所以传热面积为
A==
=1.55（m2）
蒸汽的凝结量为
D=
=
=0.074（kg/s）
答：所需的换热面积为1.55m2，蒸汽的凝结量为0.074kg/s。
13. 某纯凝汽式发电厂总效率?ndc为0.32，汽轮机的相对内效率?oi由0.80提高到0.85，试求该电
厂每发1kW2h电能节省多少标准煤？
答案:解：已知?ndc=?gl?gd?t?oi?j?d=0.32，令?gl?gd?t?j?d=K，则
=K
K=?ndc/?oi=0.32/0.8=0.4 =0.4×0.85=0.34
则1kW2h电能所节省的标准煤?bb为 ?
?bb=bb?bb=0.123/?ndc?0.123/
″
=0.123/0.32?0.123/0.34 =0.022 61［kg/（kW2h）］ =22.61［g/（kW2h）］
答：当汽轮机的相对内效率?oi由0.80提高到0.85时，该电厂每发1kW2h电能节省22.61g标准煤。
14. 某蒸汽中间再热凝汽式发电厂，已知有关参数为锅炉出口压力pgr=14.3MPa，锅炉出口温度
tgr=555℃，机组额定发电量P=125MW，汽轮机进汽压力p0=13.68MPa，汽轮机的进汽温度t0=550℃，高压缸排汽压力
=2.63MPa，中压缸进汽压力
=2.37MPa，中压缸进汽温度tzr=550℃，高压缸
的排汽温度为331℃，低压缸的排汽压力pco=0.006MPa，排汽的干度x=0.942，汽轮机发电机组的机械效率?j=0.98，发电机效率?d=0.985，无回热。试计算该厂的汽耗量、汽耗率、热耗量、热耗率。
答案:解：根据已知数据，由水蒸气表查得各状态点的焓值为 汽轮机进口蒸汽焓h0=3469.3kJ/kg，高压缸的排汽焓
=3198.6kJ/kg，中压缸的进汽焓
=3577.4kJ/kg，低压缸排汽焓hco=2421.8kJ/kg，因为无回热，锅炉进口给水焓即凝结水焓=136.4kJ/kg。 汽耗量D=3600P/{[(h0?
)+(
?hco)]×ηj×ηd}
=(3600×125000)/{[(3469.3?3198.6)+
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(3577.4?2421.8)]×0.98×0.985} =326 843（kg/h）
汽耗率d=D/P=326 843/125 000=2.61［kg/（kW2h）］ 热耗量Q=D[(h0?
)+(
?
)]
=326 843[(3469.3?136.4)+(3577.4?3198.6)] =1 213 143 163（kJ/h）
热耗率q=Q/P=1 213 143 163/125000
=9705.145［kJ/（kW2h）］
答：该厂的汽耗量为326 843kg/h；汽耗率为2.61kg/（kW2h）；热耗量为1 213 143 163kJ/h；热耗率为9705.145kJ/（kW2h）。
15. 某发电厂锅炉出口蒸汽参数pgr=10.234MPa，tgr=540℃，汽轮机进汽压力p0=9.12MPa，
t0=535℃，大气压力pa=0.101 325MPa，环境温度th=0℃，求主蒸汽管道的散热损失和节流损失。
答案:解：由锅炉出口蒸汽参数查水蒸气表，得锅炉出口的蒸汽焓hgr=3478.96kJ/kg，熵Sgr=6.736 7kJ/（kg2℃）；由汽轮机进汽参数查水蒸气表得汽轮机进口蒸汽焓h0=3477.7kJ/kg，熵S0=6.785 3kJ/（kg2℃）。
管道散热损失 ?
?L散=Th(Sgr?S0)
=273.15(6.736 7?6.785 3) = ?13.271 3（kJ/kg）
管道节流损失 ?
?L节=hgr?h0=3478.96?3477.7
=1.26（kJ/kg）
答：管道散热损失13.271 3kJ/kg，管道节流损失1.26kJ/kg。
16. 汽轮机某级叶片为自由叶片。叶高lb=161mm，叶宽Bb=30mm，叶片材料为1Cr13。设计工况
下，动叶前蒸汽温度t1=110℃，蒸汽干度x1=0.987，动叶后蒸汽温度t2=106℃，实测其静频率为372～412Hz，蒸汽作用力产生的弯曲应力?sb=26.97MPa，型底合成应力?st=118.3MPa，动频系数B=3.8，转速n=3000r/min，该级前有回热抽汽。试判别该级是否需要调频。
答案:解：动频率fd
fd=(f 2+Bn2)1/2
=[(3722～4122)+3.8×502]1/2
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=385～423（Hz）
由于fd/n=(385～423)/50=7.7～8.46，因此运行中存在K=8的倍率共振。 各修正系数
考虑到x1=0.987>0.96，叶片处于过渡区，可选 介质腐蚀修正系数 通道修正系数 表面质量修正系数 应力集中系数 尺寸系数 流量不均匀系数 成组影响系数
K1=0.5 K4=1.1 K2=1 K3=1.3
Kd=0.93（由Bb查表得） K5=1.1（因级前有抽汽） K?=1
叶型底部出汽边的平均压力
??m=1.2σst=1.2×118.3=142（MPa）
=235.36MPa，则安全倍率为
根据级前温度、叶片材料和?m值可查得耐振强度Ab=(K1K2Kd
)/(K3K4K5Kμ?sb)
=(0.5×1×0.93×235.36)/(1.3×1.1×1.1×1×26.97) =2.58
查表知，当K=8时，安全倍率的界限值［Ab］=4.1
因为Ab<［Ab］，则叶片应进行调频，否则不能保证安全运行。 答：需调频。
17. 已知某级扭叶片根部截面上的离心拉应力?c=89.71MPa，进出汽边的气流弯曲应力?u进、出
=13.63MPa，背弧上的气流弯曲应力?u背=?10.22MPa，背弧上的离心弯应力?A背= ?0.169MPa，进汽边的离心弯应力?c进=?19.14MPa，出汽边的离心弯应力?c出=38.61MPa，求叶片进汽边、出汽边和背弧上的合成应力。
答案:解：进汽边的合成应力 ?
??进=?c +?u进、出+?c进
=89.71+13.63?19.14 =84.2（MPa）
出汽边的合成应力
?
??出=?c +?u进、出+?c出
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=89.71+13.63+38.61 =141.95（MPa）
背弧上的合成应力 ?
??背=?c+?u背+?A背
=89.71?10.22?0.169 =79.32（MPa）
答：该叶片根部截面上进汽边合成应力84.2MPa，出汽边合成应力141.95MPa，背弧上合成应力79.32MPa。
18. 汽轮机某级叶轮前的压力p1=2.89MPa，叶轮后的压力p2=2.8MPa，喷嘴进汽角?1=11°，喷
嘴出口蒸汽实际速度c1=281m/s，蒸汽从动叶片排出的绝对速度c2=53m/s，绝对排汽角?2=80°，动叶片处的平均直径dm=0.97m，动叶片平均高度lb=70mm，部分进汽度? =1，通过该级的蒸汽流量qm=96.9kg/s，如果不考虑动叶片及其他影响因素，试求该级的轴向推力。
答案:解：受压面积S为
S=πdmlbε=3.141 6×0.97×0.07×1 =0.213 3（m2）
喷嘴轴向分速度c1z及动叶轴向分速度c2z为 c1z=c1sinα1=281×sin11°=281×0.190 8=53.62（m/s） c2z=c2sinα2=53×sin80°=53×0.984 8=52.19（m/s） 轴向推力Fz为
Fz=qm(c1z?c2z)+A(p1?p2)
=96.9(53.62?52.19)+0.213 3(2.89?2.8)×106 =103.567+19 197 =19 335.57（N）
答：该级的轴向推力为19 335.57N。
19. 40ZLB?50型立式轴流泵，在转速n=585r/min时，流量Q=1116m/h，扬程H=11.6m，由泵样
3
本上查得泵的汽蚀余量?h=12m。若水温为40℃，当地大气压力pa=100kPa，吸水管的阻力损失为0.5m，试求泵的最大安装高度。
答案:解：由水的汽化压力表查得40℃时，水的汽化压力Hvp=0.75m 大气压力高度Ha为
Ha=pa/γ =100×1000/9807=10.20（mH2O）
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