汽輪機課程設計說明書

1、汽輪機原理課程設計說明書 課程設計說明書課程設計說明書 題題 目目： 12MW 凝凝汽汽式式汽汽輪輪機機熱熱力力設設計計 2014 年 6 月 28 日 汽輪機原理課程設計說明書 一、題目一、題目 12MW 凝汽式汽輪機熱力設計 二、目的與意義二、目的與意義 汽輪機原理課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學的汽輪機知識，訓練學生的實際 應用能力、理論和實踐相結合能力的一個重要環(huán)節(jié)。通過該課程設計的訓練，學生應 該能夠全面掌握汽輪機的熱力設計方法、汽輪機基本結構和零部件組成，系統(tǒng)地總結、 鞏固并應用汽輪機原理課程中已學過的理論知識，達到理論和實際相結合的目的。 重點掌握汽輪機熱力設計的方法、步驟。 三、

2、要求三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、設計要求、圖紙量、工作量要求等） 主要技術參數(shù)：主要技術參數(shù)： 額定功率：12MW ； 設計功率：10.5MW ； 新汽壓力：3.43MPa ； 新汽溫度：435 ； 排汽壓力：0.0060MPa ； 冷卻水溫：20 ； 給水溫度：160 ； 機組轉速：3000r/min ； 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1、確定汽輪機型式及配汽方式 2、擬定熱力過程及原則性熱力系統(tǒng)，進行汽耗量與熱經(jīng)濟性的初步計算 3、確定調(diào)節(jié)級形式、比焓降、葉型及尺寸等 4、確定壓力級級數(shù)，進行比焓降分配 5、各級詳細熱力計算，確定各級通流部分的幾何尺寸、相對內(nèi)效率、內(nèi)功率與整機 實際熱力過程

3、曲線 6、整機校核，匯總計算表格 要求：要求： 1、嚴格遵守作息時間，在規(guī)定地點認真完成設計；設計共計二周。 2、按照統(tǒng)一格式要求，完成設計說明書一份，要求過程完整，數(shù)據(jù)準確。 3、完成通流部分縱剖面圖一張（一號圖） 4、計算結果以表格匯總 汽輪機原理課程設計說明書 四、工作內(nèi)容、進度安排四、工作內(nèi)容、進度安排 1 1、通流部分熱力設計計算（、通流部分熱力設計計算（9 9天）天） （1 1） 熟悉主要參數(shù)及設計內(nèi)容、過程等熟悉主要參數(shù)及設計內(nèi)容、過程等 （2 2） 熟悉機組型式，選擇配汽方式熟悉機組型式，選擇配汽方式 （3 3） 蒸汽流量的估算蒸汽流量的估算 （4 4） 原則性熱力系統(tǒng)、整機熱

4、力過程擬定及熱經(jīng)濟性的初步計算原則性熱力系統(tǒng)、整機熱力過程擬定及熱經(jīng)濟性的初步計算 （5 5） 調(diào)節(jié)級選型及詳細熱力計算調(diào)節(jié)級選型及詳細熱力計算 （6 6） 壓力級級數(shù)的確定及焓降分配壓力級級數(shù)的確定及焓降分配 （7 7） 壓力級的詳細熱力計算壓力級的詳細熱力計算 （8 8） 整機的效率、功率校核整機的效率、功率校核 2 2、結構設計（、結構設計（1 1天）天） 進行通流部分和進出口結構的設計進行通流部分和進出口結構的設計 3 3、繪制汽輪機通流部分縱剖面圖一張（一號圖）（、繪制汽輪機通流部分縱剖面圖一張（一號圖）（2 2天）天） 4 4、編寫課程設計說明書（、編寫課程設計說明書（2 2天）天

5、） 五、主要參考文獻五、主要參考文獻 汽輪機課程設計參考資料汽輪機課程設計參考資料.馮慧雯馮慧雯 . .水利電力出版社水利電力出版社.1992.1992 汽輪機原理汽輪機原理（第一版）（第一版）. .康松、楊建明編康松、楊建明編. .中國電力出版社中國電力出版社.2000.9.2000.9 汽輪機原理汽輪機原理（第一版）（第一版）. .康松、申士一、龐立云、莊賀慶合編康松、申士一、龐立云、莊賀慶合編. .水利電力出版社水利電力出版社. . 1992.61992.6 300MW300MW火力發(fā)電機組叢書火力發(fā)電機組叢書汽輪機設備及系統(tǒng)汽輪機設備及系統(tǒng)（第一版）（第一版）. .吳季蘭主編吳季蘭主編

6、. .中國電中國電 力出版社力出版社.1998.8.1998.8 指導教師下達時間指導教師下達時間 2012014 4 年年6 6月月 1515 日日 指導教師簽字：指導教師簽字：_ 審核意見審核意見 系（教研室）主任（簽字）系（教研室）主任（簽字） 汽輪機原理課程設計說明書 前 言 汽輪機原理是一門涉及基礎理論面較廣，而專業(yè)實踐性較強的課程。該課程的教 學必須有相應的實踐教學環(huán)節(jié)相配合，而課程設計就是讓學生全面運用所學的汽輪機原理 知識設計一臺汽輪機，因此，它是汽輪機原理課程理論聯(lián)系實際的重要教學環(huán)節(jié)。它 對加強學生的能力培養(yǎng)起著重要的作用。 本設計說明書詳細地記錄了汽輪機通流的結構特征及工

7、作過程。內(nèi)容包括汽輪機通流 部分的機構尺寸、各級的設計與熱力計算及校核。 由于知識掌握程度有限以及二周的設計時間對于我們難免有些倉促，此次設計一定存 在一些錯誤和遺漏，希望指導老師給予指正。 編者 2014 年 6 月 28 日 汽輪機原理課程設計說明書 目 錄 第一章 12MW 凝汽式汽輪機設計任務書.1 1.1 設計題目 ： 10.5MW 凝汽式汽輪機熱力設計.1 1.2 設計任務及內(nèi)容.1 1.3 設計原始資料.1 1.4 設計要求.1 第二章 多級汽輪機熱力計算.2 2.1 近似熱力過程曲線的擬定.2 2.2 汽輪機總進汽量的初步估算.4 2.3 回熱系統(tǒng)的熱平衡初步計算.4 2.4

8、流經(jīng)汽輪機各級機組的蒸汽兩級及其內(nèi)功率計算.8 2.5 計算汽輪機裝置的熱經(jīng)濟性.9 第三章 通流部分選型及熱力計算.13 3.1 通流部分選型.13 第四章 壓力級的計算.16 4.1 各級平均直徑的確定： .16 4.2 級數(shù)的確定及比焓降的分配： .17 4.3 各級的熱力計算.18 4.4 第一壓力級的熱力計算.24 第五章 整機校核及計算結果的匯總.30 5.1 整機校核.30 5.2 級內(nèi)功率校核： .30 5.3 壓力級計算結果匯總.31 參考文獻.36 汽輪機原理課程設計說明書 1 第一章第一章 12MW 凝汽式汽輪機設計任務書凝汽式汽輪機設計任務書 1.1 設計題目 ： 10

9、.5MW 凝汽式汽輪機熱力設計 1.2 設計任務及內(nèi)容 根據(jù)給定條件完成汽輪機各級尺寸的確定及級效率和內(nèi)功率的計算。在保證運行安 全的基礎上，力求達到結構緊湊、系統(tǒng)簡單、布置合理、使用經(jīng)濟性高。 汽輪機設計的主要內(nèi)容： 1.確定汽輪機型式及配汽方式； 2.擬定熱力過程及原則性熱力系統(tǒng)，進行汽耗量于熱經(jīng)濟性的初步計算； 3.確定調(diào)節(jié)級型式、比焓降、葉型及尺寸等； 4.確定壓力級級數(shù)，進行比焓降分配； 5.各級詳細熱力計算，確定各級通流部分的幾何尺寸、相對內(nèi)效率、內(nèi)功率與整機 實際熱力過程曲線； 6.整機校核，匯總計算表格。 1.3 設計原始資料 額定功率：12MW 設計功率：10.5MW 新汽壓

10、力：3.43MPa 新汽溫度：435 排汽壓力：0.0060MPa 冷卻水溫：20 給水溫度：160 回熱抽汽級數(shù)：4 機組轉速：3000r/min 1.4 設計要求 1.嚴格遵守作息時間，在規(guī)定地點認真完成設計，設計共計兩周； 2.完成設計說明書一份，要求過程完整，數(shù)據(jù)準確； 3.完成通流部分縱剖面圖一張（A1 圖） 汽輪機原理課程設計說明書 2 4.計算結果以表格匯總。 第二章 多級汽輪機熱力計算 2.1 近似熱力過程曲線的擬定 一、進排汽機構及連接管道的各項損失 蒸汽流過各閥門及連接管道時，會產(chǎn)生節(jié)流損失和壓力損失。表 2-1 列出了這些損失通常 選取范圍。 表 2-1 汽輪機各閥門及連

11、接管道中節(jié)流損失和壓力估取范圍 損 失 名 稱 符 號估 算 范 圍 主汽管和調(diào)節(jié)閥節(jié)流損 失 0 pP=（0.030.05） 0 p 排汽管中壓力損失 c pP=（0.020.06） c p 回熱抽汽管中壓力損失 e pP=（0.040.08） e p ( htm ac) t0 P0 htm ac P0 him ac 0 Pc 0 s h P0 Pc Pc 汽輪機原理課程設計說明書 3 圖 2-1 進排汽機構損失的熱力過程曲線 二、汽輪機近似熱力過程曲線的擬定 根據(jù)經(jīng)驗，對一般非中間再熱凝汽式汽輪機可近似地按圖 2-2 所示方法擬定近似熱力 過程曲線。 由已知的新汽參數(shù) p0、t0，可得汽輪

12、機進汽狀態(tài)點 0，并查得初比焓 h0=3310KJ/kg。 由前所得，設進汽機構的節(jié)流損失 P0=0.04P0，得到調(diào)節(jié)級前壓力 P0= P0 - P0=3.3MPa，并確定調(diào)節(jié)級前蒸汽狀態(tài)點 1。過 1 點作等比熵線向下交于 Px線于 2 點， 查得 h2t=2145KJ/kg，整機的理想比焓降=33102145 = 1165KJ/kg。由上估計進 mac t h 汽量后得到的相對內(nèi)效率 ri=84%，有效比焓降 htmac=（htmac）ri=978.6KJ/kg， 排汽比焓 hz=h0 htmac= 3310-978.6 = 2331.4 KJ/kg ，在 h-s 圖上得排汽點 Z。用直

13、 線連接 1、Z 兩點，在中間點處沿等壓線下移 25 KJ/kg 得 3 點，用光滑連接 1、3、Z 點， 3 得該機設計工況下的近似熱力過程曲線，如圖 2-2 所示 h2t=2145kJ/ kg kg kgkkkg kg kg kgkg kg kg kg kg 3 3 1 2 z 435 1165kJ/kg 978.6kJ/kg h0=3310kJ/kg 25kJ/kg 3.43M pa 3.3Mpa 0.007Mpa hz=2331.47kJ/kg 汽輪機原理課程設計說明書 4 圖 2-2 17MW 凝汽式汽輪機近似熱力過程曲線 2.2 汽輪機總進汽量的初步估算 一般凝汽式汽輪機的總蒸汽流

14、量可由下式估算： 0 D t/h Dm h P D mg mac t e 0 6 . 3 式中 汽輪機的設計功率， KW ； e P 通流部分的理想比焓降，KJ/kg ； mac t h 汽輪機通流部分相對內(nèi)效率的初步估算值 ； ri 機組的發(fā)電機效率 ； g 機組的機械效率 ； m D 考慮閥桿漏氣和前軸封漏汽及保證在處參數(shù)下降或背壓升高時仍能 發(fā)出設計功率的蒸汽余量，通常取D/D0=3%左右，t/h m 考慮回熱抽汽引起進汽量增大的系數(shù)，它與回熱級數(shù)、給水溫度、 汽輪機容量及參數(shù)有關，通常取 m=1.081.25， 設 m=1.13 D =0t/h =0.99 =0.97 則 m g D0

15、=3.6105001.13/(978.60.990.97)=45.5 t/h 蒸汽量D 包括前軸封漏汽量Dl=1.000t/h 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機通流部分設計式，要考慮到調(diào)節(jié)抽汽工況及純凝汽工況。 般高壓部分的進汽量及幾何尺寸以調(diào)節(jié)抽汽工況作為設計工況進行計算，低壓部分的進汽 量及幾何下以純凝汽工況作為設計工況進行計算。 2.3 回熱系統(tǒng)的熱平衡初步計算 汽輪機進汽量估算及汽輪機近似熱力過程曲線擬定以后，就可進行回熱系統(tǒng)的熱平衡 計算。 一、回熱抽汽壓力的確定 1. 除氧器的工作壓力 給水溫度和回熱級數(shù)確定之后，應根據(jù)機組的初參數(shù)和容量確定除氧器的工作 fw t fw z 汽輪機原理課程設計說明

16、書 5 壓力。除氧器的工作壓力與除氧效果關系不大，一般根據(jù)技術經(jīng)濟比較和實用條件來確定。 通常在中低參數(shù)機組中采用大氣式除氧器。大氣式除氧器的工作壓力一般選擇略高于大氣 壓力即 0.118MP。 2. 抽汽管中壓力損失 e p 在進行熱力設計時，要求不超過抽汽壓力的 10%，通常取=（0.040.08）， e p e p e p 級間抽汽時取較大值，高中壓排汽時取較小值。 3. 表面式加熱器出口傳熱端差t 由于金屬表面的傳熱阻力，表面式加熱器的給水出口水溫與回熱抽汽在加熱器中凝結 2w t 的飽和水溫間存在溫差t=-稱為加熱器的出口端差，又稱上端差，經(jīng)濟上合理的 e t e t 2w t 端差

17、需通過綜合的技術比較確定。一般無蒸汽冷卻段的加熱器取t=36 4. 回熱抽汽壓力的確定 在確定了給水溫度、回熱抽汽級數(shù)、上端差t 和抽汽管道壓損等參數(shù)后，可 fw t fw z e p 以根據(jù)除氧器的工作壓力，確定除氧器前的低壓加熱器數(shù)和除氧器后的高壓加熱器數(shù)，同 時確定各級加熱器的比焓升或溫升。這樣，各級加熱器的給水出口水溫也就確 w h w t 2w t 定了。根據(jù)上端差t 可確定各級加熱器內(nèi)的疏水溫度，即=+t。從水和水蒸氣 e t e t 2w t 熱力性質(zhì)圖表中可查得所對應的飽和蒸汽壓力-個加熱器的工作壓力。考慮回熱 e t e p 抽汽管中的壓力損失，可求出汽輪機得抽汽壓力，即=+

18、。在汽輪機近似熱力 e p e p e p e p 過程曲 線中分別找出個抽汽點得比焓值，并將上述參數(shù)列成表格如下： e h 汽輪機原理課程設計說明書 6 表 2-2 18MW 凝汽式汽輪機即熱汽水參數(shù) 加 熱 器 號 抽 汽 壓 力 （ e p MPa） 抽 汽 比 焓 e h (KJ/kg ） 抽 汽 管 壓 損 ee pp (% ） 加 熱 器 工 作 壓 力 e p （MPa ） 飽 和 水 溫 度 e t 飽 和 水 比 焓 e h （KJ/kg ） 出 口 端 差t 給 水 出 口 水 溫 2w t 給 水 出 口 比 焓 2w h （KJ/kg） Hl0.7612965.380.

19、7003165697.385160675.6 H2 0.312286580.2875132.12555.455127.12534.1 Hd0.1412695.1170.1177104.25437.020104.25437.02 H30.0892634.780.081993.15394.5390.15377.6 汽輪機原理課程設計說明書 7 2、各級加熱器回熱抽汽量計算 1. 高壓加熱器 其給水量為 1 H Dfw=D0-Dl+Dl1+Dej=45.5-0.6+0.42+0.3=45.62t/h 式中 Dl 高壓端軸封漏汽量， 0.6t/h； Dl1 漏入 高壓加熱器的軸封漏氣量，0.42 t/

20、h 2 H Dej 射汽漏汽器耗汽量， 0.3 t/h 該級回熱抽汽量為： =2.9t/h 21 11 () () fwww el eeh Dhh D hh 2.高壓加熱器 其熱平衡圖見 2-11 先不考慮漏入高壓加熱器的那部分軸封 2 H 2 H 漏汽量以及上級加熱器的疏水量，則該級加熱器的計算抽汽量為 1l D el D = 2.0t/h 21 2 11 () () fwww e eeh Dhh D hh 考慮上級加熱器疏水流入高壓加熱器并放熱可使本級抽汽量減少的相當量為 2 H = 0.18t/h 112 1 22 () () eee e e eeh Dhh D hh 考慮前軸封一部分漏

21、汽量漏入本級加熱器并放熱可使本級回熱抽汽量減少的相當量為 1l D Dt=0.47t/h 軸封漏汽比焓值，相當于調(diào)節(jié)級后汽室中蒸汽比焓，=3098.1kj/kg。 1 h 1 h 本級高壓加熱器實際所需回熱抽汽量為 2 H De2=1.9-0.18-0.47=1.35t/h 汽輪機原理課程設計說明書 8 3.（除氧器） 除氧器為混合式加熱器。 d H 分別列出除氧器的熱平衡方程是與質(zhì)量平衡式： 2121 () ededelelecwwfwed D hDDDhD hD h 12cwledelefw DDDDDD 代入數(shù)據(jù)解得： 抽汽量除氧器 =0.95t/h ed D 凝結水量 = 40t/h

22、fw D 4.低壓加熱器 3 H Pc=Pz=0.006MPa Pc=0.0058MPa 凝結水飽和溫度 Tc=35.6 比焓值 hc=148.87 0.3*2302.7/38.862=17.8 tej=3 Tw1=35.6+3=38.6 比焓值 148.87 抽氣量 3 H De3=40*（377.6-148.87）/（2634.7-394.5）*0.98=4.17h/h 2.4 流經(jīng)汽輪機各級機組的蒸汽兩級及其內(nèi)功率計算 調(diào)節(jié)級: 45.5t/h 0 24.367D Pi0=45.5*（3310-2098.1）/3.6=2678 第一級組：D1=45.5-0.6=44.9 t/h Pi1=

23、D1（hl-he1）/3.6=44.9（3098.12965.3）/3.6=1656kw 第二級組： D2=D1-Del=44.9-2.9=42 t/h Pi2=D2（he1-he2）/3.6=42（2965.3-2865）/3.6=1170 kw 第三級組： D3=D2-De2=42-1.35=40.65t/h Pi3=D3（he2-hed）/3.6=40.65（2865-2695.1）/3.6 =1918 kw 第四級組： D4=D3-Ded=40.65-0.95=39.7t/h 汽輪機原理課程設計說明書 9 Pi4=D4（hed-he3）/3.6=39.7（2695.1-2634.7）/

24、3.6=666 kw 第五級組： D5=D4-De3=39.7-4.17=35.53t/h Pi5=D5（he3-he4）/3.6=35.53（2634.7-2331.4）/3.6=2993 kw 整機內(nèi)功率： Pi=Pi=11081kw 2.5 計算汽輪機裝置的熱經(jīng)濟性 機械損失 Pm=Pi(1-m)= 11081(1-0.99)=110.81kw 軸端功率 Pa=Pi-Pm =11081-110.81=10970.19kw 發(fā)電機功率 Pe=Pag=10970.190.97=10641 kw 校核 （11081-10641）/11081100%=1.3% 符合設計工況 Pe=10500kw

25、 的要求，原估計的蒸汽量 D0正確。 汽耗率： 4.28kg/(kw.h) 3 0 1094200 3.74 25192.47 e D d P 不抽汽時估計汽耗率： 3.827 t/h 3 0 00 1024367 3.733 ()24.367 (33052312.8) 88.23 0.985 3.63.6 z mm D d D hh P 汽輪機裝置汽耗率： =4.285(3310-675.6)=11275 KJ/(kw.h) 0 () fw qd hh 汽輪機裝置的絕對電效率：3600/11275100%=29.8% 36003600 0.30752 11706.5 el q 汽輪機原理課程

26、設計說明書 10 第三章第三章 通流部分選型及熱力計算通流部分選型及熱力計算 3.1 通流部分選型 一 、排汽口數(shù)和末級葉片 凝汽式汽輪機的汽缸數(shù)和排氣口數(shù)是根據(jù)其功率和單排汽口凝汽式汽輪機的極限功 率確定的。當汽輪機的功率大于單排汽口凝汽式汽輪機的極限功率時，需要采用多缸和多 排汽口，但很少采用五個以上汽缸的。 當轉速和初終參數(shù)一定時，排汽口數(shù)主要取決于末級通道的排汽面積。末級通道的 排汽面積需結合末級長葉片特性、材料強度、汽輪機背壓、末級余速損失大小及制造成本 等因素，進行綜合比較后確定。通?？砂聪率焦浪闩牌娣e： c elz b p p A 3162 2 m 式中 機組電功率， KW ；

27、 el p 汽輪機排汽壓力，KPa 。 c p 二 、配汽方式和調(diào)節(jié)級選型 電站用汽輪機的配汽方式有稱調(diào)節(jié)方式，與機組的運行要求密切相關。通常有噴嘴 配汽、節(jié)流配汽、變壓配汽及旁通配汽四種方式。我國絕大多數(shù)采用噴嘴配汽方式。采用 噴嘴配汽的汽輪機，其蒸汽流量的改變主要是通過改變第一級組的工作面積來實現(xiàn)的，所 以該機的第一級又稱調(diào)節(jié)級。調(diào)節(jié)級各噴嘴組的通道面積及通過其內(nèi)的蒸汽流量是不一定 相同的。調(diào)節(jié)級型式與參數(shù)的選擇在設計中是相當重要的，與汽輪機的容量大小、運行方 式等因素有關。 1調(diào)節(jié)級選型 由于雙列級能承擔較大的理想比焓降，一般約為 160500KJ/kg；但它的級效 率及整機效率較低，在

28、工況變動時其級效率變化較單級?。徊捎秒p列級的汽輪機級數(shù)較少， 結構緊湊，因為其調(diào)節(jié)級后的蒸汽壓力與溫度下降較多，所以除調(diào)節(jié)級汽室及噴嘴組等部 件需較好的材料外，汽缸與轉子的材料等級可適當降低，從而降低機組造價，提高機組運 行的可靠性。故選用雙列調(diào)節(jié)級。 汽輪機原理課程設計說明書 11 2調(diào)節(jié)級熱力參數(shù)的選擇 （1） 理想比焓降的選擇 目前國產(chǎn)汽輪機調(diào)節(jié)級理想比焓降選取范圍如前所述：雙列級約為 160500KJ/kg。 故選調(diào)節(jié)級比焓降為 212 KJ/kg。 （2） 調(diào)節(jié)級速度比的選擇 aa xu c 為了保證調(diào)節(jié)級的級效率，應該選取適當?shù)乃俣缺?，它與所選擇的調(diào)節(jié)級型式 有關。通常雙列級速度比

29、的選擇范圍為 0.220.28 。 a x （3） 調(diào)節(jié)級反動度的選擇 為提高調(diào)節(jié)級的級效率，一般調(diào)節(jié)級都帶有一定的反動度。由于調(diào)節(jié)級為部分 進汽級，為了減少漏汽損失反動度不適宜選的過大。雙列調(diào)節(jié)級各列葉柵反動度之和 不超過 13%20%。故選取=20%。 m m 3、調(diào)節(jié)級幾何參數(shù)的選擇 （1） 調(diào)節(jié)級平均直徑的選擇 選擇調(diào)節(jié)級平均直徑是通常要考慮制造工藝調(diào)節(jié)級葉片的高度以及第一壓力級 的平均直徑。一般在下列范圍內(nèi)選?。褐械蛪浩啓C（套裝葉輪）取=10001200mm m d 。 （2） 調(diào)節(jié)級葉型及其幾何特性 調(diào)節(jié)級的葉型，尤其是雙列調(diào)節(jié)級的葉型，通常是成組套裝選擇使用的。國產(chǎn) 汽輪機調(diào)節(jié)

30、級最常用的葉型組合為蘇字葉型。故可選擇如表 3-1 的葉型： 表 3-1 雙列調(diào)節(jié)級的葉型 名 稱噴 嘴第一列動葉導 葉第二列動葉 葉片型線 30TC-2B38TP-1B32TP-3A38TP-5A （3）相對節(jié)距 和葉片數(shù) Z 的確定t 在選取噴嘴和動葉出口角和時，還需要選擇相對節(jié)距和：=， 1 2 n t b t n t n n t b =。一定的葉型對應有最佳的相對節(jié)距范圍。所以在選擇和時應注意的最佳 b t b b t b n t b t 范圍內(nèi)選取。則葉柵的上述各項幾何參數(shù)選定之后，即可根據(jù)平均直徑和確定噴嘴 n d b d 汽輪機原理課程設計說明書 12 與動葉數(shù)， ，然后取整。從

31、葉片強度考慮，通常葉片數(shù)偶數(shù)。 nnn zd e t bbb zd e t （4）汽流出口角和的選擇 1 2 噴嘴與動葉汽流出口角和對葉柵的通流能力作功大小及效率高低有較大的影響。 1 2 決定葉柵出口角大小的最主要因素是對節(jié)距和安裝角，噴嘴與動葉有一確定的出口角，往 往需要通過對葉片數(shù)及相對節(jié)距的試湊來滿足和的要求。 1 2 第四章第四章 壓力級的計算壓力級的計算 4.1 各級平均直徑的確定： （1）第一壓力級平均直徑的確定： 選取速度比： 0.5，級的理想比焓降 a X KJ/kg50 t h =8540.5=1.006m 1 0.2847 mat dXh50 (2)凝汽式汽輪機末級直徑的

32、估?。?=1.9m c2 mac t2 140hsin z m G d （3）確定壓力級平均直徑的變化： 在橫坐標上取長度為 a 的線段 BD，用以表示第一壓力級至末級動葉中心的軸向距離， 在 BD 兩端分別按比例畫出第一壓力級的平均直徑。根據(jù)所選擇的通道形狀，用光滑的曲 線將 AC 兩點連接起來，AC 曲線即為壓力級各級的直徑變化規(guī)律，如圖 3-1。 A B C D 1 1 2 2 3 3 m-1 m-1 汽輪機原理課程設計說明書 13 圖 4-1 壓力級平均直徑變化規(guī)律 4.2 級數(shù)的確定及比焓降的分配： （1）級數(shù)的確定： 壓力級的平均直徑確定： =1.373m (1 1)(22) 1

33、m ABCD d m 壓力級平均理想比焓降 （見圖 2-5） t h =93.03 KJ/kg 2 12.337 () m t a d h x 級數(shù)的確定： 壓力級的理想比焓降為： =953.1 KJ/kg 0 2 t pc hhh 選取重熱系數(shù)：=0.030.08 （取整）=10.75。故 Z 取 11. (1) p t t h Z h 校核： 取 0.06 （其中 ） 1 (1) 419 t p ari h Z K Z p i ri p t h h （2）比焓降的分配： 各級平均直徑的求取 求得壓力級段后，在將圖中線段 BD 重新分為（z-1）等分， 在原擬定的平均直徑變化曲線 AC 上求

34、出各級的平均直徑。 各級比焓降的分配 根據(jù)求出的各級的平均直徑，選取相應的速度比，根據(jù) 求出各級的比焓降。 2 12.337() tma hdX 級 號 1234567891011 平均直徑 dm1.006 1.01 0 1.061.13 1.2 1 1.3 1.41.511.661.821.9 速度比 xa1.460.470.48 0.48 5 0.4 9 0.49 5 0.50.510.520.530.55 汽輪機原理課程設計說明書 14 理想比焓 降 ht 59576067758597108126 145. 5 147 理想比焓 降修正值 ht 52.350.353.360.3 68.

35、3 78.390.3 101. 3 119.3 138. 8 140.3 各級比焓降的修正 在擬定的熱力過程曲線上逐級作出各級理想比焓降 ht， 當 最后一級的被壓于排汽壓力不重合時，必須對分配的比焓降進行修正。 4.3 各級的熱力計算 (1)第一列噴嘴熱力計算： 一列噴嘴出口汽流出口速度及噴嘴損失 第一列噴嘴中理想比焓降 hn=（1-0.2）/211.9KJ/kg =169.5 初速動能 KJ/kg 2 0 0 0 2000 c c h 式中 進入噴嘴的蒸汽初速，m/s 0 c 滯止理想比焓降 169.5 KJ/kg * 0nnc hhh 第一列噴嘴出口汽流理想速度 c1t=582.3m/s

36、 第一列噴嘴出口汽流實際速度 564.8 m/s 11 =698.9 t cc 第一列噴嘴損失 10.02 KJ/kg 式中 噴嘴速度系數(shù) 第一列噴嘴出口面積 H1=3310-169.5-3140.5 P1=1.7MPa P1/P0=0.496 0.546 0.40.4960.546 An=32.26 2 cm 第一列噴嘴出口高度 Ln=16.53mm e=0.7 (2)第一列動葉熱力計算： 2 . 0m 0b 08. 0gb 12. 0b 汽輪機原理課程設計說明書 15 =14.1 K K n g n K K K K 11 1 1 1 1 - 11 1 1 1 ) 1 2 ( sinsin

37、）（ 第一列動葉進口速度及能量損失 動葉進口汽流速度23.429 1 . 14cos*2 .141*8 .564*2-2 .141 8 . 564w 22 1 進汽角度7 .18 1 = 0 b 1 w23.429w t2 887 . 0 b 7 . 38023.429*887 . 0 ww t2b2 o 12 147 . 4- 出口08.246ucosw2-uwc 22 2 2 22 o 2 22 1 - 2 22 c sinw sin 動葉進口比焓48.3130h1 18 . 0 v t2 95 . 0 b 動葉出口面積 Ab=62.9 2 cm 動葉損失 64.19hb 動葉進口高度mm

38、53.18253.16lb1 動葉出口高度mm16.13l 1b 動葉出口比焓12.315064.1948.3130hhh b12 v2=0.17 21 PP (3)導葉熱力計算： 導葉出口汽流出口速度及噴嘴損失： 導葉中理想比焓降 kg/k96.16212*08 . 0 hh * tgbgb J 汽輪機原理課程設計說明書 16 進口 kg/12.3150hh 2b1gb KJ 出口 kg/k16.313396.16-12.3150h t 1 J 18 . 0 v t 1 出口速度 smc/247h1c 2 2gbt 1 sm/ 5 . 228247*925 . 0 cc tgb1 出口汽流角

39、 o 1 175-22 進口高度 16.15216.13lgb 漏汽量 s/kg23 . 1 gbt G 出口面積 2 gb cm 1 . 98A 出口高度 mm 9 . 16 15sin*899 . 0 *7 . 0 1 . 98 lgb mm74 . 1 l -l gbgb 損失 kg/k4 . 4925 . 0 -1* 2000 247 h 2 2 gb J）（ 實際出口焓 kg/k56.31374 . 416.3133h1J (4) 第二列動葉熱力計算： 理想焓降 kg/k44.25212*13 . 0 hbJ 出口理想焓值 kg/k12.311244.25-56.3137h2tJ a

40、42 . 1 p t2 MP kg/m18 . 0 v 3 t2 進口相對 s/m 2 . 102ucosc2-ucw 1 22 1 o 1 11 1 - 1 40 w sinc sin 出口相對 s/m38.246w t2 s/m62.22938.246*932 . 0 w2 2218-40 2 汽輪機原理課程設計說明書 17 損失 kg/k99 . 3 hbJ 余速損失 kg/k3 . 6 2000 112 h 2 2 c J 動葉出口實際比焓kg/k11.311699. 312.3112hhh bt22 J kg/m18 . 0 v 2 2 動葉進口高度 mm 9 . 18ll gb2b

41、 動葉頂部漏氣量 s/kg52 . 1 bt G 動葉出口面積 9 .141 wu v t2b 2b b G A 動葉出口高度 mm 1 . 19l 2b lmm2 . 0-l 2b2b （4）輪周功 KJP56.150cosccosccosccoscu 222211111 1 1u JPk65.167 2 u2 % 2 . 10 - 2 2u 2 2u 1 1u P PP 輪周效率 %84 h 0 u u 級內(nèi)損失計算 1.WKk61.15 v 1 v 1 2 1 *d 100 u P 2 2 2 3 1f kg/k25 . 1 9 . 44 6 . 15*3600 hfJ 2.l=16.9

42、 hkg/k02.21h l a ul J 3.72 . 1 db zk k 2 ek -e-1 c u k c u e h e 2 a e a 0 e 汽輪機原理課程設計說明書 18 4.kg/k4 .3606.10-67.177* 64.12 52 . 1 32 . 1 htJ 級內(nèi)功率 1481 i P 內(nèi)效率 %55 212 28.117h b i i G 表 4-3 雙列調(diào)節(jié)級熱力計算數(shù)據(jù)表 序 號 名稱符號單位噴嘴第一列動葉導葉 第二列動 葉 1蒸汽流量GT/h45.5 2級前壓力P0Mpa3.43 3級前蒸汽比焓h0KJ/kg3310 4級前蒸汽比容v0m3/kg0.09 5級平

43、均直徑dmmm1100 6級后壓力p2Mpa1.19 7級理想比焓降 ht KJ/kg212 8級假象速度cam/s690.8 9圓周速度um/s141.2 10速度比xa0.5 11部分進汽度e0.7 12進口蒸汽壓力p0(p1)Mpa3.22 13進口蒸汽溫度t0(t1) 435340 330328 14進口蒸汽比焓h0(h1)KJ/kg33103140.53130.483150.12 15葉柵進汽角 1(0) (o)18.7144022 16進口汽流初速c0(w1)m/s0429.23288.04102.2 17初速動能 hc0( hw1) KJ/kg088.741.

44、489.73 18反動度 b(g) %1208 19葉柵理想比焓降 hn( hb) KJ/kg169.510.0216.9625.44 汽輪機原理課程設計說明書 19 20葉柵后理想比焓 h1t( h2t) KJ/kg3140.53130.483150.123112.12 21滯止理想比焓降 hn*( hb*) KJ/kg169.5122.116.9625.44 22 出口汽流理想速 度 c1t(w2t)m/s582.3246.08247246.38 23速度系數(shù) () 0.950.90.9350.935 24 出口汽流實際速 度 c1(w2)m/s564.8246.08276.95229.6

45、2 25流量系數(shù) n 0.970.970.970.97 26出口面積An(Ab)cm332.3662.998.1141.9 27葉柵損失 hn( hb) KJ/kg10.0241.485.522.72 28排汽速度c2m/s112 29余速方向a2m/s-77.5 30余速損失 hc2 KJ/kg6.3 31輪周有效比焓降huKJ/kg177.67 32輪周效率 u %84 33單位蒸汽輪周功wuKJ/kg160.56 34輪周效率 u %84 35相對誤差 u %10.2 36葉高損失 hl KJ/kg21.02 37輪周有效比焓降 hu KJ/kg163.17 38輪周效率 u %86 3

46、9扇形損失 h KJ/kg1.72 40葉輪摩擦損失 hf KJ/kg1.25 41部分進汽損失 he KJ/kg1.3 42級有效比焓降 hi KJ/kg143.62 43級效率 i %55 汽輪機原理課程設計說明書 20 44內(nèi)功率Pikw1481 第五章第五章 整機校核及計算結果的匯總整機校核及計算結果的匯總 5.1 整機校核 一效率與功率的校核 計算出的實際相對內(nèi)效率與進汽量估算時所估取得相對內(nèi)效率之相對誤差 在 1% 內(nèi)為優(yōu)，不應大于 3%。 二額定功率的保證 全機設計功率計算完畢后還應計算該汽輪機在額定功率下所需蒸汽量，并保證通道 能通過此蒸汽流量。在選定調(diào)節(jié)級進汽度時，還需考慮最

47、大功率時的蒸汽流量，并留有足 夠的余量以保證在初參數(shù)降低或被壓升高時仍然能發(fā)出額定功率。 校核: 注：誤差大% 2 . 11 84 . 0 84 . 0 - h h mac i i 5.2 級內(nèi)功率校核： 校核: P PP - i %4 . 2 汽輪機原理課程設計說明書 21 5.3 壓力級計算結果匯總 序號1 2 3 4 5 6 項 目蒸汽流量噴嘴平均直徑 動葉平均直徑級前壓力級前溫度/干度級前比焓值 符號Ddndbp0t0/x0h0 單位t/hmmmmMPa kJ/kg 1 44.90 1006.00 1007.50 1.050 1.0 3098.00 2 44.90 1010 1011.

48、50 0.851.0 3020.23 3 44.90 1060 1061.50 0.651.0 2978.73 4 44.90 1130 1131.50 0.451.0 2934.27 5 42.00 1210 1211.50 0.351.0 2884.05 6 40.65 1300 1301.50 0.291.0 2828.12 7 40.65 1400 1401.50 0.211.0 2764.30 8 40.65 1510 1511.50 0.151.0 2692.46 9 39.70 1660 1661.50 0.0161.0 2614.27 1035.53 1820 1821.50

49、0.00812523.80 1135.53 1900 1901.50 0.00612423.20 序號7 8 9 10 11 12 項 目圓周速度級理想比焓降 級假想出口速 度速度比平均反動度 利用上級的余 速動能 符號u 單位m/skJ/kgm/s%kJ/kg 1 141.20 52.3 338.78 0.46 9.500 5.090 2 141.20 50.3 323.29 0.47 9.41.96 汽輪機原理課程設計說明書 22 3 141.20 53.3 332.01 0.48 9.81.82 4 141.20 60.3 354.02 0.485 9.82.37 5 141.20 68

50、.3 379.11 0.49 103.57 6 141.20 78.3 406.84 0.495 104.46 7 141.20 90.3 440.90 0.5 10.76.90 8 141.20 101.3 471.88 0.51 10.710.04 9 141.20 119.3 514.62 0.52 11.213.13 10141.20 138.8 562.74 0.53 11.719.55 11141.20 140.3 575.81 0.55 12.525.49 序號13 14 15 16 17 18 項 目 級的滯止理想 比焓降 噴嘴理想比焓 降 噴嘴滯止比焓 降 噴嘴出口理想 速度

51、噴嘴速度系數(shù) 噴嘴出口實際 速度 符號c1tc1 單位m/sm/sm/s 1 57.390 47.332 52.422 307.664 0.960 295.358 2 52.26 45.57 47.53 301.89 0.96 289.82 3 55.12 48.08 49.89 310.08 0.96 297.67 4 62.67 54.39 56.76 329.81 0.96 316.62 5 71.87 61.47 65.04 350.62 0.96 336.59 6 82.76 70.47 74.93 375.41 0.96 360.39 7 97.20 80.64 87.54 401

52、.58 0.96 385.52 8 111.34 90.46 100.50 425.34 0.96 408.32 9 132.43 105.94 119.06 460.29 0.96 441.88 汽輪機原理課程設計說明書 23 10158.35 122.56 142.11 495.08 0.96 475.28 11165.79 122.76 148.25 495.49 0.96 475.67 序號19 20 21 22 23 24 項 目噴嘴損失噴嘴后壓力 噴嘴后溫度/干 度噴嘴出口比容 噴嘴出口面積 噴嘴出汽角正 弦 符號p1t1/x1v1tAnsina1 單位kJ/kgMPa m3/kg

53、cm2 1 3.711 0.870 1.000 0.282 119.082 0.208 2 3.57 0.76 1 0.36 155.79 0.21 3 3.77 0.54 1 0.46 191.06 0.21 4 4.26 0.45 1 0.68 267.08 0.21 5 4.82 0.21 1 1.01 350.08 0.21 6 5.52 0.17 1 1.64 515.09 0.21 7 6.32 0.10 1 2.55 600.00 0.21 8 7.09 0.07 1 3.41 655.00 0.21 9 8.31 0.01 1 5.46 1362.64 0.21 109.61

54、0.01 18.23 1709.01 0.21 119.62 0.01 19.30 1929.61 0.21 序號25 26 27 28 29 30 項 目噴嘴出汽角噴嘴節(jié)距噴嘴寬度噴嘴數(shù)噴嘴高度部分進汽度 符號a1tnBnznlne 單位mmmmmm 1 12.000 38.360 25.000 82.347 18.141 1 汽輪機原理課程設計說明書 24 2 12.00 38.36 25.00 82.67 23.64 1 3 12.00 38.36 25.00 86.77 27.62 1 4 12.00 38.36 25.00 92.50 36.22 1 5 12.00 38.36 25

55、.00 99.05 44.34 1 6 12.00 38.36 25.00 106.41 60.72 1 7 12.00 38.36 25.00 114.60 65.68 1 8 12.00 38.36 25.00 123.60 66.48 1 9 12.00 38.36 25.00 135.88 125.68 1 1012.00 38.36 25.00 148.98 143.91 1 1112.00 38.36 25.00 155.53 155.64 1 序號31 32 33 34 35 36 項 目 動葉進口相對 速度 相應于 w1的比 焓降 動葉理想比焓 降 動葉滯止比焓 降 動葉出口理

56、想 速度 動葉速度系數(shù) 符號w1w2t 單位m/skJ/kgkJ/kgkJ/kgm/s 1 160.454 12.873 4.969 17.841 188.892 0.937 2 155.00 12.01 4.73 16.74 182.97 0.94 3 162.74 13.24 5.22 18.46 192.16 0.94 4 181.44 16.46 5.91 22.37 211.51 0.94 5 201.21 20.24 6.83 27.07 232.68 0.94 6 224.82 25.27 7.83 33.10 257.30 0.94 7 249.80 31.20 9.66 40.86 285.87 0.94 8 272.50 37.13 10.84 47.97 309.73 0.94 汽輪機原理課程設計說明書 25 9 305.97 46.81 13.36 60.17 346.89 0.94 10339.27 57.55 16.24 73.79 384.15 0.94 11339.66 57.68 17.54 75.22 387.86 0.94 序號37 38 39 40 4