动叶速度0002

=，反动度=0.5，d=d,C=0，试在i-s图上绘出该级的热力过程，系数,,122u

~~*******ii并标出绝对滞止焓，，，相对滞止焓i，i，相对滞止转焓,的iiiw1w212ww012

位置。

54.按等环量条件=const,=const设计的长叶片级，动叶根部等熵焓降C,C2uz

h=0，背压=const（沿径向），不考虑损失，请绘出下列参数沿径向的变p2hs2

化曲线:

，，，。

,,,2112

55.多级轴流式透平单级相对内效率,与整机相对内效率之间的关系为oi

（,）=，试向重热系数,是否越大发越好,,（1，,）oiToizz

56.反动度的定义是什么,冲动式短叶片透平在中径上为什么要选择少量的反动

度,

~~**iiddd57.已知短吓片透平级动叶前后滞止转焓=，而且==，试轮周功的12ww21

u（c,c）h欧拉方程=。

1u2uu

58.已知理想纯冲动式透平级和理想反动式（=0.5）透平级均在最佳速比下工

x,作，绘出两者对应启动工况、最佳工况和抛荷工况的速度三角形，并在-u1s

4

座标平面中绘出两者轮周效率随速比变化曲线，并比较两者的异同，说明它

们的优缺点。

59.用速度三角形说明对于反动度不大的冲动级反动度随速比的变化规律。

*60.已知纯冲动式透平级，通过改变转速n变化速比，在变化时保持xx,,,,h1s1ss

及不变，轮周效率,为级的静叶损失系数，为级动,,,,,1,,,,,,2u12c21

叶损失系数，为级余速损失系数，试在-座标中绘出，和随,x,,,,c2c21su21

速比的变化，并说明原因。

x1s

61.在什么情况下采用速度级,某双列速度级，初参数，，，背压，pTcp0002

'',===0（,、和分别为第一列动叶、转向叶片和第二列动叶反动,,,,gg

度），存在流动损失，余速为,请在i-s图上绘出速度级的热力过程图。

c2

图1图2

62.图1为反动式叶栅叶型损失随马赫数的变化曲线，请解释曲线为何呈图示形

状。

63.图2为叶型损失随冲角的变化曲线，请解释曲线相对i=0的直线为什么不对

称。

64.图3为理想透平级，动叶前后平均直径相等，平面叶栅中的叶型呈镜面映射

状，请据此判断该级是纯冲动级还是反动级,绘出对应最佳速比的动叶进、

出口速度三角形，并沿ab绘出绝对滞止焓、相对滞止焓和滞止转焓，压力p、

速度c、w的变化曲线。

C,C65.长叶片按等环量=const,=const设计，而且动叶栅根部绝对出气角2uz

,=90，不考虑静叶和动叶中的能量损失，请绘出下理参数沿径向的变化2h

2c**2,（）/h,,规律:

级的等熵滞止焓降h，余速损失系数级及轮周效率。

cs2us2

5

图3图466.图4为反动式透平级（=0.5），请指明级中何处作用有轴向力，写出轴向力,

的计算公式，级局部进汽率=1，且焓降不大。

采取什么措施克服多级透平,

中的轴向力。

图5图667..如图5，请在i-s图中绘出轴封中气流由膨胀至的热力过程，并写出芬pp0z

诺曲线的方程。

68.图6是一多级轴流透平选择的假想速比从第一级至末级的变化规律，试据此

绘出相应反动度的变化规律，并说明这样选择的理由。

图7图8

69.图7中纵座标为叶型损失，横座标E为相对节距，请指出哪上条曲线对应p

冲动式叶栅，哪一条对应反动式叶栅，并说明原因。

70.已知图8所示短叶片级，通分按等内径设计，在一元假定下，绘出沿流动方

~***i向ab气流绝对滞止焓、相对滞止焓i和相对滞止转焓i的变化规律，并说ww

明绘制上述变化规律时对气体各做了什么假定。

6

图9图1071.在图9中绘出直列叶栅能量损失系数沿叶高的变化曲线，并说明端部损失,

是怎样形成的,

72.图10为理想渐缩斜切喷管出口气流角随压比的变化规律，为喷管的,,,1p11

几何出口角，请解释曲线为何呈图示形状。

图11图1273.图11为在湿蒸汽区工作的具有一定反动度的单级透平，局部进气率=0.5，,

和均大于外界压力，试分析该透平级有哪些能量损失，它们都是怎pppa12

样产生的,

74.指出图12中叶型表面压力系数分布曲线哪一条对京应冲动式叶型,哪一条

对应反动式叶型,哪一种叶栅叶型损失大，为什么,

图13图14

,75.图13为直列叶栅能量损失系数和出口气流角沿叶高的分布，请解释两2

条曲线什么呈图中形状,

7

76.图14为一三级透平在i-s图中的热力过程，而且每级相对内效率相等，请,oi

用该图说明重热系数的意义并写出三级透平的相对内效率与级相对内（,）oiT

效率间的关系。

oi

图15图1677.图为用等环量方法设计的长叶片级，根据圆柱流理论通过该级的流线应为图

示的直线，问实际上是否如此，为什么,已知该级级前参数沿叶高均布，级

后压力沿叶高为一常数。

p2

8