4.喷嘴速度系数与动叶速度系数的含义及其影响因素。
1）喷嘴速度系数：
喷嘴出口的实际系数与理想系数之比，即φ=c1/c1t，φ实质上表示了蒸汽在喷嘴流动过程中的损失，影响速度系数的因素很多，φ的大小与喷嘴高度、叶型、表面粗糙度、前后压差、叶片宽度有关，其中与喷嘴高度关系最为密切，为减小损失，在设计时要求喷嘴高度不小于15—20mm，φ常取0.92—0.98，一般取0.97.
2）动叶速度系数φ=ω2/ω2t,φ与动叶高度，反动度，叶型，动叶片的表面粗糙度等因素有关，其中特别是与动叶高度和反动度的关系最为密切，并随动叶高度和反动度的增大而增大，φ常取0.85—0.95.
5.级内损失的组成，特点及分析。
1）喷嘴损失：
蒸汽在喷嘴叶栅内流动时，汽流与流道壁面之间、汽流各部分之间存在碰撞和摩擦，产生的损失。
2）动叶损失：
因蒸汽在动叶流道内流动时，因摩擦而产生损失。
3）余速损失：
当蒸汽离开动叶栅时，仍具有一定的绝对速度，动叶栅的排汽带走一部分动能，称为余速损失。
4）叶高损失：
由于叶栅流道存在上下两个端面，当蒸汽流动时，在端面附面层内产生摩擦损失，使其中流速降低。
其次在端面附面层内，凹弧和背弧之间的压差大于弯曲流道造成的离心力，产生由凹弧向背弧的二次流动，其流动方向与主流垂直，进一步加大附面层内的摩擦损失。
5）扇形损失：
汽轮机的叶栅安装在叶轮外圆周上，为环形叶栅。
当叶片为直叶片时，其通道截面沿叶高变化，叶片越高，变化越大。
另外，由于喷嘴出口汽流切向分速的离心作用，将汽流向叶栅顶部挤压，使喷嘴出口蒸汽压力沿叶高逐渐升高。
而按一元流动理论进行设计时，所有参数的选取，只能保证平均直径截面处为最佳值，而沿叶片高度其它截面的参数，由于偏离最佳值将引起附加损失，统称为扇形损失。
6）叶轮摩擦损失：
叶轮在高速旋转时，轮面与其两侧的蒸汽发生摩擦，为了克服摩擦阻力将损耗一部分轮周功。
又由于蒸汽具有粘性，紧贴着叶轮的蒸汽将随叶轮一起转动，并受离心力的作用产生向外的径向流动，而周围的蒸汽将流过来填补产生的空隙，从而在叶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。
6.级的轮周效率及其影响因素。
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。
7.湿汽损失产生的原因，危害性及减小措施。
原因：
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。
危害性：
湿气在叶片的侵蚀是造成叶片损失的主要原因。
减小措施：
①采用中间再热循环；②采用去湿装置；③采用具有吸水缝的空心喷嘴；④采取措施提高动叶的抗侵蚀能力。
8.长叶片按等截面式设计的附加损失及对策。
①气流的撞击损失；②大小和方向沿叶高变化使下级进口条件变差。
对策：
①按气流参数按叶高的变化规律，将叶片设计成变截面的扭叶片。
动叶进口：
∵β1t>β1m>β12，即β逐渐增大，∴设计时应使β1g沿叶高逐渐增大。
动叶进口：
∵α2*沿叶高不断增大，为保证α2*=90°β2*沿叶高逐渐减小，∴β2g也应增大。
②设计中采用径向平衡法。
9.蒸汽在级中心能量转换过程。
蒸汽在汽轮机级内的能量转换过程，是先将蒸汽的热能在其喷嘴叶栅中转换为蒸汽所具有的动能，然后再将蒸汽的动能在动叶栅中转换为轴所输出的机械功。
具有一定温度和压力的蒸汽先在固定不动的喷嘴流道中进行膨胀加速，蒸汽的压力、温度降低，速度增加，将蒸汽所携带的部分热能转变为蒸汽的动能。
从喷嘴叶栅喷出的高速汽流，以一定的方向进入装在叶轮上的动叶栅，在动叶流道中继续膨胀，改变汽流速度的方向和大小，对动叶栅产生作用力，推动叶轮旋转作功，通过汽轮机轴对外输出机械功，完成动能到机械功的转换。
由上述可知，汽轮机中的能量转换经历了两个阶段：
第一阶段是在喷嘴叶栅和动叶栅中将蒸汽所携带的热能转变为蒸汽所具有的动能，第二阶段是在动叶栅中将蒸汽的动能转变为推动叶轮旋转机械功，通过汽轮机轴对外输出。
10.什么叫余速利用？
余速在什么情况下可被全部利用？
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。
1.重热现象：
上一级的损失造成比熵的增大将使后面级的理想比焓降增大，即上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。
2.重热系数：
3.相对内效率：
在汽轮机中，由于能量转换存在损失，蒸汽的理想比焓降ΔHt不可能全部变为有用功，而有效比焓降ΔHi小与理想比焓降ΔHt，两者之比称为汽轮机的相对内效率，以ηi表示：
4.机械损失：
汽轮机运行时，要克服支持轴承和推力轴承的摩擦力，还要带动主油泵、调速器等，这都将消耗一部分有用功而造成损失，这种损失称为机械损失。
5.汽耗率：
机组每产生1kW·h电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率，用d来表示：
6.热耗率：
每产生1kW·h电能所消耗的热量称为热耗率，用q来表示：
对于中间再热机组，热耗率q为
7.各级段的效率比较：
高压段各级的效率相对较低；对于低压级，由于湿汽损失很大，使效率较低，特别是最后几级，效率降低更多；中压段各级的级内损失较小，效率要比高压段和低压段都高。
8.轴封布置特点：
正压轴封是用来防止蒸汽漏出汽缸，而负压轴封是用来防止空气漏入汽缸。
大型汽轮机的轴封比较长，通常分成若干段，相邻两段之间有一环形腔室，可以布置引出或导入蒸汽的管道。
9.外部损失的种类：
①机械损失；②外部漏汽损失。
10.极限功率：
指在一定的蒸汽初终参数和转速下，单排汽口凝汽式汽轮机所能获得的最大功率。
11.减小排气阻力的方法：
对于大功率凝汽式汽轮机，由于排气余速c2较大，为提高机组的经济性，可通过扩压的办法把排气动能转换为静压，以补偿排气管中的压力损失，这样，排气管即使排气的通道，又是一个具有较好扩压效果的扩压器。
二.简答
1.为什么多级汽轮机的效率大大提高？
1）多级汽轮机的循环热效率大大提高：
与单级汽轮机相比，多级汽轮机的比焓降增大很多，因而多级汽轮机的进汽参数可大大提高，排气压力也可显著降低；同时，由于是多级，还可采用回热循环和中间再热循环，这些都使多级汽轮机的循环热效率大大提高。
2）多级汽轮机的相对内效率明显提高
①在全机总比焓降一定时，每个级的比焓降较小，每级都可在材料强度允许的条件下，设计在最佳速比附近工作，使级的相对内效率较高；
②除级后有抽汽口，或进汽度改变较大等特殊情况外，多级汽轮机各级的余速动能可以全部或部分地被下一级所利用，提高了级的相对内效率；
③多级汽轮机的大多数级可在不超临界的条件下工作，使喷嘴和动叶在工况变动条件下仍保持一定的效率。
同时，由于各级的比焓降较小，速度比一定时级的圆周速度和平均直径也较小，根据连续性方程可知，在容积流量相同的条件下，使得喷嘴和动叶的出口高度增大，叶高损失减小，或使得部分进汽度增大，部分进汽损失减小，这都有利于级效率的提高；
④由于重热现象的存在，多级汽轮机前面级的损失可以部分地被后面各级利用，使全机相对内效率提高。
2.分析重热系数对汽轮机效率的影响。
由于重热现象的存在，使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率。
这一结论只表明当各级有损失时，全机的效率要比各级平均的效率好一些，而不是说有损失时全机的效率比没有损失时全机的效率高。
更不应简单地得
出α越大，全机效率越高的结论，这是因为α的提高是在各级存在损失，各级效率降低较多的前提下实现的，重热现象的存在仅仅是使多级汽轮机能回收其损失的一部分而已。
3.重热系数α的大小与下列因素有关：
1）多级汽轮机各级的效率。
若级效率为1，即各级没有损失，后面的级也就无损失可利用，则重热系数α=0。
级效率越低，则损失越大，后面级利用的部分也越多．α值也就越大。
2）多级汽轮机的级数。
当级数越多，则上一级的损失被后面级利用的可能性越大，利用的份额也越大．α值将增大。
3）各级的初参数。
当初温越高，初压越低时，初态的比熵值较大，使膨胀过程接近等压线间扩张较大的部分，α值较大。
此外，由于在过热蒸汽区等压线扩张程度较大，而在湿蒸汽区较小，因此在过热区α值较大，湿汽区α值较小。
4.齿形轴封的工作原理：
蒸汽流过汽封齿尖的最小间隙处，通道面积变小，流速加快，压力降低，蒸汽进入汽封齿后面的汽室，容积突然扩大，产生涡流和碰撞，动能全部消耗，转为热能，在此压力下自行加热，其焓沿等线又恢复到原来数值。
蒸汽通过汽封的过程是压力逐渐降低，焓值保持不变的节流过程。
5.多级汽轮机轴向推力产生的原因及平衡措施：
产生原因：
作用在冲动级上的轴向推力是由作用在动叶上的轴向推力和作用在叶轮轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力三部分组成。
在反动式汽轮机中，作用在通流部分转子上的轴向推力由下列三部分组成：
①作用在叶片上的轴向推力；②作用在轮鼓锥形面上的轴向推力③作用在转子阶梯上的轴向推力。
平衡措施：
①平衡活塞法；②叶轮上开平衡孔；③相反流动布置法；④采用推力轴承。
6.轴封系统的组成，作用及辅助汽源：
组成：
轴封和与之相连的管道、阀门及附属设备。
作用：
①防止高压端蒸汽外漏；②防止低压端空气漏入汽缸；③回收轴封漏气的工质和热量。
辅助汽源：
主蒸汽、冷再热蒸汽、辅助蒸汽。
7.提高汽轮机单机容量的途径：
①提高新蒸汽参数并采用再热循环；②提高汽轮机的背压；③采用高强度低重量的叶片材料；④降低机组转速；⑤采用给水回热循环；⑥采用多层叶片；⑦采用多排气口。
一.概念
1.设计工况、经济工况、变动工况：
汽轮机的设计工况是指在一定的热力参数、转速和功率等设计条件下的运行工况。
在此工况下运行，汽轮机具有最高的效率，故又称经济工况。
汽轮机的额定功率等于或大于经济功率。
偏离设计工况的运行工况称为变动工况，它包括汽轮机负荷的变动、蒸汽参数的变化、汽轮机转速的变化、汽轮机的启动和停机以及汽轮机甩负荷等运行工况。
2.级组：
机组是由若干相邻的、流量相同的且通流面积不变的级组合而成的。
3.级组的临界压力比：
：
级组的临界压力（指当级组中任一级处于临界状态时级组的最高背压）pzcr与机组前压力p0之比。
4.汽耗特性、工况图：
汽轮发电机组的功率与汽耗量之间关系称为汽轮机的汽耗特性，表示这种关系的曲线称为汽轮机的工况图。
5.调节级的最危险工况：
第一阀全开，而第二阀未开时。
6.动静叶栅出口面积比与反动度之间的关系：
此增彼减。
7.轴向推力的变化规律：
凝气式汽轮机个压力级总的轴向推力随负荷增大而增大，且在最大负荷时达到最大值；背压式汽轮机轴向推力不一定增加。
8.级的变工况特性：
调节级的级效率随着流量的变化而变化，并具有明显的波折状；各阀门全开时，节流损失较小，级效率较高；在其它工况下，通过部分开启阀门的气流受到较大的节流作用，级效率下降。
9.亚临界或超临界时焓降、速度比及反动度的变化关系：
在工况变动时，各中间级的压力比不变，各中间级的理想比焓降亦不变，在定转速下，各级圆周速不变，因而其级内效率也不变。
二.简答
1.引起汽轮机变工况的主要因素：
①电不能大量储存，外界所需负荷时刻在变；②锅炉燃烧不稳定，使进入汽轮机的蒸汽参数发生变化；③凝汽设备的变化，使凝汽压力发生变化；④其他影响因素，如电网频率变化，汽轮机通流部分结垢。
2.弗留格尔公式的应用条件：
①级组中的级数应不小于3—4；②同一工况下，通过级组各级的流量相同；③在不同工况下，级组中各级的通流面积应保持不变。
3.弗留格尔公式的实际应用：
①可用来推算出不同流量下各级级前压力求得各级的压差、比焓降，从而确定相应的功率、效率及零部件的受力情况；②监视汽轮机通流部分是否正常，即在已知流量或功率的条件下，根据运行是个级组前压力是否符合弗留格尔公式，从而判断通流部分面积是否改变。
4.节
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