《汽轮机本体检修计算题》课件.docx
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《汽轮机本体检修计算题》课件
4.1.4计算题
La5D1001测得某物体的温度为50℃，试问物体的热力学温度为多少?
解：
T=f+273.5=50+273.15=323.15（K）
答：
物体的热力学温度为323.15K。
La5D2002某一个铸铁工件中要攻M12×1.25螺纹，试计算它的底孔直径。
解：
D=d－1.06×1.25=12－1.3=10.70（mm）
答：
孔直径为10.70mm。
La5D2003容器中装有一定质量的热水，热水向周围大气放出热量10kJ，同时功源通过搅拌器对热水做功15kJ，试问热水内能的变化量为多少千焦?
解：
Δu=Q－W=-10－（-15）=5（kJ）。
答：
热水内能的变化量为5kJ。
La5D3004气压计的读数为2.7×105Pa，当时的大气压力为755mmHg，试求气体的绝对压力是多少?
解：
压力单位换算：
pb=755×133.3=1.006×105（Pa）；
绝对压力：
p=p0+pb=2.7×105+1.006×105=3.706×105（Pa）。
答：
气体的绝对压力为3.706×105Pa。
La5D3005要在中碳钢的工件上，攻深20mm的不通孔M8螺纹，试求钻底孔直径和钻孔深度。
解：
钻底孔直径：
D=d－（1.04～1.08）t；
其中：
1.04～1.08取1.04；t=1.25；
D=8－1.04×1.25=6.7（mm）；
钻孔深度：
H=h+0.7d=20+0.7×8=25.6（mm）。
答：
底孔直径为6.7mm，钻孔深度为25.6mm。
La5D3006一耐火砖，厚度d=370mm，内表面温度t1=1650℃，外表面温度t2=300℃。
若此耐火砖的导热系数：
λ=0.815+0.00076tW/（m·℃），试求出通过每平方米炉墙面积的散热量。
解：
答：
耐火砖墙每平方米散热量为5677W/m2。
La4D1007已知圆锥台大小直径分别为50mm和30mm，高度为lOOmm，求圆锥度。
解：
设大圆锥台直径为D大，小圆锥台直径为D小，高度为H，圆锥度为Δ，
则：
Δ=（D大－D小）/H=（50－30）/100=1:
5；
答：
圆锥度为1:
5。
La4D2008求尺寸公差和极限尺寸。
解：
0.013－（-0.008）=0.021（mm）
25＋0.013=25.013（mm）
25－0.008=24.992（mm）
答：
公差是0.021mm，最大极限尺寸是25.013mm，最小极限尺寸是24.992mm。
La4D2009试计算套丝M12、M10的螺杆直径。
解：
甲杆的直径为：
D=d－0.13t=12－0.13×1.75=11.77（mm）
乙杆的直径为：
D=d－0.13t=10－0.13×1.5=9.8（mm）
答：
甲杆的直径为11.77mm，乙杆的直径为9.8mm。
La4D2010试计算孔和轴最大、最小过盈。
解：
最大过盈=0.062－0=0.062
最小过盈=0.039－0.023=0.016答：
略。
La3D2011以铸铁管供水，已知管长L=300m，d=300mm，阻力损失hs=5.5m，试求其通过的流量Q是多少?
（提示：
铸铁水管在d=300mm时，k=0.986m/s）
解：
答：
通过的流量为0.134（m3/s）。
La3D2012某机组在额定参数下运行，蒸汽的比容是v=0.0316m3/kg，流速c=45.5m/s，该高压旁路流量G=200t/h，求此高压旁路最小通径应是多少?
解：
根据流量与流速的关系公式：
；
得到：
；
代人数据：
；
d=221.6（mm）。
答：
该高压旁路最小通径应是221.6mm。
La3D3013一台5千瓦汽轮机的凝汽器，表面单位面积上的换热量q=23000W/m2，凝汽器铜管内、外壁温差为2℃，试求水蒸气的凝结换热系数。
解：
；
。
答：
水蒸气的凝结换热系数为11500W/（m2·℃）。
La3D3014气体在某一过程中吸收50J的热量，同时内能增加至84J，问此过程是膨胀过程还是压缩过程?
对外做功是多少?
解：
因：
Q=△u+W
所以：
W=Q－△u=50－84=-34（J）
答：
此过程是压缩过程，对外做功是-34J。
La3D3015在一直径为d=200mm，长L=1000m的圆管中以流速c=12cm/s输送t=10℃的水，求此管道中水受到的沿程阻力是多少?
（已知λ=0.0349）
解：
由公式：
。
答：
此管道中水受到的沿程阻力为1.28mH2O。
La3D3016有一加热水的预热器，热流体初温度：
t
=110℃，终温度为t
=70℃，冷流体的初温度为：
t
=40℃,终温度为t
=60℃，求顺流时的算术平均温差。
解：
顺流时的算术平均温差：
。
答：
顺流时的算术平均温差为40℃。
La3D3017有一个直径为d=20mm的三股国产旗鱼牌白麻绳，在起吊绳索使用时，允许起吊重力为多少的重物?
（提示：
国产旗鱼牌白麻绳d=20mm，破断拉力为Sb=1600（kgf）
解：
；
安全系数k：
k=6～10，取k=8；
；
或：
P≤（d2/4）×1；
即：
；
答：
允许起吊重力为314.16kgf的重物。
La3D3018试求绝对黑体在温度t=1000℃和t=O℃时．每小时所辐射的热量。
解：
应用四次方定律：
E0＝C0·（T/100）4；
（1）当t＝1000℃：
（2）当t＝O℃：
；
答：
当t＝1000℃和t＝O℃时辐射的热量分别为1.49×105W/m2和315W/m2。
La3D4019某汽轮机额定功率Pe=20万kW，求一个月（30天）内该汽轮机的满负荷发电量W是多少?
解：
W=20×24×30=14400（万kW·h）
答：
该汽轮机一个月发电量为14400万kW·h。
La3D4020如图D-1所示，由三个可逆过程所组成的循环：
1-2是绝热过程，2-3是定压过程，3-1是定容过程，若过程中1-2中工质内能变化-50kJ，问该循环的净传热量为多少。
这是一个有功输出循环，还是消耗功率循环?
（图中p1=0.5MPa，v1=0.025m3/kg，
p2=0.1MPa，v2=0.2m3/kg）
解：
因：
Q=△u+W，△u=-50kJ
又因：
定容过程没有做功，只有绝热过程和定压过程做功，
所以：
W12=p2×v2－p1×v1=O.1×103×O.2－0.5×103×0.025=7.5（kJ）
又因：
p3=p2，v3=vl
所以：
W23=P3×v3－P2×v2=0.1×lO3×（O.025－O.2）=-17.5（kJ）
所以：
Q=-50+7.5－17.5=-60（kJ）
答：
该循环的净传热量为-60kJ，是一个消耗功的循环。
La3D5021水在某容器内沸腾，如压力保持1MPa，对应的饱和温度t饱=180℃，加热面内壁温度保持在205℃，沸腾放热系数为85700W/（m2·℃），试求单位加热面上的换热量。
解：
q=
（t壁－t饱）=85700×（205－180）=2142500（W/m2）=2142.5kW/m2
答：
该容器单位加热面上的换热量为2142.5kW/m2。
La2D3022已知弹簧内径为20mm，钢丝直径为2mm,试确定手工绕制弹簧芯棒直径为多少?
解：
常用经验公式计算芯棒直径：
DD=（0.75～0.8）·D1
按弹簧内径与其他零件相配取大值：
DD=0.8×20=16（mm）
按弹簧外径与其他零件相配取小值：
DD=0.75×20=15（mm）
答：
弹簧芯棒直径为15mm。
La2D4023某减速器中的滑动轴承轴承材料选ZCUSN5Pb5Zn5，作用轴承上的径向载荷R=70000N，轴颈直径D=200mm，工作长度L=250mm，轴转速n=150r/min，试验算该轴承是否可用?
[提示：
对于ZCUSN5PbSZn5，[p]=8N/mm2，[pV]=12[N/（mm2·m/s）]
解：
1.验算压强：
＜
；
2.验算[pV]值：
；
[pV]＝12N/（mm2·m/s）＞pV＝2.2N/（mm2·m/s）。
答：
验算结果，该轴承可用。
La2D4024利用杠杆原理，吊1000kg的重物，支点在重点和力点的中间，重臂250mm，力臂2m，在力点加力多少?
解：
因：
力×力臂＝重力×重臂
则：
；
答：
在力点加125kgf的力。
La2D4025有一个用灰口铸铁浇铸而成的零件，测得其重力为33.32N，体积为0.0005m3，问该零件的材质是否有问题?
为什么?
（灰口铸铁重度为70560N/m3）
解：
已知零件重：
G=33.32N，零件体积：
V=0.0005m3
零件重度=G/V=33.32÷0.0005=66640（N/m3）
零件的重度小于铸铁的重度：
70560N/m3
所以零件材质有问题。
说明浇铸成的零件内有夹渣、气孔等，使零件力学性能下降。
答：
零件材质有问题。
说明浇铸成的零件内有夹渣、气孔等，使零件力学性能下降。
La2D5026按下列条件，求下图D-2所示焊接件的许用静载荷。
（板的材料为A2，许用拉应力[σ]=200N/mm2，板的宽度L=250mm，厚度δ=10mm，焊脚K=δ）
解：
板的许用静载荷：
L·δ·[σ]=250×10×200=500（kN）
焊缝的许用应力：
[σ]’=140N/mm2
横向焊缝的许用静载荷为：
F=0.7KΣL[d]’=0.7×10×2×250×140=490（kN）
答：
焊接件的许用静载荷为490kN。
Lb5D1027
（1）5kgf等于多少牛?
（2）2tf等于多少牛?
解：
（1）5kd=5×9.80665=49.03（N）
（2）2tf=2×103×9.80665=19.61×103（N）
答：
5kgf等于49.03N；2tf等于19.61×103N。
Lb5D1028
（1）49.03N等于多少公斤力?
（2）19.61×103N等于多少吨力?
解：
（1）
；
（2）
；
答：
49.03N等于5kgf；19.16×103N等于2tf。
La1D5029如图-3所示，刚性凸缘联轴器允许传递最大转矩T=1500N·m（无冲击），联轴器材料为HT250，试确定平键的联接尺寸，并校核联接强度。
若联接强度不足，可采取何措施?
解：
（1）选取平键尺寸：
图示平键为C型普通平键，根据轴径d=65mm，从手册查明，宽度b=18mm，高度h=11mm，由轴及轮的尺寸取键长L=90mm，平键标记为：
键C18×90GBl096-79。
（2）校核键联接的强度：
由平键联接的挤压强度条件：
；
按联接工作条件及联接材料由表中查的许用挤压应力：
[σ]=（70～80）N/mm2。
因为：
σp＞[σ]p，所以键联接强度不足。
（3）改进措施：
采用按180°布置的两个平键，考虑载荷分配不均，按1.5个键计算。
此时：
σp=69N/mm2，因此键联接强度满足需要。
答：
略。
Lb5D1030已知公称直径是50mm的钢管，求其英制公称直径是多少?
解：
50/25.4=1.97（英寸）≈2英寸
答：
英制公称直径2英寸。
Lb5D1031已知某管径为20英寸，试换算其管径等于多少毫米?
解：
20×25.4=508（mm）
答：
管径为508mm。
Lb5D2032汽轮机厂供给安装斜垫尺寸图如图D-4，求出斜垫铁的斜度。
解：
斜度=（40－20）/200=1/10；
答：
斜度为1:
10。
Lb5D3033用方框水平仪，尺寸200×200，精度为0.02/1000测量导轨的直线，已得最大误差格数为5格，求直线度最大误差值。
解：
△=5×200×0.02÷1000=0.02（mm）
答：
直线度最大误差值为0.02mm。
Lb5D3034已知蒸汽在汽轮机某级动叶中的理想焓降：
h
=1.485cal/kg，整级的理想焓降为：
ht=11cal/kg，求该级的反动度为多少?
解：
；
答：
该级的反动度为13.5%。
Lb5D4035已知新蒸汽进入汽轮机的焓h1=3230kJ/kg，流速c1=50m/s，排汽流出汽轮机的焓h2=2300kJ/kg，流速c2=100m/s，散热损失和位置高差可以忽略不计，求每公斤蒸汽流经汽轮机时对外界做的功。
解：
W=（h1－h2）－（c
－c
）/2
=（3230—2300）－（1002－502）×10-3/2=926.25（kJ/kg）
答：
每公斤蒸汽流经汽轮机时对外界做的功为926.25kJ。
Lb4D1036用0～300mm，精度等级为O.05mm的游标卡尺，内卡爪厚度为10mm，测量内孔尺寸读数为288.73mm，求孔的直径是多少?
解：
D=288.73+10=298.73（mm）
答：
孔的直径是298.73mm。
Lb4D1037某弹簧在弹性范围内，悬吊300kg负荷，长度由200mm伸长到215mm，其弹性系数为多少公斤/厘米?
解：
伸长量：
L=215－200=15（mm）=1.5cm
；
答：
弹性系数为200kg/cm。
Lb4D1038某弹簧原长为150mm，弹性系数为400N/cm当弹簧受到1000N的压力时为多长?
解：
；
150－25=125（mm）。
答：
弹簧长度应为125mm。
Lb4D2039一金属棒在20℃时长1000mm，问在45℃时该金属棒长度为多少?
（该金属的线膨胀系数为4×10-6m/℃）
解：
L=1000×[1+（45－20）×4×10-6]=1001（mm）
答：
在45℃时该金属棒的长度为1001mm。
Lb4D2040已知圆柱直齿齿轮的模数为m=3，齿数Z=45，求节圆直径d。
解：
d=mZ=3×45=135（mm）
答：
节圆直径为135mm。
Lb4D2041将厚度为5mm的钢板卷制成内径为230mm的圆筒，求钢板应裁割成多长?
（精确到0.1mm）
解：
已知：
d=230，t=5，
则：
L=π（d+t）=3.142×（230＋5）=738.37（mm）≈738.4mm
答：
钢板应裁割738.4mm。
Lb4D2042用一块底面直径为φ159mm，高300mm的圆柱形毛坯，锻打成一件底面边长为100mm×100mm的长方形零件，试计算此长方形的高度h是多少?
解：
；
答：
长方形的高度h是530mm。
Lh4D2043两标准圆柱齿轮啮合，Zl=15，Z2=30，其中心距离为90mm，求齿轮模数。
解：
；
答：
齿轮模数为4。
Lb4D2044有一齿轮模数为5，节圆直径为500mm，求其齿数。
解：
由：
d=mZ
所以：
；
答：
齿数为100。
Lb4D2045某电厂一昼夜发电1.2×10kW·h，如果不考虑其他能量损失，这些功应由多少热量转换而来?
解：
1kW·h=3.6×103kJ
所以：
Q=1.2×10×3.6×103=4.32×104（kJ）
答：
此功由4.32×104kJ的热量转换而来。
Lb4D2046蒸汽在喷出口的理想速度为341m/s，喷嘴的速度系数为0.96，求蒸汽在喷嘴出口的实际速度。
解：
实际速度：
c1=341×0.96=327.36（m/s）
答：
蒸汽在喷嘴出口的实际速度327.36m/s。
Lb4D2047某标准圆柱齿轮齿顶圆直径为108mm，齿数为25，求其模数。
解：
根据：
D顶=m（Z+2）
所以：
；
答：
模数为4。
Lb4D3048已知某普通蜗杆传动，模数m=3，蜗杆为单线，右旋，蜗杆分度圆直径为d1=30mm，蜗轮齿数Z2=40，求蜗杆传动中心距A。
解：
蜗杆特性系数：
；
；
答：
蜗杆传动中心距为75mm。
Lb4D3049测量φ30H7+0.021mm的孔径，求内卡钳的张开尺寸和卡钳的最大摆动距。
解：
内卡钳的张开尺寸：
d=30mm
孔的公差：
e=0.021mm
卡钳的最大摆动距s：
答：
内卡钳的张开尺寸为30mm，卡钳的最大摆动距为2.2mm。
Lb4D3050有一钢制物体在钢轨上滑动，设物体重力10tf，求：
（1）物体的摩擦力是多少?
（2）至少需要多大的力才能使物体移动?
（摩擦系数为0.12～O.25）
解：
摩擦力F：
F=10×（0.12～0.25）=1.2～2.5（tf）
答：
物体的摩擦力在1.2～2.5tf间，至少需要2.5tf才能使物体移动。
Lb4D3051钢螺栓长1.6m，拧紧时伸长1.2mm，试求螺栓内的应力。
（E=2×1011）
解：
螺栓的纵应变：
；
计算应力：
σ=E·ε=2×1011×0.75×10-3=150×106（N/m2）=150Mpa；
答：
螺栓内的应力150MPa。
Lb4D3052已知蒸汽在汽轮机某级喷嘴中的理想焓降hn为9.515cal/kg，蒸汽进入喷嘴时的初速度c0为50m/s，求喷嘴出口蒸汽的理想速度为多少?
解：
设蒸汽在喷嘴出口的理想速度为c1t；
则：
答：
蒸汽在喷嘴出口的理想速度为287m/s。
Lb4D3053在退火亚共析碳钢的金相组织照片上，若共析铁素体和珠光体的面积比为4:
1，试计算这种钢的钢号。
（亚共析钢含碳0.77）
解：
因：
F:
P=4:
1
则：
F=4÷（4+1）=80%
P=1－F=1－80%=20%
0.77×20%=O.154
答：
此种钢号应为15号钢。
解：
。
答：
2m平板的水平误差为0.12mm。
Lb4D3054用一2m长平尺，平尺上放水平仪（精度为0.02/1000）测量一平板，测得气泡偏向一边三格，求2m长内的水平误差是多少?
解：
（0.02/1000）×3×2000=O.12（mm）
答：
2m平板的水平误差为0.12mm。
Lb4D4055已知蒸汽在喷嘴前的滞上焓
为3027J/kg，喷嘴出口的焓值h1为2758J/kg，喷嘴速度系数
为0.95，试计算喷嘴出口蒸汽的实际速度。
解：
；
答：
喷嘴出口蒸汽的实际速度约696.4m/s。
Lb3D2056已知合像水平仪的灵敏度为0.01mm/m；实物全长L=166mm，偏差格为1.80mm/m，即180格/m，试计算实物全长倾斜值。
解：
实物全长倾斜值=（0.01÷1000）×166×180=0.30（mm）
答：
实物全长倾斜值为0.30mm。
Lb3D3057已知轴颈扬度值如下图D-5所示，求其最大挠度。
解：
f=（A+B）L/74，A、B为水平仪数，一格为0.1mm/m。
；
答：
最大挠度为0.036mm。
Lb2D2058一个转子存在不显著不平衡，按照找静平衡的方法，将转子分为12等分，将各等分点依次置于水平位置，加试加重量，使转子转过相同的角度，测出试加的重量（单位g）：
sl=60，s2=70，s3=80，s4=70，s5=60，s6=50，s7=40，s8=30，s9=20，s10=30，sll=40，s12=50，试计算其最终试加重量是多少?
应加在哪点上?
解：
；
答：
最终试加重量为30g，应加在s3处。
Lb2D3059设叶轮重力9800N，R＝0.75m，额定转速为1500r/min，若按5%的标准计算，求残余不平衡质量m。
[提示：
离心力简化公式为
]
解：
；
； m≤26.7（g）。
答：
残余不平衡质量应为m≤26.7g。
Lb2D3060已知一级叶片中最大静频率fmax为224Hz，最小静频率fmin为208Hz，试问该级的频率分散度是否合格?
为什么?
解：
；
答：
质量标准规定频率分散度小于8%为合格，所以该频率分散度为7.4%，是合格的。
Lb2D5061已知等截面叶片叶高Lb=200mm，横截面面积Ab=2.15cm2，叶片平均直径Dav=1200mm，材料密度ρ=7850kg/m3，转速n=3000r/min，试求叶片根部的拉伸应力为多少?
解：
答：
叶片根部的拉伸应力为92.88N/mm2。
Lb2D5062一台汽轮机转子，A侧松开，B侧紧固，当试加重量P为200g时，amax=0.8mm，amin=0.1mm，转子重力为196×103N（如图D-6所示）n=3000r/min，R=0.5m，求残余振幅不超过多少为合格?
解：
；
若A侧紧固B侧松开时，B侧所承受的重力应为：
196×103×3600/6000=117.6×103（N）；
Pc≤117.6×100×0.5%≤5.88×103（N）；
因为：
Pc≤98×（n/3000）KAR；
所以：
5.88×103≥98×5.71×A×0.5；
A≤0.21mm；
答：
残余振幅不超过0.21mm为合格。
Lb1D5063用简化方法计算国产12.5万千瓦汽轮机第十级静叶片应力。
（已知D=132cm，d=106.5cm，△p=3.2kgf/cm2，Z1=42，Wx=9.18cm3）
σ=M/Wx-x
图D-7为喷嘴片应力计算曲线
解：
；
；
由：
d/D和△
，查图D-7的：
M/[（△
D3）/1536]＝2.6；
故：
；
则：
隔板边缘静叶片的应力为：
。
答：
第十级叶片应力为1360kgf/cm2。
Lc5D1064在一平板上拖动一物体，拖动力的方向是水平方向，物体重量1000N，物体与平板间的摩擦系数μ为0.08，试求物体受到的摩擦力是多少?
解：
F=1000×0.08=80（N）
答：
物体受到的摩擦力是80N。
Lc5D1065利用杠杆原理起吊一重力为2000kgf的重物，支点在重物和力点的中间，重臂300mm，力臂2.5m，问在力点加多大的力?
解：
；
答：
要在力点加240kgf的力。
Lc5D2066一只电炉其电阻为44Ω，电源电压为220V求30min产生的热量。
解：
；
答：
30min产生的热量为475.2kcal。
Lc5D2067已知一个电阻值为55Ω的用电器，其额定工作电流为4A，问此用电器两端的电压为多少?
解：
U=IR=4×55=220（V）
答：
用电器两端的电压应为220V。
Lc5D2068设人体的最小电阻为1000Ω，当通过人体的电流达到50mA时，就会危及人身安全，试求安全工作电压。
解：
U=IR=0.05×1000=50（V）
答：
安全工作定压应小于50V，一般采用36V。
Le5D2069有一直径d=20mm国产旗鱼牌白麻绳，在作千斤绳使用时，允许的起吊重量为多少?
（d=20mm时，其破断拉力Sb=15.68kN，安全系数K取8）
解：
；
答：
此绳允许的起吊重量为1960N。
Lc5D3070利用滑轮组起吊300kgf的重物，动滑轮的有效分支数为8，滑轮组的总效率为0.85，试计算加在滑轮组的拉力F为多少?
解：
；
答：
加在滑轮组的拉力F为45kgf。
Lc3D2071一个重力为2000kgf的物体，用2根绳吊住。
已知绳1距重心距离为650mm；绳2距物体的距离为350mm，求每根绳所受的拉力是多少?
解：
设：
绳1的捆绑点为支点，绳2的捆绑点为力点，则重臂为650mm，
力臂为：
650＋350=1000mm；重力为：
2000kgf；
应用杠杆原理：
重力×重
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