多郑州大学 能源与动力工程专业 《汽轮机原理》 课程教学大纲 大纲制订人：王培萍、马新灵 大纲审定人：马新灵 修订日期：2022/11/25
能源与动力工程专业 《汽轮机原理》 课程教学大纲 大纲制订人：王培萍、马新灵 大纲审定人：马新灵 修订日期：2022/11/25 郑州大学
《汽轮机原理》课程教学大纲 课程编号：013225 课程名称（中/英文）：汽轮机原理Principles of Steam Turbine 课程类型：专业核心 总学时：48 耕课学时：44 讨论学时：4 学 分：3 适用对象：能源与动力工程及相关专业 先修课程：《工程热力学》、《流体力学》、《传热学》 后续课程：《热力发电厂》、《热工自动化》 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和散学目标 《汽轮机原理》课程是能源与动力工程专业的专业必修课程，通过本过程的学习，学生应掌握 汽轮机的基本结构、工作原理及相关系统的构成与功用，掌握汽轮机热力性能的基本计算：了解国 内外汽轮机技术的最新发展状况和研究方向，并具有一定的分析工程问题、工程设计计算的初步能 力。通过本课程的学习，学生可以为将来从事汽轮机的安装、调试、运行、维护、检修、改进和开 发研究等工作打下良好的基础。 本课程的教学目标为： 课程目标1：了解汽轮机的发展史，热力发电的基本原理，掌握汽轮机系统和基本组成，以及 汽轮机的分类和型号表示方法。 课程目标2：掌握汽轮机级的基本概念、工作特性和热力计算基本方法：掌握级的轮周效率与 最佳速度比意义，掌握叶栅几何尺寸的确定方法，掌握级内损失的种类和级效率的意义。 课程目标3：掌握多级汽轮机的工作过程，为什么电厂采用多级汽轮机。了解多级汽轮机的各 种损失，掌握汽轮机装置各种效率的计算方法。 课程目标4：掌提火力发电厂凝汽系统的工作原理，凝汽设备的重要性和工作原理，掌握不同 型式的抽气设备的工作原理。 课程目标5：掌握变工况下级的压力与流量的关系，掌握变工况下级的比格降和反动度的变化 规律、掌握汽轮机的配汽方式及调节级的变工况特性、掌握凝汽式汽轮机的工况图，熟悉蒸汽初终 参数变化对汽轮机工作的影响。 课程目标6：掌握供热式汽轮机热经济性高的机理，掌握背压式汽轮机和调节抽气式汽轮机的 的工作原理，掌握一次调节抽气式汽轮机的工况图，了解调节抽气式汽轮机的热力设计特点。 课程目标7：了解以超超临界汽轮机为代表的大型汽轮机的技术特点，了解以湿燕汽为工质的 核电站汽轮机的特点，了解工业汽轮机的应用及结构特征。 课程目标8：了解单元制机组的运行的基本常识，了解汽轮机的启动和停机的概念及大致过程。 了解汽轮机的正常运行维护的内容，了解汽轮机调峰运行的意义，掌握凝汽设备的安全运行的内容 和意义
《汽轮机原理》课程教学大纲 课程编号: 013225 课程名称（中／英文）：汽轮机原理/Principles of Steam Turbine 课程类型：专业核心 总 学 时： 48 讲课学时：44 讨论学时：4 学 分：3 适用对象: 能源与动力工程及相关专业 先修课程：《工程热力学》、《流体力学》、《传热学》 后续课程：《热力发电厂》、《热工自动化》 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《汽轮机原理》课程是能源与动力工程专业的专业必修课程，通过本过程的学习，学生应掌握 汽轮机的基本结构、工作原理及相关系统的构成与功用，掌握汽轮机热力性能的基本计算；了解国 内外汽轮机技术的最新发展状况和研究方向，并具有一定的分析工程问题、工程设计计算的初步能 力。通过本课程的学习，学生可以为将来从事汽轮机的安装、调试、运行、维护、检修、改进和开 发研究等工作打下良好的基础。 本课程的教学目标为： 课程目标 1：了解汽轮机的发展史，热力发电的基本原理，掌握汽轮机系统和基本组成，以及 汽轮机的分类和型号表示方法。 课程目标 2：掌握汽轮机级的基本概念、工作特性和热力计算基本方法；掌握级的轮周效率与 最佳速度比意义，掌握叶栅几何尺寸的确定方法，掌握级内损失的种类和级效率的意义。 课程目标 3：掌握多级汽轮机的工作过程，为什么电厂采用多级汽轮机。了解多级汽轮机的各 种损失，掌握汽轮机装置各种效率的计算方法。 课程目标 4：掌握火力发电厂凝汽系统的工作原理，凝汽设备的重要性和工作原理，掌握不同 型式的抽气设备的工作原理。 课程目标 5：掌握变工况下级的压力与流量的关系，掌握变工况下级的比焓降和反动度的变化 规律、掌握汽轮机的配汽方式及调节级的变工况特性、掌握凝汽式汽轮机的工况图，熟悉蒸汽初终 参数变化对汽轮机工作的影响。 课程目标 6：掌握供热式汽轮机热经济性高的机理，掌握背压式汽轮机和调节抽气式汽轮机的 的工作原理，掌握一次调节抽气式汽轮机的工况图，了解调节抽气式汽轮机的热力设计特点。 课程目标 7：了解以超超临界汽轮机为代表的大型汽轮机的技术特点，了解以湿蒸汽为工质的 核电站汽轮机的特点，了解工业汽轮机的应用及结构特征。 课程目标 8：了解单元制机组的运行的基本常识，了解汽轮机的启动和停机的概念及大致过程。 了解汽轮机的正常运行维护的内容，了解汽轮机调峰运行的意义，掌握凝汽设备的安全运行的内容 和意义
本课程的教学目标与单业要求的对应关系为： 序号单业要求指 单业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 标点 半业要求的对应关系 毕业要求1414掌提工程热物理、热能工程、制冷及低温工程、工业节 课程目标1、课程目标 能技术与先进装备领域的专业知识，能将其与数理基础和工 2 、课程目标4、课稻 程基础等知识相结合，解决能源与动力系统的设计、控制或 目标、7课程目标8 改进 毕业要求2.1 2.1能够识别和判断影响工程热物理、热能工程、制冷及 课程目标3、课程目标 温工程、工业节能技术与先进装备领域/系统中复杂工程问 5、课程目标6 题的关键环节和参数： 二、教学的基本要求 本课程牧学的基本要求是：使学生通过本课程的学习，了解汽轮机在电力生产行业的作用和地 位，从做功单元级出发，深入学习并掌握汽轮机能量转换过程、电厂采用多级汽轮机的必要性及多 级汽轮机轴向推力的平衡的工作原理、各部件的作用。通过级的热力设计和变工况特性的学习， 各课程目标的培养环节为： 培养环节 学目标 多媒体教学 平时作业 课程项目课程实验 课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 课程目标5 课程日标6 课程目标7 课程目标8 三、课堂教学内容及目标 本课程按章节顺序教学，第八章和第九章不讲，教学内容共有八章。 第一章：概论2学时 目标： (1)了解国内外汽轮机的发展史，理解采用汽轮机的热力发电方式在电力生产行业的地位。 (2)了解汽轮机系统，掌握汽轮机的基本组成： (3)掌握汽轮机的分类和型号表示方法。 第二章：汽轮机级内能量转换换过程14学时 目标：
本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 标点 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 毕业要求的对应关系 1 毕业要求 1.4 1.4 掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工程、工业节 能技术与先进装备领域的专业知识，能将其与数理基础和工 程基础等知识相结合，解决能源与动力系统的设计、控制或 改进。 课程目标 1、课程目标 2、课程目标 4、课程 目标、7 课程目标 8 2 毕业要求 2.1 2.1 能够识别和判断影响工程热物理、热能工程、制冷及低 温工程、工业节能技术与先进装备领域/系统中复杂工程问 题的关键环节和参数； 课程目标 3、课程目标 5、课程目标 6、 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生通过本课程的学习，了解汽轮机在电力生产行业的作用和地 位，从做功单元级出发，深入学习并掌握汽轮机能量转换过程、电厂采用多级汽轮机的必要性及多 级汽轮机轴向推力的平衡的工作原理、各部件的作用。通过级的热力设计和变工况特性的学习， 各课程目标的培养环节为： 教学目标 培养环节 多媒体教学 平时作业 课程项目 课程实验 课程目标 1 √ √ 课程目标 2 √ √ 课程目标 3 √ √ 课程目标 4 √ √ 课程目标 5 √ √ 课程目标 6 √ √ 课程目标 7 √ √ 课程目标 8 √ √ 三、课堂教学内容及目标 本课程按章节顺序教学，第八章和第九章不讲，教学内容共有八章。 第一章：概论 2 学时 目标： （1）了解国内外汽轮机的发展史，理解采用汽轮机的热力发电方式在电力生产行业的地位。 （2）了解汽轮机系统，掌握汽轮机的基本组成； （3）掌握汽轮机的分类和型号表示方法。 第二章：汽轮机级内能量转换换过程 14 学时 目标：
(1)掌握汽轮机级的基本概念，会画蒸汽在级中做功的热力过程线，并理解各量各符号的含 义：掌握级的分类和级反动度的概念和意义。 (2)掌握蒸汽在级内的流动过程，掌握能量转换过程中的几个方程（能量方程、动量方程、 连续性方程等)：掌握喷嘴汽道横截面种变化的影响因素和变化规律。掌握临界压力此的表达式， 会求喷嘴出口汽流速度。理解求喷嘴流量的过程，理解彭台门系数的意义。掌握蒸汽在动叶栅中的 流动过程，会求动叶进出口速度三角形的相关量，理解轮周功率的推导过程。 (3)掌握级的轮周效率与最佳速度比的概念和意义，会写出其表达式，掌握不同类型的级的 最住速度比的数值： (4)掌握叶栅几何尺寸的确定及，熟悉级内损失和级效率。 第三章：多级汽轮机8学时 目标： (1)掌握火力发电厂采用多级汽轮机的必要性，掌握多级汽轮机的工作过程： (2)掌掘多级汽轮机的重热现象和重热系数的概念，掌握多级汽轮机的损失和汽轮机装置的 各种效率的表达式。 (3)掌握多级汽轮机产生轴向推力的原因，平衡轴向推力的方法。 第四章：汽轮机的凝汽系统及设备4学时 目标： (1)掌握凝汽系统的工作原理及三个平衡： (2)掌握水冷凝汽系统和空冷凝汽系统的工作原理和适用性： (3)掌握凝汽器的工作原理，理解凝汽器内蒸汽的凝结过程，掌握凝汽器内压力的确定方法： (4)掌据多压凝汽器的工作原理： (5)掌握抽气设备对于凝汽系统的重要性，熟悉不同型式抽气设备的工作原理 第五章：汽轮机的变工况特性8学时 目标： (1)掌握变工况下级的压力和流量的关系，会推导关系式： (2)掌握弗留格尔公式及其应用条件和意义： (3)掌握变工况下级的比焓降和反动度的变化规律，记住一些重要结论： (4)掌握汽轮机的配汽方式和调节级的变工况特性，根据内功率的表达式说明汽轮机功率的 调节方式，掌握节流调节和喷嘴调节的机理和优缺点： (5)掌握调节级的变工况特性，掌握调节级的最危险工况： (6)掌握冲动式汽轮机、反动式汽轮机和背压式汽轮机轴向推力的变化规律： (7)掌握喷嘴配汽和节流配汽凝汽式汽轮机的工况图，了解蒸汽量调节方式的选择一般规则： (8)掌据蒸汽初终参数变化对汽轮机工作的影响规律。 第六章：供热式汽轮机4学时 目标： (1)掌握热电联产的意义及其经济性，掌握供热式机组的热电比：
（1）掌握汽轮机级的基本概念，会画蒸汽在级中做功的热力过程线，并理解各量各符号的含 义；掌握级的分类和级反动度的概念和意义。 （2）掌握蒸汽在级内的流动过程，掌握能量转换过程中的几个方程（能量方程、动量方程、 连续性方程等）；掌握喷嘴汽道横截面种变化的影响因素和变化规律。掌握临界压力比的表达式， 会求喷嘴出口汽流速度。理解求喷嘴流量的过程，理解彭台门系数的意义。掌握蒸汽在动叶栅中的 流动过程，会求动叶进出口速度三角形的相关量，理解轮周功率的推导过程。 （3）掌握级的轮周效率与最佳速度比的概念和意义，会写出其表达式，掌握不同类型的级的 最佳速度比的数值； （4）掌握叶栅几何尺寸的确定及，熟悉级内损失和级效率。 第三章：多级汽轮机 8 学时 目标： （1）掌握火力发电厂采用多级汽轮机的必要性，掌握多级汽轮机的工作过程； （2）掌握多级汽轮机的重热现象和重热系数的概念，掌握多级汽轮机的损失和汽轮机装置的 各种效率的表达式。 （3）掌握多级汽轮机产生轴向推力的原因，平衡轴向推力的方法。 第四章：汽轮机的凝汽系统及设备 4 学时 目标： （1）掌握凝汽系统的工作原理及三个平衡； （2）掌握水冷凝汽系统和空冷凝汽系统的工作原理和适用性 ； （3）掌握凝汽器的工作原理，理解凝汽器内蒸汽的凝结过程，掌握凝汽器内压力的确定方法； （4）掌握多压凝汽器的工作原理； （5）掌握抽气设备对于凝汽系统的重要性，熟悉不同型式抽气设备的工作原理。 第五章：汽轮机的变工况特性 8 学时 目标： （1）掌握变工况下级的压力和流量的关系，会推导关系式； （2）掌握弗留格尔公式及其应用条件和意义 ； （3）掌握变工况下级的比焓降和反动度的变化规律，记住一些重要结论； （4）掌握汽轮机的配汽方式和调节级的变工况特性，根据内功率的表达式说明汽轮机功率的 调节方式，掌握节流调节和喷嘴调节的机理和优缺点； （5）掌握调节级的变工况特性，掌握调节级的最危险工况； （6）掌握冲动式汽轮机、反动式汽轮机和背压式汽轮机轴向推力的变化规律； （7）掌握喷嘴配汽和节流配汽凝汽式汽轮机的工况图，了解蒸汽量调节方式的选择一般规则； （8）掌握蒸汽初终参数变化对汽轮机工作的影响规律。 第六章：供热式汽轮机 4 学时 目标： （1）掌握热电联产的意义及其经济性，掌握供热式机组的热电比；
(2)了解各种类型供热机组的特点： (3)掌握背压式汽轮机的原理，了解背压式汽轮机热、电负荷间的关系，掌握背压式汽轮机 的工况图： (4)理解一次调节抽气式汽轮机的特点，熟悉一次调节抽气式汽轮机功率与流量的关系，掌 握一次调节抽气式汽轮机的工况图。 第七章：大型汽轮机及特种汽轮机2学时 目标： (1)了解国内外大型汽轮机的发展现状： (2)了解超临界压力汽轮机的特点及我国发展超临界机组的概况： (3)了解超临界和超超临界压力汽轮机的主要技术特点： (4)了解核电站汽轮机和常规火电站的区别： (5)掌握湿蒸汽汽轮机的特点： (6)了解工业汽轮机的分类和特点及其制造和使用情况。 第八章：汽轮机运行2学时 目标： (1)掌握单元制机组的运行特性： (2)熟悉单元制机组运行的调节控制特点，了解汽轮机进汽阀门的四种调节控制方式： (3)掌握单元机组的连锁保护控制的作用及主要的连锁保护控制方式： (4)掌握汽轮轮的启动和停机的概念，了解启动和停机过程中可能产生的危害因素，如何避 免： (5)掌握汽轮机的启动方式及冲转参数的确定的相关内容： (6)了解汽轮机的正常运行维护的主要内容： (7)掌握凝汽设备运行的主要内容，如影响凝汽设备运行的主要因素，凝汽器的变工况特性 和凝汽器的经济运行。 四、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是能源与动力工程专业的核心专业课程，上课的同时注重对学生的专业引领： 1.采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2.在教学内容上，以做功单元级为切入点，深入讲述汽轮机的工作原理，从理论、方法、计算、 结构等方面学习汽轮机理论的相关知识。通过汽轮机变工况的学习掌握汽轮机变工况时主要参数的 变化规律，并对汽轮机辅助设备凝汽器进行了较深入的学习，了解了超超临界汽轮机的发展现状， 并学习了供热汽轮机的相关知识和汽轮机运行的相关理论。 3.在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信总量、增强教学 的直观性，尽量借助一些实物图片或视频增加学生的感性认识
（2）了解各种类型供热机组的特点； （3）掌握背压式汽轮机的原理，了解背压式汽轮机热、电负荷间的关系，掌握背压式汽轮机 的工况图； （4）理解一次调节抽气式汽轮机的特点，熟悉一次调节抽气式汽轮机功率与流量的关系，掌 握一次调节抽气式汽轮机的工况图。 第七章：大型汽轮机及特种汽轮机 2 学时 目标： （1）了解国内外大型汽轮机的发展现状； （2）了解超临界压力汽轮机的特点及我国发展超临界机组的概况； （3）了解超临界和超超临界压力汽轮机的主要技术特点； （4）了解核电站汽轮机和常规火电站的区别； （5）掌握湿蒸汽汽轮机的特点； （6）了解工业汽轮机的分类和特点及其制造和使用情况。 第八章： 汽轮机运行 2 学时 目标： （1）掌握单元制机组的运行特性； （2）熟悉单元制机组运行的调节控制特点，了解汽轮机进汽阀门的四种调节控制方式； （3）掌握单元机组的连锁保护控制的作用及主要的连锁保护控制方式； （4）掌握汽轮轮的启动和停机的概念，了解启动和停机过程中可能产生的危害因素，如何避 免； （5）掌握汽轮机的启动方式及冲转参数的确定的相关内容； （6）了解汽轮机的正常运行维护的主要内容； （7）掌握凝汽设备运行的主要内容，如影响凝汽设备运行的主要因素，凝汽器的变工况特性 和凝汽器的经济运行。 四、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是能源与动力工程专业的核心专业课程，上课的同时注重对学生的专业引领： 1．采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2．在教学内容上，以做功单元级为切入点，深入讲述汽轮机的工作原理，从理论、方法、计算、 结构等方面学习汽轮机理论的相关知识。通过汽轮机变工况的学习掌握汽轮机变工况时主要参数的 变化规律，并对汽轮机辅助设备凝汽器进行了较深入的学习，了解了超超临界汽轮机的发展现状， 并学习了供热汽轮机的相关知识和汽轮机运行的相关理论。 3．在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教学 的直观性，尽量借助一些实物图片或视频增加学生的感性认识
4.通过课后作业检验教学质量，对学生作业中出现的较突出的问题课堂上集中讲解，以增强教 学效果。 5.课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 五、各教学环节学时分配 教学内容 讲授讨论课 实验（学时） 课程项目 第一章：概论 第二章：汽轮机级内能量转换过程 14 (线下 三章：多级汽轮机 四章：汽轮机的凝汽系统及设备 4 第五章：汽轮机的变工况特性 8 上（线下） 第六章：供热式汽轮机 七章：大型汽轮机及特种汽轮机 2 第八章：汽轮机运行 2 合计 44 六、考核及成绩评定方式 本课程的成绩评定方式为：期末考试成绩80%+作业及平时表现20%=100%。 评分标准： 1)期末考试 按期末考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成80分。 期末考试采用闭卷方式，题型一般采用判断正误想、选择题、填空题、计算题、简答题等。 2)作业： 每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计，每次作业按百 分制评分，总评后折算为10分。 作业的评分标准： 完成情况 得分 严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰渐，作业干净整洁，无抄袭80100分 现象 基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，作业基本完整，计6079分 算正确，描述基本正确。 不能按照作业要求，未及时完成，作业有抄袭现象，不够完整，页面脏40-59分 乱
4．通过课后作业检验教学质量，对学生作业中出现的较突出的问题课堂上集中讲解，以增强教 学效果。 5. 课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 五、各教学环节学时分配 教学内容 讲授 讨论课 实验（学时） 课程项目 第一章：概论 2 第二章：汽轮机级内能量转换过程 14 2（线下） 第三章：多级汽轮机 8 第四章：汽轮机的凝汽系统及设备 4 第五章：汽轮机的变工况特性 8 2（线下） 第六章：供热式汽轮机 4 第七章：大型汽轮机及特种汽轮机 2 第八章： 汽轮机运行 2 合计 44 4 六、考核及成绩评定方式 本课程的成绩评定方式为：期末考试成绩 80%+作业及平时表现 20%=100%。 评分标准： 1）期末考试 按期末考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成 80 分。 期末考试采用闭卷方式，题型一般采用判断正误题、选择题、填空题、计算题、简答题等。 2）作业： 每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计，每次作业按百 分制评分，总评后折算为 10 分。 作业的评分标准： 完成情况 得分 严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，作业干净整洁，无抄袭 现象 80-100 分 基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，作业基本完整，计 算正确，描述基本正确。 60-79 分 不能按照作业要求，未及时完成，作业有抄袭现象，不够完整，页面脏 乱 40-59 分
不能按照作业要求，未及时完成，有空题现象，严重抄袭现象，糊弄作039分 业 3)课堂表现： 案例分析讨论、知识点讨论、作业讨论等，总评后折算为10分 课堂表现评分标准： 完成情况 得分 资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法， 10分 能与其他同学合作、交流，共同解决问题 基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想 7-8分 法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点5-6分 和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。 不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合04分 作、交流，共同解决问恩。 七、教材和参考书目 教材：《汽轮机原理》，黄树红编著，中国电力出版社，2019年。 参考书目：《汽轮机原理》，翦天聪著，中国电力出版社，1992年 《汽轮机原理》，沈士一编著，中国电力出版社，2019年
不能按照作业要求，未及时完成，有空题现象，严重抄袭现象，糊弄作 业 0-39 分 3）课堂表现： 案例分析讨论、知识点讨论、作业讨论等，总评后折算为 10 分。 课堂表现评分标准： 完成情况 得分 资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法， 能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 10 分 基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想 法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 7-8 分 做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点 和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。 5-6 分 不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合 作、交流，共同解决问题。 0-4 分 七、教材和参考书目 教 材： 《汽轮机原理》，黄树红 编著，中国电力出版社，2019 年. 参考书目： 《汽轮机原理》，翦天聪著，中国电力出版社，1992 年. 《汽轮机原理》，沈士一 编著，中国电力出版社，2019 年