汽轮机课设--概要

1、汽轮机原理课程设计说明书 课程设计说明书课程设计说明书题题 目目： 14.4MW 凝凝汽汽式式汽汽轮轮机机热热力力设设计计学学生生姓姓名名 ： 学学 院院 ： 能能动动学学院院班班 级级： 能能环环 08-2指指导导教教师师 ： 2011 年 7 月 19 日学校代码：学校代码： 1012810128学学 号：号： 200821207101200821207101汽轮机原理课程设计说明书 内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：课程名称：汽轮机原理 A课程设计 学院：学院： 能动学院 班级：班级： 能环 08-2 学生姓名：学生姓名： _ _ 学号：学

2、号： 指导教师：指导教师： 一、题目一、题目 14.4MW 凝汽式汽轮机热力设计二、目的与意义二、目的与意义汽轮机原理课程设计是培养学生综合运用所学的汽轮机知识，训练学生的实际应用能力、理论和实践相结合能力的一个重要环节。通过该课程设计的训练，学生应该能够全面掌握汽轮机的热力设计方法、汽轮机基本结构和零部件组成，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，达到理论和实际相结合的目的。重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。 三、要求三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 主要技术参数：主要技术参数： 额定功率：18MW ； 设计功率：14.4MW ；新汽压力

3、：3.43MPa ； 新汽温度：435 ；排汽压力：0.006MPa ； 冷却水温：20 ； 给水温度：175 ； 机组转速：3000r/min 。主要内容：主要内容：1、确定汽轮机型式及配汽方式2、拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量与热经济性的初步计算3、确定调节级形式、比焓降、叶型及尺寸等4、确定压力级级数，进行比焓降分配5、各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实际热力过程曲线6、整机校核，汇总计算表格要求：要求：1、严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计；设计共计二周。2、按照统一格式要求，完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确。3、完成通流

4、部分纵剖面图一张（一号图）4、计算结果以表格汇总汽轮机原理课程设计说明书 四、工作内容、进度安排四、工作内容、进度安排 1 1、通流部分热力设计计算（、通流部分热力设计计算（9 9天）天）（1 1） 熟悉主要参数及设计内容、过程等熟悉主要参数及设计内容、过程等（2 2） 熟悉机组型式，选择配汽方式熟悉机组型式，选择配汽方式（3 3） 蒸汽流量的估算蒸汽流量的估算（4 4） 原则性热力系统、整机热力过程拟定及热经济性的初步计算原则性热力系统、整机热力过程拟定及热经济性的初步计算（5 5） 调节级选型及详细热力计算调节级选型及详细热力计算（6 6） 压力级级数的确定及焓降分配压力级级数的确定及焓降

5、分配（7 7） 压力级的详细热力计算压力级的详细热力计算（8 8） 整机的效率、功率校核整机的效率、功率校核2 2、结构设计（、结构设计（1 1天）天）进行通流部分和进出口结构的设计进行通流部分和进出口结构的设计3 3、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张（一号图）（、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张（一号图）（2 2天）天）4 4、编写课程设计说明书（、编写课程设计说明书（2 2天）天）五、主要参考文献五、主要参考文献汽轮机课程设计参考资料汽轮机课程设计参考资料.冯慧雯冯慧雯 . .水利电力出版社水利电力出版社.1992.1992 汽轮机原理汽轮机原理（第一版）（第一版）. .康松、杨建明编康松、杨

6、建明编. .中国电力出版社中国电力出版社.2000.9.2000.9 汽轮机原理汽轮机原理（第一版）（第一版）. .康松、申士一、庞立云、庄贺庆合编康松、申士一、庞立云、庄贺庆合编. .水利电力出版社水利电力出版社. .1992.61992.6 300MW300MW火力发电机组丛书火力发电机组丛书汽轮机设备及系统汽轮机设备及系统（第一版）（第一版）. .吴季兰主编吴季兰主编. .中国电中国电力出版社力出版社.1998.8.1998.8指导教师下达时间指导教师下达时间 20102010 年年 7 7 月月 1212 日日指导教师签字：指导教师签字：_审核意见审核意见系（教研室）主任（签字）系（教

7、研室）主任（签字） 汽轮机原理课程设计说明书 前 言 汽轮机原理是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的汽轮机原理知识设计一台汽轮机，因此，它是汽轮机原理课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。本设计说明书详细地记录了汽轮机通流的结构特征及工作过程。内容包括汽轮机通流部分的机构尺寸、各级的设计与热力计算及校核。由于知识掌握程度有限以及二周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏，希望指导老师给予指正。 编者 2011 年 7 月 19 日汽轮机原理课程设计

8、说明书 目 录 第一章 18MW 凝汽式汽轮机设计任务书.11.1 设计题目 ： 14.4MW 凝汽式汽轮机热力设计.11.2 设计任务及内容.11.3 设计原始资料.11.4 设计要求.1第二章 多级汽轮机热力计算.22.1 近似热力过程曲线的拟定.22.2 汽轮机总进汽量的初步估算.42.3 回热系统的热平衡初步计算.42.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算.82.5 计算汽轮机装置的热经济性.9第三章 通流部分选型及热力计算.123.1 通流部分选型.12第四章 压力级的计算.154.1 各级平均直径的确定： .154.2 级数的确定及比焓降的分配： .164.3 各级的热力

9、计算.17第五章 整机校核及计算结果的汇总.295.1 整机校核.295.2 级内功率校核： .295.3 压力级计算结果汇总.30参考文献.36汽轮机原理课程设计说明书 1第一章第一章 18MW 凝汽式汽轮机设计任务书凝汽式汽轮机设计任务书1.1 设计题目 ： 14.4MW 凝汽式汽轮机热力设计1.2 设计任务及内容根据给定条件完成汽轮机各级尺寸的确定及级效率和内功率的计算。在保证运行安全的基础上，力求达到结构紧凑、系统简单、布置合理、使用经济性高。汽轮机设计的主要内容：1.确定汽轮机型式及配汽方式；2.拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量于热经济性的初步计算；3.确定调节级型式、比焓降

10、、叶型及尺寸等；4.确定压力级级数，进行比焓降分配；5.各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实际热力过程曲线；6.整机校核，汇总计算表格。1.3 设计原始资料额定功率：18MW 设计功率：14.4MW新汽压力：3.43MPa 新汽温度：435 排汽压力：0.005MPa 冷却水温：20 机组转速：3000r/min 回热抽汽级数：5 给水温度：1751.4 设计要求1.严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计，设计共计两周；2.完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确；3.完成通流部分纵剖面图一张（A1 图）4.计算结果以表格汇总。汽轮机原理课程设计说明书

11、2第二章 多级汽轮机热力计算2.1 近似热力过程曲线的拟定一、进排汽机构及连接管道的各项损失蒸汽流过各阀门及连接管道时，会产生节流损失和压力损失。表 2-1 列出了这些损失通常选取范围。表 2-1 汽轮机各阀门及连接管道中节流损失和压力估取范围损 失 名 称 符 号估 算 范 围主汽管和调节阀节流损失0pP=（0.030.05）0p排汽管中压力损失cpP=（0.020.06）cp回热抽汽管中压力损失epP=（0.040.08）ep(htmac) t0P0htmacP0himac0Pc0shP0PcPc图 2-1 进排汽机构损失的热力过程曲线汽轮机原理课程设计说明书 3二、汽轮机近似热力过程曲线

12、的拟定 根据经验，对一般非中间再热凝汽式汽轮机可近似地按图 2-2 所示方法拟定近似热力过程曲线。 由已知的新汽参数 p0、t0，可得汽轮机进汽状态点 0，并查得初比焓h0=3304.2KJ/kg。由前所得，设进汽机构的节流损失 P0=0.05P0，得到调节级前压力P0= P0 - P0=3.26MPa，并确定调节级前蒸汽状态点 1。过 1 点作等比熵线向下交于 Px线于 2 点，查得 h2t=2113KJ/kg，整机的理想比焓降=3304.22113 = macth1191.2KJ/kg。由上估计进汽量后得到的相对内效率 ri=84%，有效比焓降htmac=（htmac）ri=1000.6K

13、J/kg，排汽比焓 hz=h0 htmac= 3304.2-1000.6 = 2309.6 KJ/kg ，在 h-s 图上得排汽点 Z。用直线连接 1、Z 两点，在中间点处沿等压3线下移 2125 KJ/kg 得 3 点，用光滑连接 1、3、Z 点，得该机设计工况下的近似热力过程曲线，如图 2-2 所示 图 2-2 18MW 凝汽式汽轮机近似热力过程曲线h2t=2113kJ/ kg kg kg kg kg3302z4351191.2kJ/kg1000.6kJ/kgh0=3304.2kJ/kg2125kJ/kg3.43Mpa3.26Mpa0.005Mpahz=2309.6kJ/kg汽轮机原理课程

14、设计说明书 42.2 汽轮机总进汽量的初步估算一般凝汽式汽轮机的总蒸汽流量可由下式估算：0D t/hDmhPDmgrimacte06 . 3式中 汽轮机的设计功率， KW ；eP 通流部分的理想比焓降，KJ/kg ；macth 汽轮机通流部分相对内效率的初步估算值 ；ri 机组的发电机效率 ；g 机组的机械效率 ；mD 考虑阀杆漏气和前轴封漏汽及保证在处参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽余量，通常取=3%左右，t/hm 考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、汽轮机容量及参数有关，通常取 m=1.081.25，设 m=1.20 D =2.0t/h =0.98 =0.9

15、7 则mgD0=3.6144001.20/(1000.60.980.97)+0.03 D0=66.74 t/h蒸汽量D 包括前轴封漏汽量Dl=1.000t/h Dej=0.5t/h D/D0=3%调节抽汽式汽轮机通流部分设计式，要考虑到调节抽汽工况及纯凝汽工况。般高压部分的进汽量及几何尺寸以调节抽汽工况作为设计工况进行计算，低压部分的进汽量及几何下以纯凝汽工况作为设计工况进行计算。2.3 回热系统的热平衡初步计算汽轮机进汽量估算及汽轮机近似热力过程曲线拟定以后，就可进行回热系统的热平衡计算。一、回热抽汽压力的确定1. 除氧器的工作压力给水温度和回热级数确定之后，应根据机组的初参数和容量确定除氧

16、器的工作fwtfwz压力。除氧器的工作压力与除氧效果关系不大，一般根据技术经济比较和实用条件来确定。汽轮机原理课程设计说明书 5通常在中低参数机组中采用大气式除氧器。大气式除氧器的工作压力一般选择略高于大气压力即 0.118MP。2. 抽汽管中压力损失ep 在进行热力设计时，要求不超过抽汽压力的 10%，通常取=（0.040.08），epepep级间抽汽时取较大值，高中压排汽时取较小值。 3. 表面式加热器出口传热端差t由于金属表面的传热阻力，表面式加热器的给水出口水温与回热抽汽在加热器中凝结2wt的饱和水温间存在温差t=-称为加热器的出口端差，又称上端差，经济上合理的etet2wt端差需通过

17、综合的技术比较确定。一般无蒸汽冷却段的加热器取t=364. 回热抽汽压力的确定在确定了给水温度、回热抽汽级数、上端差t 和抽汽管道压损等参数后，可fwtfwzep以根据除氧器的工作压力，确定除氧器前的低压加热器数和除氧器后的高压加热器数，同时确定各级加热器的比焓升或温升。这样，各级加热器的给水出口水温也就确whwt2wt定了。根据上端差t 可确定各级加热器内的疏水温度，即=+t。从水和水蒸气etet2wt热力性质图表中可查得所对应的饱和蒸汽压力-个加热器的工作压力。考虑回热etep抽汽管中的压力损失，可求出汽轮机得抽汽压力，即=+。在汽轮机近似热力epepepep过程曲线中分别找出个抽汽点得比

18、焓值，并将上述参数列成表格如下：eh汽轮机原理课程设计说明书 6表 2-2 18MW 凝汽式汽轮机即热汽水参数加热器号抽汽压力（epMPa）抽汽比焓eh(KJ/kg）抽汽管压损eepp(%）加热器工作压力ep（MPa）饱和水温度et饱和水比焓eh（KJ/kg）出口端差t给水出口水温2wt给水出口比焓2wh（KJ/kg）Hl0.96297580.89175741.195170719.25H20.36283580.332137.12576.895132.12555.45Hd0.1422703.4170.118104.254370104.25437H30.0862629.680.07993.1539

19、0.2390.15378.4H20.0292482.880.02766.37277.83 63.37266.1汽轮机原理课程设计说明书 72、各级加热器回热抽汽量计算1. 高压加热器 其给水量为1HDfw=D0-Dl+Dej=66.74-1+0.5+0.77=67.01t/h式中 Dl 高压端轴封漏汽量， t/h； Dej 射汽漏汽器耗汽量， t/h。该级回热抽汽量为：= =5.08t/h1. 2111()()fwwweleehDhhDhh98. 019.741297545.55525.71901.672.高压加热器 其热平衡图见 2-11 先不考虑漏入高压加热器的那部分轴封2H2H漏汽量以及

20、上级加热器的疏水量，则该级加热器的计算抽汽量为1lDelD= =3.63t/h21211()()fwwweeehDhhDhh67.01555.454372835576.860.98考虑上级加热器疏水流入高压加热器并放热可使本级抽汽量减少的相当量为2H= t/h112122()()eeee eeehDhhDhh741.9576.865.080.3692835576.86考虑前轴封一部分漏汽量漏入本级加热器并放热可使本级回热抽汽量减少的相当量为1lD112122()3098.1 576.860.770.824t / h()2835576.86lel eeehDhhDhh式中轴封漏汽比焓值，相当于调

21、节级后汽室中蒸汽比焓，=3908.1kj/kg。1h1h本级高压加热器实际所需回热抽汽量为2H t/h22113.630.3690.8242.437eee el eDDDD 3.（除氧器） 除氧器为混合式加热器。 dH汽轮机原理课程设计说明书 8分别列出除氧器的热平衡方程是与质量平衡式：2121()ededelelecwwfwedD hDDDhD hD h 12cwledelefwDDDDDD代入数据解得： 抽汽量除氧器 =1.038t/h edD凝结水量 =58.354 t/hfwD4.低压加热器 其热平衡图与加热器的热平衡图相同。回热抽汽量为3H1H3eD21333378.4266.158

22、.352.98t / h2629.6390.20.98wwecweehhhDDhh 5. H4 低压加热器凝汽器压力为 0.007MPa时，对应的的凝结水饱和温度 tc=31.8。 H4低压加热器凝结水进口水温 tw1=31.8+3=34.8，对应的比焓值为 146KJ/kg4H 的计算抽汽量21444wwecweehhhDDhh =226.1 14658.354.262482.8277.80.98t / hH3的疏水流入引起末级回热抽汽量减少的相当量为343344eee eeeehhDDhh =390.2277.82.980.1512482.8277.8t / h4H 的实际回热抽汽量为44

23、34.260.1514.109eee eDDD t / h2.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算调节级: 66.74t/h024.367D 3587.80020()24.367 (33053050)17263.63.6iD hhPkw(调节级后压力为 1.226，比焓值3098.1KJ/kg)3050ih 第一级组：66.74-1=65.74 t/h1024.367 123.367lDDD 汽轮机原理课程设计说明书 9Pi1=D1（hl-he1）/3.6=65.74（3098.12975）/3.6=2506.4 kw第二级组：D2=D1-Del=65.74-5.08=60.6 t/

24、hPi2=D2（he1-he2）/3.6=60.6（29752835）/3.6=2023.6 kw第三级组：D3=D2-De2=60.6-2.437=58.163 t/hPi3=D3（he2-hed）/3.6=58.163（28352703.4）/3.6 =1893.15 kw第四级组：D4=D3-Ded=58.163-1.038=57.125 t/hPi4=D4（hed-he3）/3.6=57.125（2703.42629.6）/3.6=1171.06 kw第五级组：D5=D4-De3=57.125-2.98=54.145 t/h Pi5=D5（he3-he4）/3.6=54.125（262

25、9.6-2482.8）/3.6=1975 kw第六级组：D6=D5-De4=54.145-4.109=50.036 t/hPi5=D6（he4-hz）/3.6=50.036（2482.6-2309.6）/3.6=2160.6 kw整机内功率： Pi=Pi=3587.8+2506.4+2023.6+1893.5+1171.06+1975+2160.6=15317.61kw2.5 计算汽轮机装置的热经济性机械损失 Pm=Pi(1-m)=15317.61(1-0.98)=306.35 kw轴端功率 Pa=Pi-Pm =15317.61-306.35=15011.25 kw 发电机功率 Pe=Pag=

26、15011.250.97=14561 kw 校核 （14561-14400）/14400100%=1.117% 符合设计工况 Pe=14400kw 的要求，原估计的蒸汽量 D0正确。汽耗率：66740/ 14561= 4.58kg/(kw.h)3010942003.7425192.47eDdP不抽汽时估计汽耗率： 3.73 t/h300010243673.733()24.367 (33052312.8)88.23 0.9853.63.6zmmDdD hhP 汽轮机装置汽耗率： 汽轮机原理课程设计说明书 10 =4.58(3304.2-719.25)=11839 KJ/(kw.h)0()fwqd

27、 hh汽轮机装置的绝对电效率：3600/11839100%=30.4%360036000.3075211706.5elq汽轮机原理课程设计说明书 11计算结果列于表 2-30.0050.0047531.834.86.271.183.73170719.251183930.4MpaMpaMpakg/kWhKJ/kgkg/kWhPc/pctctejpfppcpdtfwhfwqel汽轮机背压凝汽器出口水温抽汽冷却器出口水温给水泵压头凝结水泵压头不抽气时汽耗率给水温度给水比焓热耗率绝对电效率0.772302.766.741.050.036306.3515011971456166.74458t/hKJ/k

28、gt/ht/ht/hkWkWkWt/hkg/kWhDejhelD0DlDePmPagPeD0d射汽器汽耗量射汽抽汽器比焓降汽轮机总进汽量前轴封漏气量流入凝汽器蒸汽量机械损失连轴器端功率发电机效率发电机端功率汽轮机总进汽量汽耗率3.434353304.23000202309.621131191.21000.68415317.612MpaKJ/kgt/minKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kgkW表 2-3 13MW 凝汽式汽轮机热平衡计算数据基 本 数 据P0t0h0ntcl汽 轮 机 装 置 的 热 力 特 性 数 据hzh2thtmachtmacripi汽轮机原理课程设计说明书 12汽轮

29、机初压汽轮机初温汽轮机初比焓工作转速冷却水温排气比焓等比熵排气比焓理想比焓降有效比焓降汽轮机内效率汽轮机内功率H40.0292482.80.02766.37277.8220558.3534.80145.7363.37266.1120.44.264.109H30.0862629.60.07993.15390.22239.458.3563.37266.1390.15378.4112.32.982.98Hd0.1422703.40.118104.254373163.458.3590.15378.40104.2543758.61.0430.171.038H20.3628350.332137.12557

30、6.862258.1467.01104.254375137.125555.45118.453.631.040.3692.437H10.9629750.89175741.192233.8167.01132.125555.455170719.25163.85.085.08MpaKJ/kgMpaKJ/kgKJ/kgt/hKJ/kgKJ/kgKJ/kgt/ht/ht/ht/h热 平 衡 计 算 数 据加 热 器pelheipeicteiheiheDwtw1hw1ttw2hw2hwDelDlDe(i-1) Del汽轮机原理课程设计说明书 13抽汽压力抽汽比焓加热器压力pe下饱和水温pe下饱和水比焓1KJ

31、 蒸汽的放热量被加热的凝结水量加热器进口水温加热器进口水比焓加热器出口端差出口水温出口水比焓给水比焓增计算抽气量前轴封回收相当量上级加热器疏水相当量实际抽气量加热抽汽凝结给水凝结给水抽气量 第三章第三章 通流部分选型及热力计算通流部分选型及热力计算3.1 通流部分选型一 、排汽口数和末级叶片凝汽式汽轮机的汽缸数和排气口数是根据其功率和单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率确定的。当汽轮机的功率大于单排汽口凝汽式汽轮机的极限功率时，需要采用多缸和多排汽口，但很少采用五个以上汽缸的。当转速和初终参数一定时，排汽口数主要取决于末级通道的排汽面积。末级通道的排汽面积需结合末级长叶片特性、材料强度、汽轮机背压、

32、末级余速损失大小及制造成本等因素，进行综合比较后确定。通常可按下式估算排汽面积： celzbppA31622m式中 机组电功率， KW ；elp 汽轮机排汽压力，KPa 。cp二 、配汽方式和调节级选型电站用汽轮机的配汽方式有称调节方式，与机组的运行要求密切相关。通常有喷嘴配汽、节流配汽、变压配汽及旁通配汽四种方式。我国绝大多数采用喷嘴配汽方式。采用喷嘴配汽的汽轮机，其蒸汽流量的改变主要是通过改变第一级组的工作面积来实现的，所以该机的第一级又称调节级。调节级各喷嘴组的通道面积及通过其内的蒸汽流量是不一定相同的。调节级型式与参数的选择在设计中是相当重要的，与汽轮机的容量大小、运行方式等因素有关。

33、1调节级选型汽轮机原理课程设计说明书 14由于双列级能承担较大的理想比焓降，一般约为 160500KJ/kg；但它的级效率及整机效率较低，在工况变动时其级效率变化较单级小；采用双列级的汽轮机级数较少，结构紧凑，因为其调节级后的蒸汽压力与温度下降较多，所以除调节级汽室及喷嘴组等部件需较好的材料外，汽缸与转子的材料等级可适当降低，从而降低机组造价，提高机组运行的可靠性。故选用双列调节级。2调节级热力参数的选择（1） 理想比焓降的选择目前国产汽轮机调节级理想比焓降选取范围如前所述：双列级约为 160500KJ/kg。故选调节级比焓降为 330 KJ/kg。（2） 调节级速度比的选择aaxu c为了保

34、证调节级的级效率，应该选取适当的速度比，它与所选择的调节级型式有关。通常双列级速度比的选择范围为 0.220.28 。ax （3） 调节级反动度的选择为提高调节级的级效率，一般调节级都带有一定的反动度。由于调节级为部分进汽级，为了减少漏汽损失反动度不适宜选的过大。双列调节级各列叶栅反动度之和不超过 13%20%。故选取=18%。mm3、调节级几何参数的选择（1） 调节级平均直径的选择选择调节级平均直径是通常要考虑制造工艺调节级叶片的高度以及第一压力级的平均直径。一般在下列范围内选取：中低压汽轮机（套装叶轮）取=10001200mm md。（2） 调节级叶型及其几何特性调节级的叶型，尤其是双列调

35、节级的叶型，通常是成组套装选择使用的。国产汽轮机调节级最常用的叶型组合为苏字叶型。故可选择如表 3-1 的叶型：表 3-1 双列调节级的叶型名 称喷 嘴第一列动叶导 叶第二列动叶叶片型线30TC-2B38TP-1B32TP-3A38TP-5A（3）相对节距 和叶片数 Z 的确定t汽轮机原理课程设计说明书 15在选取喷嘴和动叶出口角和时，还需要选择相对节距和：=，12ntbtntnntb=。一定的叶型对应有最佳的相对节距范围。所以在选择和时应注意的最佳btbbtbntbt范围内选取。则叶栅的上述各项几何参数选定之后，即可根据平均直径和确定喷嘴ndbd与动叶数， ，然后取整。从叶片强度考虑，通常叶

36、片数偶数。nnnzd e tbbbzd e t（4）汽流出口角和的选择12喷嘴与动叶汽流出口角和对叶栅的通流能力作功大小及效率高低有较大的影响。12决定叶栅出口角大小的最主要因素是对节距和安装角，喷嘴与动叶有一确定的出口角，往往需要通过对叶片数及相对节距的试凑来满足和的要求。12汽轮机原理课程设计说明书 16第四章 压力级的计算4.1 各级平均直径的确定：（1）第一压力级平均直径的确定：一般冲动式汽轮机速度比可在 0.48-0.52 范围内选取。 选取速度比：0.48，级的理想比焓降 KJ/kgaX 50th =0.24870.48=0.966m10.2487matdXh50(2)凝汽式汽轮机

37、末级直径的估取： =1.84mc2mact2140hsinzmGd38.5 25 1000 8136001400.02 1000.6 sin90式中 Gc 通过末级的蒸汽流量， kg/s；2 末级动叶出汽角，一般取 290； 末级余速损失系数，一般 =0.0150.025； 末级径高比；对于小功率汽轮机尽量使 8-12，以避免采用扭叶片。2 末级动叶排汽比容， m3/kg。（3）确定压力级平均直径的变化：在横坐标上取长度为 a 的线段 BD，用以表示第一压力级至末级动叶中心的轴向距离，在 BD 两端分别按比例画出第一压力级的平均直径。根据所选择的通道形状，用光滑的曲线将 AC 两点连接起来，A

38、C 曲线即为压力级各级的直径变化规律，如图 3-1。汽轮机原理课程设计说明书 17ABCD112233m-1m-1图 4-1 压力级平均直径变化规律4.2 级数的确定及比焓降的分配：（1）级数的确定： 压力级的平均直径确定： =(1 1)(22)1mABCDdm=1.25 m1184. 16 . 14 . 13 . 122. 12 . 112. 11 . 105. 101. 1966. 0压力级平均理想比焓降 （见图 2-5）th =12.337=83.66 KJ/kg212.337 ()mtadhx21.250.48级数的确定：压力级的理想比焓降为： =3104.2-2113=891.2 K

39、J/kg 02tpchhh选取重热系数：=0.030.08 （取整）=10.11。故 Z 取 10.(1)ptthZh891.2 (1 0.07)83.66校核： 取 0.07 （其中 ）1(1)419tparihZKZpiripthh =0.16（1-0.779）=0.06741902 .891汽轮机原理课程设计说明书 18（2）比焓降的分配： 各级平均直径的求取 求得压力级段后，在将图中线段 BD 重新分为（z-1）等分，在原拟定的平均直径变化曲线 AC 上求出各级的平均直径。 各级比焓降的分配 根据求出的各级的平均直径，选取相应的速度比，根据求出各级的比焓降。212.337()tmahd

40、X表 4-2 比焓降分配辅助用表格级 号12345678910平均直径dm0.9661.01.011.01.41.621.84速度比xa0.490.4910.4920.4920.4930.4930.4940.4950.4960.498理想比焓降ht44.948.1748.953.158.470.182.495.6128.6165.4各级比焓降的修正 在拟定的热力过程曲线上逐级作出各级理想比焓降 ht，当最后一级的被压于排汽压力不重合时，必须对分配的比焓降进行修正。 汽轮机原理课程设计说明书 19hs3.26MPa0.98Mpa0.77Mpa0.6Mpa0.45Mpa0.33

41、Mpa0.225Mpa0.135Mpa0.07Mpa1191.2kj/kg 794.6kj/kg 1000.6 kj/kg 3.43Mpa图 4-2 分配比焓降用的热力过程曲线4.3 各级的热力计算一、出口面积及叶片高度的计算1喷嘴出口汽流出口速度及喷嘴损失喷嘴中理想比焓降 (1)nmthh初速动能 2002000cch式中 进入喷嘴的蒸汽初速， 0c滞止理想比焓降 *0nnchhh 喷嘴出口汽流理想速度 *144.72tnch喷嘴出口汽流实际速度 11tcc汽轮机原理课程设计说明书 20喷嘴损失 2*(1)nnhh式中 喷嘴速度系数 2 喷嘴出口面积 41110tnntGvAc3 喷嘴出口高

42、度 11sintnnntnGvlz t ca4 动叶进口速度及能量损失动叶中理想比焓降 bmthh 动叶进口汽流方向 111111sintancoscacau动叶进口汽流速度 1111sinsincaw动叶进口速度动能 KJ/kg2112000whw动叶滞止比焓降 KJ/kg *1bbwhhh 动叶出口汽流理想速度 *244.72tbwh动叶出口汽流实际速度 22tww式中 动叶速度系数 动叶出口绝对速度之方向与大小： 122222sintanww conu 2222sinsinwca动叶损失 KJ/kg2*(1)bbhh余速损失 KJ/kg2222000cch5动叶出口面积动叶一般采用减缩通

43、道,其通道出口面积的计 算方法与喷嘴相同bA汽轮机原理课程设计说明书 21 42210tbbtGvAw式中 G 通过动叶的蒸汽流量,通常取喷嘴中流量值,而将叶顶漏汽作为叶顶漏汽损失予以考虑6动叶高度bl 2sinbbbAle d二、反动度与损失系数的选择1. 反动度 m反动度的选择原则为：保证叶片根部动静叶轴向间隙中不漏汽不吸汽。一般根部反动度 r应在 0.030.05 范围内。反动度的选择方式有两种：（1）选定一个合适的根部反动度 r，估取动叶高度，然后用下式确定相应的平均直径处的反动度，即1 (1)()bbmrbdld （2）估取一个平均反动度 m，待级热力计算后在校核根部反动度。2.速度

44、系数 和 一般 =0.920.98，=0.850.95。 (1)第一列喷嘴热力计算：第一列喷嘴出口汽流出口速度及喷嘴损失 第一列喷嘴中理想比焓降 164.88KJ/kg (1)(120%)206.1164.88nmthh 初速动能 KJ/kg 20002000cch式中 进入喷嘴的蒸汽初速，m/s0c 滞止理想比焓降 164.88 KJ/kg *0nnchhh 第一列喷嘴出口汽流理想速度 574.2m/s*144.7244.72 164.88574.2tnch汽轮机原理课程设计说明书 22第一列喷嘴出口汽流实际速度 556.974 m/s11=698.9tcc第一列喷嘴损失 KJ/kg2*2(

45、1)(1 0.97 ) 164.889.74nnhh式中 喷嘴速度系数 第一列喷嘴出口面积 441118.53 0.26101086.50.97 574.2tnntGvAc2cm 第一列喷嘴出口高度 86.5 10025sin0.4 3.14 1100 sin14.5nnnleaAdmm(2)第一列动叶热力计算：第一列动叶进口速度及能量损失 第一列动叶中理想比焓降 KJ/kg10.18 206.137.1bbthh 第一列动叶进口汽流方向1111111sin556.974 sin14.5tantan20.8cos556.974 cos14.5172.7cacau第一列动叶进口汽流速度 m/s1

46、111sin556.974 sin14.5392.7sinsin20.8caw第一列动叶进口速度动能 KJ/kg22112000392.7200077.1whw第一列动叶滞止比焓降 KJ/kg*1=37.1+77.1=114.2bbwhhh 第一列动叶出口汽流理想速度 m/s*244.7244.72 114.2477.8tbwh第一列动叶出口汽流实际速度 m/s220.925 477.8442tww式中动叶速度系数 第一列动叶出口绝对速度之方向 1122222sin442 sin17.8tantan28.5cos442 cos17.8172.7wwu m/s2222sin442 sin17.8

47、283.2sinsin28.5wca第一列动叶损失 KJ/kg2*21(1)(1 0.925 ) 114.216.5bbhh汽轮机原理课程设计说明书 23余速损失 KJ/kg2222283.240.120002000cch第一列动叶出口面积： 动叶一般采用减缩通道,其通道出口面积的计算方法与喷嘴相同bA 4421218.53 0.21010800.97 477.8tbbtGvAw2cm式中 G通过动叶的蒸汽流量,通常取喷嘴中流量值,而将叶顶漏汽作为叶顶漏汽损失予以考虑第一列动叶高度：bl mm1280 10019.9sin0.38 3.14 1100 sin17.8bbbAle d(3)导叶热

48、力计算：导叶出口汽流出口速度及喷嘴损失： 导叶中理想比焓降 KJ/kg 0.01045 206.12.15ngthh 滞止理想比焓降 KJ/kg *12.1540.142.25bbwhhh 导叶出口汽流理想速度 m/s*244.7244.72 42.25290.68tbwh导叶出口汽流实际速度 m/s 220.935 290.68271.78tww导叶损失 KJ/kg2*22(1)(1-0.935 ) 42.255.3bbhh导叶出口面积 441118.53 0.213101076.50.97 574.2tnntGvAc2cm导叶出口高度 76.5 10012.8sin0.36 3.14 11

49、00 sin28.5nnnAlead mm(4) 第二列动叶热力计算：第二列动叶进口速度及能量损失： 第二列动叶中理想比焓降 KJ/kg0.02107 206.14.34bmthh 汽轮机原理课程设计说明书 24 第二列动叶进口汽流方向 1112112sin280 sin28.5tantan61.2cos280 cos28.5172.7cacau第二列动叶进口汽流速度 m/s1111sin280 sin28.5152.4sinsin61.2caw第二列动叶进口速度动能 KJ/kg22112000152.4200011.6whw第二列动叶滞止比焓降 KJ/kg*14.34 11.615.94bb

50、whhh 第二列动叶出口汽流理想速度 m/s*244.7244.72 15.94178.54tbwh第二列动叶出口汽流实际速度 m/s22169.6tww第二列动叶出口绝对速度之方向： 1122222sin169.6 sin51.2tantan63.2cos169.6 cos51.2172.7wwu m/s2222sin169.6 sin51.298sinsin63.2wca第二列动叶损失： KJ/kg2*22(1 0.95 )(1 0.95 ) 15.941.5bbhh余速损失： KJ/kg22229810.920002000cch第二列动叶出口面积： 动叶一般采用减缩通道,其通道出口面积的

51、计 算方法与喷嘴相同：bA4423218.53 0.2171010240.70.97 178.54tbbtGvAw2cm式中 G通过动叶的蒸汽流量,通常取喷嘴中流量值,而将叶顶漏汽作为叶顶漏汽损失予以考虑第二列动叶高度：blmm2240.7 10023.5sin0.38 3.14 1100 sin51.2bbbAle d4.4 第一压力级的热力计算： (1)第一列喷嘴热力计算：第一列喷嘴出口汽流出口速度及喷嘴损失汽轮机原理课程设计说明书 25 第一列喷嘴中理想比焓降 40.5KJ/kg (1)(1 10%)4540.5nmthh 初速动能 KJ/kg 22209810.920002000cch

52、 滞止理想比焓降 51.4 KJ/kg *0nnchhh 第一列喷嘴出口汽流理想速度 574.2m/s*144.7244.72 164.88574.2tnch第一列喷嘴出口汽流实际速度 310.9 m/s11=698.9tcc第一列喷嘴损失 KJ/kg2*2(1)(1 0.97 ) 51.43.03nnhh式中 喷嘴速度系数 第一列喷嘴出口面积 441118.53 0.31010178.70.97 320.6tnntGvAc2cm 第一列喷嘴出口高度 178.7 10057.4sin0.36 3.14 1100 sin14.5nnnleaAdmm(2)第一列动叶热力计算：第一列动叶进口速度及能

53、量损失 第一列动叶中理想比焓降 KJ/kg10.15 456.75bbthh 第一列动叶进口汽流方向1111111sin310.9 sin14.5tantan29.5cos310.9 cos14.5172.7cacau第一列动叶进口汽流速度 m/s1111sin310.9 sin14.5158sinsin29.5caw第一列动叶进口速度动能 KJ/kg22112000158 200012.5whw第一列动叶滞止比焓降 KJ/kg*1=6.75+12.5=19.25bbwhhh 第一列动叶出口汽流理想速度 m/s*244.7244.72 19.25196.2tbwh第一列动叶出口汽流实际速度 m

54、/s220.93 196.2182.46tww汽轮机原理课程设计说明书 26式中动叶速度系数 第一列动叶出口绝对速度之方向 1122222sin182.46 sin26.5tantan83.4cos182.46 cos26.5172.7wwu m/s2222sin182.46 sin83.482sinsin28.5wca第一列动叶损失 KJ/kg2*21(1)(1 0.93 ) 19.252.6bbhh余速损失 KJ/kg2222823.3620002000cch第一列动叶出口面积： 动叶一般采用减缩通道,其通道出口面积的计算方法与喷嘴相同bA 4421218.54 0.31010292.25

55、0.97 196.2tbbtGvAw2cm式中 G通过动叶的蒸汽流量,通常取喷嘴中流量值,而将叶顶漏汽作为叶顶漏汽损失予以考虑第一列动叶高度：bl mm12292.25 10050sin0.38 3.14 1100 sin26.5bbbAle d四、级效率与内功率1.轮周功及轮周效率无限长叶片轮周有效比焓降为 c0tnbc2hhhhhuh 0+206.1-9.14-(16.5+5.3+1.5)-10.9=162.76kj/kg轮周效率 uu0h162.760.789E206.1其中 =206.1 kj/kg0c0t2c2Ehhh 单位质量蒸汽对动叶所做轮周功为 kw u11221212uW(c

56、 cosc coscoscos)163.831000cc汽轮机原理课程设计说明书 27轮周效率 uu0W163.830.794E206.1计算得的轮周效率其误差要求为 u100%0.633%1%uuu叶高损失 kj/kg1.2162.7610.318.9lunahhl式中 经验系数，通常取 1.2，若扇形损失一起计算可取 1.6。轮周有效比焓降 kj/kg 162.76 10.3152.46uulhhh 轮周效率 0152.460.739206.1uuhE2.级后各项能量损失级后各项能量损失大部分依靠办经验公式计算。扇形损失 =0.114 200.7()bblhEd叶轮摩擦损失 =5.703

57、2321.07()100bfudhGv式中 db 动叶平均直径，m。隔板漏气损失 pppunpdhhAz式中 dp隔板汽封平均直径，cm； p隔板汽封间隙， cm；zp隔板汽封齿数；A n喷嘴出口面积， cm2。叶顶漏气损失 1sinttuthh 式中 经验系数，查参考文献1；t 经验系数，查参考文献1；t 经验系数，查参考文献1； 叶顶轴向间隙与叶高之比。t汽轮机原理课程设计说明书 28部分进汽损失仅在部分进汽级中产生，其常用的办经验公式为： =9.82 20( )() (1)2KKeeeabEuuezhKeKeccd 式中 ek 加护罩部分的弧长比；zk 喷嘴组数；Ke 经验系数，查参考文

58、献1；Ke 经验系数，查参考文献1；Ca 级假象速度。湿汽损失仅产生于湿蒸汽区工业的汽轮机级，常用下式计算： 0212zuxxhh式中 x0 级前蒸汽干度； x2 级后蒸汽干度。3.级效率和级内功率级有效比焓降 =225.48 iufpexhhhhhhhh 级效率 =70.2%0iihE级内功率 =2063.7 iiPhG 表 4-3 双列调节级热力计算数据表序号名称符号单位喷嘴第一列动叶导叶第二列动叶1蒸汽流量GKg/s18.532级前压力P0Mpa3.433级前蒸汽比焓h0KJ/kg3304.24级前蒸汽比容v0m3/kg0.095级平均直径dmmm11006级后压力p2Mpa1.2267

59、级理想比焓降htKJ/kg206.18级假象速度cam/s710.8汽轮机原理课程设计说明书 299圆周速度um/s172.710速度比xa0.2511部分进汽度e0.3812进口蒸汽压力p0(p1)Mpa3.261.521.51.4813进口蒸汽温度t0(t1)43534534634814进口蒸汽比焓h0(h1)KJ/kg3304.22139.33141.43145.815叶栅进汽角1(0)(o)20.828.561.216进口汽流初速c0(w1)m/s0392.7283.2152.417初速动能hc0(hw1)KJ/kg018反动度b(g)%181.0452.107

60、19叶栅理想比焓降hn(hb)KJ/kg164.88420叶栅后理想比焓h1t(h2t)KJ/kg3139.33141.43145.83098.621滞止理想比焓降hn*(hb*)KJ/kg164.8114.242.2515.9422叶栅前滞止压力p0*(p1*)Mpa3.261.91.681.523叶栅前滞止比容v0*(v1*)m3/kg0.0724叶栅后压力p1(p2)Mpa1.521.51.481.22625叶栅后比容v1t(v2)m3/kg0.450.2080.2110.21726叶栅压力比n(b)0.4660.5610.7470.8712