汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、目 錄一、課程設(shè)計(jì)的目的和要求 2二、設(shè)計(jì)題目 2三、設(shè)計(jì)工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量的確定21、設(shè)計(jì)工況的功率22、設(shè)計(jì)工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量的近似量2四、調(diào)節(jié)級(jí)熱力計(jì)算31、調(diào)節(jié)級(jí)部分相關(guān)參數(shù)的確定32、噴嘴部分計(jì)算43、第一列動(dòng)葉部分計(jì)算54、導(dǎo)葉部分計(jì)算75、第二列動(dòng)葉部分計(jì)算86、各項(xiàng)損失計(jì)算107、調(diào)節(jié)級(jí)焓降及功率11五、壓力級(jí)熱力計(jì)算121、壓力級(jí)級(jí)數(shù)的確定122、壓力級(jí)的部分相關(guān)參數(shù)的確定123、反作用度的選取及噴嘴部分計(jì)算124、動(dòng)葉部分計(jì)算135、各項(xiàng)損失計(jì)算145、壓力級(jí)焓降及功率15六、功率校核15七、總結(jié)分析16附：數(shù)據(jù)匯總表17一、課程設(shè)計(jì)的目的和要求課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的學(xué)習(xí)過程。

2、目的在于總結(jié)和鞏固已學(xué)得的基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)查閱資料、進(jìn)行工程計(jì)算、識(shí)圖和繪圖能力，并在實(shí)踐過程中吸取新的知識(shí)。具體要求是按照給定的設(shè)計(jì)條件，選取相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)節(jié)級(jí)和壓力級(jí)的熱力計(jì)算，確定汽輪機(jī)流通部分的尺寸，以求達(dá)到較高的汽輪機(jī)效率。二、設(shè)計(jì)題目機(jī)組型號(hào)：B50-8.82/3.43機(jī)組型式：多級(jí)沖動(dòng)式背壓汽輪機(jī)新汽壓力：8.82 Mpa新汽溫度：535.0排汽壓力：3.43 Mpa額定功率：25MW轉(zhuǎn) 速：3000 rpm三、設(shè)計(jì)工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量的確定1、設(shè)計(jì)工況的功率 汽輪機(jī)設(shè)計(jì)工況的選取，一般按其在電網(wǎng)或熱網(wǎng)中承擔(dān)的負(fù)荷的性質(zhì)決定。本課設(shè)設(shè)計(jì)汽輪機(jī)承擔(dān)基本負(fù)荷，故其設(shè)計(jì)工況的功率Ne

3、為額定功率，以便在運(yùn)行過程中獲得最高的平均效率。2、設(shè)計(jì)工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量計(jì)算1、配汽方式：噴嘴調(diào)節(jié)2、調(diào)節(jié)級(jí)型式：雙列級(jí)。3、參數(shù)選取(1)設(shè)計(jì)功率=額定功率=經(jīng)濟(jì)功率=25 MW(2)汽輪機(jī)相對內(nèi)效率ri=70.00%(3)機(jī)械效率m=99%(4)發(fā)電機(jī)效率g=97% 4、近似熱力過程線擬定(1)進(jìn)汽節(jié)流損失P0=0.03×P0=0.2646 Mpa 調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴前P0'=0.97×Po=8.5554Mpa (2)排汽管中的節(jié)流損失:Pc=0.0188 Pc=0.06448Mpa 5、總進(jìn)汽量的計(jì)算由P0，t0查焓熵圖可得H0=3476.7452kJ/kg，S0=6

4、.782kJ/(kgK).再由S0，Pc查得Hc=3177.02kJ/kg.所以流通部分理想比焓降Ht=H0-Hc=299.73kJ/kg.由可得=4460.5063.四、調(diào)節(jié)級(jí)熱力計(jì)算1、調(diào)節(jié)級(jí)部分相關(guān)參數(shù)的確定：（1）調(diào)節(jié)級(jí)型式調(diào)節(jié)級(jí)分雙列級(jí)和單列級(jí)兩大類，雙列速度級(jí)的最佳能量轉(zhuǎn)換較大的理想焓降，使汽輪機(jī)級(jí)數(shù)相應(yīng)減少，轉(zhuǎn)子承受的蒸汽溫度降低，變工況時(shí)級(jí)效率降低較少。中小型機(jī)組，為了簡化結(jié)構(gòu)常采用雙列速度級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)。大型汽輪機(jī)，為了獲得較高的，通常采用單列級(jí)作為調(diào)節(jié)級(jí)。本機(jī)組為25MW小型機(jī)組，故調(diào)節(jié)級(jí)采用雙列級(jí)。（2）調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽量：由于門桿漏汽Do的1%，因而調(diào)節(jié)級(jí)實(shí)際進(jìn)汽量G=0.99

5、D0=455.9012.（3）調(diào)節(jié)級(jí)的平均直徑和速度比：對于25MW的中壓汽輪機(jī)，采用整鍛轉(zhuǎn)子，平均直徑d2=1000mm，對于雙列速度級(jí)，取Xa=0.23.（4）調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)蒸氣的理想焓降：（5）平均反作用度的選取為提高調(diào)節(jié)級(jí)的級(jí)效率，一般都帶有一定的反動(dòng)度。由于調(diào)節(jié)級(jí)為部分進(jìn)汽級(jí)，為了減少漏氣損失反動(dòng)度不宜選的過大。反動(dòng)度在各列葉柵中的分配應(yīng)以各列葉柵通道光滑為變化為原則。反動(dòng)度的大小由調(diào)節(jié)級(jí)各列葉柵出口面積予以確定。本題目取反動(dòng)度Wm=0.18，其中第一列動(dòng)葉柵、導(dǎo)葉、第二列動(dòng)葉柵的反動(dòng)度分別為：W1=0.06，W=0.06，W2=0.06。2、噴嘴部分計(jì)算（1）噴嘴葉柵蒸汽的理想焓降：（2

6、）噴嘴出口汽流速度：據(jù)資料查得=0.97（3）噴嘴損失：（4）噴嘴出口蒸汽參數(shù)： 據(jù)和H0查焓熵圖得=6.811077 由和查得：（5）噴嘴壓比及型號(hào)：汽流在噴嘴中為亞音速流動(dòng)，選噴嘴型號(hào)為TC26，取。由于汽流流速為亞音速，所以=0，即（6） 噴嘴葉柵出口面積： 其中為噴嘴流量。（7） 部分進(jìn)汽度： 由平行計(jì)算可得 最佳部分進(jìn)汽度e=0.513最佳噴嘴葉高1=35mm3、第一列動(dòng)葉部分計(jì)算（1）動(dòng)葉高度l1以及動(dòng)葉平均直徑d1：（2）解動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形：圓周速度： 入口相對速度：（3）求動(dòng)葉柵出口相對速度：查表得動(dòng)葉系數(shù)動(dòng)葉出口相對速度（4）動(dòng)葉損失：（5）動(dòng)葉出口蒸汽參數(shù)：動(dòng)葉出口蒸汽

7、焓值：由查焓熵圖可得，由查焓熵圖可得，（6）第一列動(dòng)葉頂漏汽量：其中： 所以即（7）動(dòng)葉出口面積：（8）選取動(dòng)葉型線：，所以由查表確定動(dòng)葉型線為TP-1A。（9）第一列動(dòng)葉出口速度三角形：4、導(dǎo)葉部分計(jì)算（1）導(dǎo)葉葉片高度和導(dǎo)葉平均直徑：（2）導(dǎo)葉出口速度：導(dǎo)葉焓降：導(dǎo)葉出口理想速度： 查表得導(dǎo)葉速度系數(shù)：導(dǎo)葉出口實(shí)際速度：（3）導(dǎo)葉損失：（4）導(dǎo)葉出口蒸汽參數(shù)：據(jù)，h2查焓熵圖得=6.842627由和查得：（5）導(dǎo)葉汽封漏汽量：=2.3387其中（6）導(dǎo)葉出口面積：據(jù)查得，則導(dǎo)葉出口面積：（7）導(dǎo)葉柵型線選取：即，又，據(jù)表選取導(dǎo)葉柵型號(hào)為TP-3A5、第二列動(dòng)葉部分計(jì)算（1）動(dòng)葉高度l2以及

8、動(dòng)葉平均直徑d1：（2）解動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形：入口相對速度：（3）求動(dòng)葉柵出口相對速度：查表得動(dòng)葉系數(shù)動(dòng)葉出口相對速度（4）動(dòng)葉損失：（5）動(dòng)葉出口蒸汽參數(shù)：動(dòng)葉出口蒸汽焓值：由查焓熵圖可得，由查焓熵圖可得，（6）第一列動(dòng)葉頂漏汽量：其中： 所以即（7）動(dòng)葉出口面積：（8）選取動(dòng)葉型線：由查表確定動(dòng)葉型線為TP-5A。（9）第一列動(dòng)葉出口速度三角形：6、各項(xiàng)損失計(jì)算 （1）余速損失：（2）葉高損失：（3）扇形損失： （4）葉輪摩擦損失： （5）部分進(jìn)汽損失：由部分進(jìn)汽度的計(jì)算部分可知，將代入鼓風(fēng)損失和斥汽損失公式中可得：1）鼓風(fēng)損失： 2）斥汽損失：（6）漏氣損失：輪周理想比焓降：錯(cuò)誤！未找

9、到引用源。輪周效率： (注：排氣干度為1，過熱蒸汽，不存在濕氣損失)（7）級(jí)內(nèi)其他損失之和：（8）級(jí)內(nèi)所有損失之和：7、調(diào)節(jié)級(jí)焓降及功率：調(diào)節(jié)級(jí)焓降：調(diào)節(jié)級(jí)功率：排氣焓：五、壓力級(jí)熱力計(jì)算1、壓力級(jí)級(jí)數(shù)的確定：由調(diào)節(jié)級(jí)排汽參數(shù)可以查得s=6.894808，又，由查得，即壓力級(jí)理想焓降，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取壓力級(jí)級(jí)數(shù)為1。2、壓力級(jí)部分相關(guān)參數(shù)的確定：（1）壓力級(jí)流量：由于門桿漏汽和前軸封漏汽量占總進(jìn)汽量Do的3%，因而壓力級(jí)實(shí)際進(jìn)汽量G=124.0809kg/s。（2）平均直徑的選?。簞?dòng)葉平均直徑，其中取最大值。即噴嘴平均直徑3、反作用度的選取及噴嘴部分計(jì)算：取反作用度，驗(yàn)證葉根反作用度如下：圓周速度：

10、最佳速比查表得流量系數(shù),噴嘴損失噴嘴焓降由排汽狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)和在焓熵表中查得噴嘴出口狀態(tài)參數(shù)：，噴嘴面積：葉根反作用度：在0.030.05之間，符合條件。4、動(dòng)葉部分計(jì)算（1）解動(dòng)葉柵進(jìn)口速度三角形：圓周速度： 入口相對速度：（2）求動(dòng)葉柵出口相對速度：查表得動(dòng)葉系數(shù)動(dòng)葉出口相對速度（3）動(dòng)葉損失：（4）動(dòng)葉出口蒸汽參數(shù)：動(dòng)葉出口蒸汽焓值：由查焓熵圖可得，由查焓熵圖可得，（5）第一列動(dòng)葉頂漏汽量：其中： 所以即（6）動(dòng)葉出口面積：（7）選取動(dòng)葉型線：，所以由查表確定動(dòng)葉型線為TP-2A。（8）第一列動(dòng)葉出口速度三角形：5、各項(xiàng)損失計(jì)算 （1）余速損失：（2）葉高損失：（3）扇形損失： （4）葉輪摩

11、擦損失： （4）漏氣損失：輪周理想比焓降：輪周效率：（5）級(jí)內(nèi)所有損失之和：6、壓力級(jí)焓降及功率：壓力級(jí)焓降：壓力級(jí)功率：六、功率校核機(jī)組的總功率為，符合設(shè)計(jì)功率要求，無需修正。七、總結(jié)分析經(jīng)過近兩周的計(jì)算與分析，最后的計(jì)算功率與設(shè)計(jì)功率相差0.87%，相差比較小，總的來說設(shè)計(jì)比較成功，但汽輪機(jī)相對內(nèi)效率相對比較低，總結(jié)起來原因有以下幾點(diǎn)：1、本次設(shè)計(jì)的汽輪機(jī)本身功率較?。?5MW），而且背壓較高（3.43MPa），故機(jī)組總焓降較小，即使取最小平均直徑調(diào)節(jié)級(jí)的焓降也將達(dá)到總焓降的70%左右，而調(diào)節(jié)級(jí)效率較低，損失較大，故總體效率較低。2、查焓熵圖所用軟件不同，查得的數(shù)據(jù)有所不同，對后續(xù)的計(jì)算有

12、所影響。3、流量系數(shù)與速度系數(shù)均取自表格，有一定誤差。4、由于功率和背壓的較小，噴嘴角度選取也存在一定偏差，葉型只能選擇相近的葉型，存在一點(diǎn)誤差。由于以上幾個(gè)原因，導(dǎo)致只有在較低的相對內(nèi)效率的情況下才能使計(jì)算得出的功率與設(shè)計(jì)功率相近，但總體而言，設(shè)計(jì)結(jié)果比較成功。附表一：B25-8.82/3.43調(diào)節(jié)級(jí)各項(xiàng)參數(shù)表 噴嘴第一列動(dòng)葉項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值理想焓降 191.041理想焓降hb13.9786入口壓力 P08.5554反動(dòng)度0.06入口比焓 h03476.75出口壓力P24.5851出口壓力 P14.796出口比焓h23305.4482出口比焓 h13296.9995葉頂圍帶漏氣量G1

13、1.5960出口比體積 v1t0.065088出口絕對速度c2285.2794出口絕對速度 c1599.584出口相對速度w2429.7777出口相對速度 w1449.006入口角度1 18.85出口角度 114出口角度218.40葉片型線 TC-26葉片型線TP-1A葉片寬度 bn25葉片寬度b125葉高 ln35葉高l237平均直徑 dn999平均直徑d21000噴嘴流量系數(shù) n0.97動(dòng)葉速度系數(shù)10.902噴嘴速度系數(shù) 0.97動(dòng)葉流量系數(shù)b0.935出口面積 An0.01363出口面積Ab0.01882導(dǎo)葉第二列動(dòng)葉項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值理想焓降hd13.97862理想焓降hb13

14、.97862反動(dòng)度d0.06反動(dòng)度20.06出口壓力P14.38457出口壓力P24.1579出口比焓h13300.1683出口比焓h23290.4922出口比體積v1t0.070952出口比體積v20.07453葉根漏氣量Gd2.3387葉頂圍帶漏氣量G22.7778出口絕對速度c1330.66839出口絕對速度c2139.4753出口相對速度w1177.8890出口相對速度w2225.8246入口角度228.39入口角度1 50.62出口角度126.98出口角度239.64葉片型線TP-3A葉片型線TP-5A葉片寬度bd25葉片寬度b225葉高l139葉高l241平均直徑d11001平均直

15、徑d21002導(dǎo)葉流量系數(shù)d0.935動(dòng)葉速度系數(shù)20.925導(dǎo)葉速度系數(shù)d0.917動(dòng)葉流量系數(shù)b0.937出口面積Ad0.02853出口面積Ab0.03814級(jí)內(nèi)參數(shù)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值出口壓力P24.192413出口比焓hp3314.6047進(jìn)汽量G126.6392噴嘴損失n11.2905第一動(dòng)葉損失b122.4273導(dǎo)葉損失d8.6987第二動(dòng)葉損失b24.3025余速損失hc29.7267葉高損失hl9.1650扇形損失h0.2476葉輪摩擦損失h1.0767鼓風(fēng)損失hw1.2422斥汽損失hs1.7115漏汽損失ht7.6448輪周理想比焓降hu174.1356輪周效率u0.7474級(jí)內(nèi)其

16、他各項(xiàng)損失和h21.0878級(jí)內(nèi)總損失(h)079.9292級(jí)內(nèi)有效焓降hi153.0478調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)效率i0.6569調(diào)節(jié)級(jí)功率Ni19.3818附表二：B25-8.82/3.43壓力級(jí)各項(xiàng)參數(shù)表序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1級(jí)反動(dòng)度m0.082級(jí)平均直徑dnmm9503級(jí)的理想比焓降htkJ/kg56.4884通過級(jí)的流量Gt/h446.69125通過級(jí)的流量Gkg/s124.08096圓周速度um/s 149.22577上級(jí)余速利用系數(shù)008噴嘴理想比焓降HnkJ/kg51.9699級(jí)的入口焓值h1kJ/kg3314.604710噴嘴后理想出口焓h1tkJ/kg3262.635711噴嘴后蒸汽

17、壓力P1tMpa3.539912噴嘴后蒸汽比容V1tm³/kg0.08606813噴嘴前后壓力比n0.844414噴嘴中流動(dòng)狀態(tài)亞臨界15噴嘴葉型TC-2616出氣角1°1517噴嘴出口氣流理想速度C1tm/s322.394018噴嘴速度系數(shù)0.9719噴嘴出口實(shí)際氣流速度C1m/s312.722220噴嘴流量系數(shù)n0.93821噴嘴出口面積Anm20.03525222噴嘴高度lnmm64.523噴嘴損失hnkJ/kg3.071424動(dòng)葉進(jìn)口汽流角1°27.7225動(dòng)葉進(jìn)口相對速度w1m/s172.821226動(dòng)葉理想比焓降hb kJ/kg4.519027動(dòng)葉速度系數(shù)0.93328動(dòng)葉出口汽流理想相對速度W2tm/s197.244229動(dòng)葉出口汽流相對速度W2m/s184.028830動(dòng)葉損失hbkJ/kg2.519331動(dòng)葉出口焓值h2kJ/