温如新的汽轮机课程设计

1、汽轮机课程设计摘 要汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。汽轮机在设计参数下运行称为汽轮机的设计工况。由于汽轮机的主要尺寸基本上是按设计工况要求确定的，而汽轮机功率在运行时将根据外界的需要而变化，汽机参数均有可能变化，从而引起蒸汽流量、各级参数和效率的变化，称为汽轮机的变工况。为了估计汽轮机在新工况下运行的经济性，可靠性与安全性，有必要对新工况进行热力核算。为了更好的适应社会发展加深大学生的研发技能及拓展大学生的理性思维，因此我们进行了2.5MW汽轮机的课程设计。核算项目有：动叶前后参数、级效率、级功率、反动度、速度比、漏汽量等。这次课程设计给了我们锻炼自我能力和巩固知识的机会，

2、为今后更好的对汽轮机设计打下了坚实的基础。关键词：汽轮机；设计；流量；核算-I-AbstractSteam turbine is the energy conversion of steam into mechanical power of the rotary type power machinery. The design condition of steam turbine under design parameters is called steam turbine. Due to the main dimensions of the steam turbine is basicall

3、y according to the design requirements identified, and power of steam turbine at run time will be according to the need of external changes, turbine parameters have may change, causing steam flow rate, at all levels and efficiency of the parameter changes, called the change condition of the turbine.

4、 In order to estimate the economy, reliability and safety of steam turbine running under new conditions, it is necessary to calculate the new operating conditions.In order to better adapt to the social development of College Students' research and development skills and expand the rational think

5、ing, so we carried out the curriculum design of 2.5MW turbine. Accounting items are: the parameters of the front and rear of the blade, the level of efficiency, the level of power, the reaction rate, the speed ratio, the amount of leakage, etc. This curriculum design gives us the opportunity to exer

6、cise the ability of self and the consolidation of knowledge, for the future to better lay a solid foundation for the design of the steam turbine.Key words: steam turbine; design; flow; calculationIII目 录摘 要IAbstractII设计任务书IV第1章 绪 论1第2章 设计方案2 2.1设计目的22.2 设计要求22.3 整体设计计算过程顺序 2第3章 设计工况下的热力计算33.1 主要

7、设计参数选择33.1.1 设计功率33.1.2 汽轮机效率33.1.3 近似热力过程线的拟定33.2 汽轮机总进汽量的初步估算3第4章 调节级的详细热力计算54.1 喷嘴参数计算54.1.1 喷嘴基本参数计算54.1.2 确定部分进汽度64.1.3 喷嘴其他系数计算64.2 动叶系数计算64.2.1 动叶进口参数计算64.2.2 动叶出口参数计算74.3 叶轮参数计算84.3.1 轮周效率计算84.3.2 叶轮其他参数计算8第5章 压力级计算105.1 压力级的平均直径105.1.1 第一压力级平均直径的确定105.1.2 压力级的平均直径确定105.2 压力级比焓降的计算11结 论12参考文

8、献14-V-设计任务书一、设计主要条件及技术参数：1、机组型号:B2.5-3.43/0.9812、机组型式：多级冲动式背压汽轮机3、汽轮机功率：2.5MW4、新蒸汽压力：3.43MPa5、新蒸汽温度：4356、排汽压力：0.981MPa7、汽轮机转数：3000rpm二、设计内容及工作量：1、分析并确定汽轮机热力设计的基本参数，如汽轮机容量、进汽参数、转速、排汽压力或循环水温度、回热加热级数及给水温度、供热汽轮机的供汽压力等。2、分析并选择汽轮机的型式、配汽机构型式、通流部分形状及有关参数。3、拟定汽轮机近似热力过程线和原则性热力系统，进行汽耗量与热经济性的初步计算。4、根据汽轮机运行特性、经济

9、要求及结构强度等因素，比较和确定调节级的型式、比焓降、叶型及尺寸等。5、根据流通部分形状和回热抽汽压力要求，确定压力级的级数，并进行各级比焓降分配。6、对各级进行详细的热力计算，求出各级流通部分的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机的实际热力过程线。7、根据各级热力计算的结果，修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程线的要求。8、根据需要修正热力计算结果。9、绘制流通部分及纵剖面图。10、需要上交材料：计算手稿一份、说明书一本、A1图纸一张。-VII-第1章 绪 论排汽压力大于大气压力的汽轮机称为为背压汽轮机。背压式汽轮机结构：由下列几个部分组成：转动部分由主轴、叶轮、轴封套和安装在叶轮上的

10、动叶片等组成；固定部分由汽缸、隔板、喷嘴、静叶片、汽封和轴封等组成；控制部分由调速装置、保护装置和油系统等组成。背压式汽轮机发电机组发出的电功率由热负荷决定，因而不能同时满足热、电负荷的需要。背压式汽轮机一般不单独装置，而是和其他凝汽式汽轮机并列运行，由凝汽式汽轮机承担电负荷的变动，以满足外界对电负荷的需要。前置式汽轮机的电功率由中、低压汽轮机所需要的蒸汽量决定。利用调压器来控制进汽量，以维持其排汽压力不变；低压机组则根据电负荷需要来调节本身的进汽量，从而改变前置式汽轮机的排汽量。因此，不能由前置式汽轮机直接根据电负荷大小来控制其进汽量。由于供热背压式机组的发电量决定于热负荷大小，宜用于热负荷

11、相对稳定的场合，否则应采用调节抽汽式汽轮机。背压式汽轮机的排汽压力高,蒸汽的焓降较小,与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，发出同样的功率，所需蒸汽量为大，因而背压式汽轮机每单位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽轮机。但是，背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用，不存在冷源损失，所以从燃料的热利用系数来看，背压式汽轮机装置的热效率较凝汽式汽轮机为高。由于背压式汽轮机可通过较大的蒸汽流量，前几级可采用尺寸较大的叶片，所以内效率较凝汽式汽轮机的高压部分为高。在结构上，背压式汽轮机与凝汽式汽轮机的高压部分相似。背压式汽轮机多采用喷嘴调节配汽方式，以保证在工况变动时效率改变不大。因背压机常用于热负荷较

12、稳定的场合，一般采用单列冲动级作为调节级。第2章 设计方案2.1设计目的1、系统地总结、巩固并应用汽轮机原理课程中已学过的理论知识，重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。2、通过设计对整个汽轮机的结构作进一步的了解，明确主要部件在整个机组中的作用、位置及相互关系。3、通过设计了解并掌握我国当前的技术政策和国家标准、设计资料等。2.2 设计要求1、运行时具有较高的经济性。2、不同工况下工作时均有较高的可靠性。3、还应考虑到汽轮机的结构紧凑、系统简单、布局合理、成本低廉、安装与维修方便以及零件通用化、系列标准化等因素。2.3 整体设计计算过程顺序 1、分析并确定汽轮机热力设计的基本参数2、

13、分析并选择汽轮机的型式、配汽机构形式、通流部分形式及有关参数。3、拟定汽轮机运行近似热力过程线和原则性热力系统，进行汽耗量与热经济性的初步计算。4、比较和确定调节级的型式、比焓降、叶型及尺寸等。5、确定压力级的级数，并进行各级比焓降的分配。6、对各级进行详细的热力计算，求出各级流通部分的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机的实际热力过程线。7、根据各级热力计算的结果，修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程线的要求。8、 根据需要修正热力计算结果。9、 绘制流通部分及纵剖面图。第3章 设计工况下的热力计算3.1 主要设计参数选择3.1.1 设计功率 机组的配汽方式采用喷嘴配汽，调节级采用单列

14、级，已知设计参数有MPa,MPa，rpm。 一般凝汽式机组有统一的系列标准，而背压机组在国内目前尚无统一的系列标准，可取：设计功率=经济功率=额定功率。3.1.2 汽轮机效率 汽轮机相对内效率%（待各级详细计算后与进行比较），机械效率%，发电效率%，给水回热系统采用两级加热器，一级除氧器。3.1.3 近似热力过程线的拟定当阀门全开时，进气机构的节流损失，通常取调节级喷嘴前,对排汽管中压力损失，在本机，即,末级余速损失，m/s， 图3-1 回热加热系统因调节机效率较低，而中间级效率较高。假定调节级%，而调节级后压力MPa，作为初拟热力过程线的参数。可采用分段拟定热力过程线。3.2 汽轮机总进汽量

15、的初步估算 -汽轮机的设计功率，kW，-汽轮机通流部分的理想比焓降，查表-汽轮机通流部分相对内效率之初估值70%-机组的发电机效率99%-机组的机械效率97%由 可知 等熵可知 -考虑回热抽汽引起汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、汽机容，及参数有关，取是考虑门杆漏气及前轴封漏气的蒸汽余量（t/h）给定前轴封漏气t/h，门杆漏气t/ht/ht/h17第4章 调节级的详细热力计算4.1 喷嘴参数计算 调节级进汽量t/h速度比取，取调节级平均直径mm，计算时取由和，检查是否在70-125kj/kg范围内，取平均反动度%，则喷嘴理想比焓降 4.1.1 喷嘴基本参数计算根据、以及查焓熵图，得到喷嘴

16、后压力和比容 ，由，判断流动状态，选择喷嘴叶型和喷嘴出口角，喷嘴出口气流速度，理想速度，取所以m/s 喷嘴损失kJ/kg，喷嘴出口面积-喷嘴流量，-喷嘴流量系数，取4.1.2 确定部分进汽度 确定部分进汽度的原则是选择部分进汽度和喷嘴高度的最佳组合，使叶高 损失和部分进汽度损失之和最小。由得，而，取， 鼓风损失系数，取，斥汽损失系数，取，（喷嘴组数）令的一阶导数为零令，解得4.1.3 喷嘴其他系数计算喷嘴高度：mm，对于本机取调节级盖度mm，动叶高度mm，检验根部反动度4.2 动叶系数计算4.2.1 动叶进口参数计算 求动叶进口进汽角，所以求动叶进口气流相对速度， m/skJ/kg，及查焓熵图

17、得动叶前滞止压力MPa 动叶理想比焓降kJ/kg，动叶滞止理想比焓降kJ/kg4.2.2 动叶出口参数计算m/s，由速度系数与和的关系曲线查得，动叶出口气流相对速度，m/s 由和查焓熵图得，动叶后蒸汽压力MPa，比容，由于未考虑叶顶漏气，故，动叶出口面积为：所以，则，选取TP-1A(6)型动叶 动叶出口气流绝对速度m/s，动叶出汽角4.3 叶轮参数计算4.3.1 轮周效率计算余速损失kJ/kg，轮周效率比焓降（无限长叶片）：kJ/kg，级消耗理想能量，对调节级轮周效率（无限长叶片）单位质量蒸汽对动叶所作的轮周kJ/kg 轮周效率，用两种方法计算所得的轮周效率应接近，其误差要求，叶高损失kJ/k

18、g，(式中取系数，已包括扇形损失） 轮轴有效比焓降kJ/kg，轮周效率4.3.2 叶轮其他参数计算计算部分进汽损失，先计算鼓风损失计算斥汽损失 部分进汽损失kJ/kg 级的有效比焓降，级效率, 内功率kW，级后压力和比焓由焓熵图查得，MPa， 第5章 压力级计算5.1 压力级的平均直径5.1.1 第一压力级平均直径的确定 本机组采用整段转子，整段转子的叶片根 部直径一般采用相同的值，这样，一面是加工方便，另一面使很多级的隔板体通用。 确定第一压力级平均直径，检验喷嘴高度，使不小于12-15mm，首先选取， kJ/kg， kJ/kg kJ/kg，查焓熵图得 第一压力级喷嘴流量为调节级流量减去前轴

19、封漏气量，即 t/h，喷嘴出口气流速度 m/s，由连续性方程，流量系数，而，其中，得 mmmm，符合要求。5.1.2 压力级的平均直径确定 给定mm，根据汽轮机原理所描述的蒸汽通道形状，确定压力级平均直径的变化规律，通常采用作图法。在纵坐标上任取长度为a的线段BD（一般cm），用以表示第一压力级至末级动叶中心之轴向距离。在BD两端分别按比例画出第一压力级与末级的平均直径值。根据选择的通道形状，用光滑曲线将A、C两点连接起来。AC曲线即为压力级各级直径的变化规律。 将BD线等分为m等分，取1、2、3m-1点。为了减小误差，建议>6。从图中量出割断长度，求出平均直径。（平均）mm（k为比例尺

20、）图5-1 压力级平均直径变化曲线图5.2 压力级比焓降的计算 选取平均速度比，则 ，确定压力级级数，取整个。 各级的平均直径mm，根据求出的各级平均直径，选取相应的速比，则各级的理想比焓降kJ/kg。结 论根据汽轮机设计标准，通过设计计算，根据给定的参数（汽轮机功率：2.5MW，新蒸汽压力：3.43MPa，新蒸汽温度：435，排汽压力：0.981MPa，汽轮机转数：3000rpm）并且通过热力计算，部分计算结果汇总如下：名称符号单位调节级进气量 31.65t/h理想比焓降 119.461kJ/kg喷嘴出口汽流速度 458.5m/s动叶进汽角19°喷嘴出气角 12°喷嘴高度28.2mm部分进汽度0.4动叶进口相对速度292m/s动叶前滞止压力2.50MPa动叶出口相对速度292.10m/s动叶损失7.726kJ/kg动叶出口绝对速度143.68m/s动叶出口汽流角20.65°动叶出汽角45.74°余速损失10.322kJ/kg叶高损失 2.114kJ/kg名称单位符号动叶理想比焓降7.765kJ/kg动