汽轮机课程设计书

汽轮机课程设计指导老师：学生姓名：学号：所属院系：专业：班级：日期：课程设计任务书1.课程设计的目的及要求任务：N10－4.9/435 冷凝式汽轮机组热力设计目的：①系统总结巩固已有知识②对汽轮机结构、通流部分、叶片等联系③对于设计资料的合理利用要求：①掌握汽轮机原理的基本知识②了解装置间的相互联系2. 设计题目设计原则：⑴安全性：采用合理结构、安全材料、危险工况校核⑵经济性：设计工况效率高⑶可加工性：工艺、形状、材料有一定要求⑷新材料、新结构选用需进行全面试验⑸节省贵重材料的用量与消耗3. 热力设计内容⑴调节级计算速比选用0.35-0.44 d m=1100 mm双列级承担的比焓降 160-500 kj/kg单列级承担的比焓降 70-125 kj/kg⑵非调节级热降分配⑶压力级的热力计算⑷作h-s 热力过程线，速度三角形⑸整理说明书，计算结果以表格呈现4. 主要参数⑴P0=4.9Mpa t0=435℃⑵额定功率P e=10000 kw⑶转速 n=3000 rad/min⑷背压P C=8kPa⑸汽轮机相对内效率ηri（范围为：82%～88%）选取某一ηri值，待各级详细计算后与所得ηri进行比较，直到符合要求为止。

机械效率：这里取ηm= 94%～99%发电效率：这里取ηg=92%～97%设计参数的选择1.基本数据：额定功率Pr＝10000kW，设计功率P e＝10000kW，新汽压力P0＝4.9MPa，新汽温度t0＝435℃，排汽压力P c＝0.008MPa。

2.速比选用0.403.d m=1100 mm4.转速 n=3000 rad/min5.汽轮机相对内效率ηri=86%6.机械效率ηm= 98%7.发电效率ηg= 95%详细设计内容图1—多级汽轮机流程图1.锅炉2.高压回热加热器3.给水泵4.混合式除氧器5.低压回热加热器6.给水泵7.凝汽器8.汽轮机一、汽轮机蒸汽量的计算：（1）已知参数：新汽压力P 0＝4.9MPa 新汽温度t 0＝435℃ 查H-S 图得：h 0=3282.85 kj/kg s 0=6.781 kj/(kg*K) p 0∆=0.04pp 1=p-p 0∆=4.704MPa查H-S 图：由 h o 1=h 0 得：t o 1=4..3445℃ s 10=6.8042 kj/(kg*K)（2）查H-S 图：由s 0=s 1pc=8 Kp 得：hb2=2128.42 kj/kg t b 2=41.5101℃整机理想比焓降： （h m act∆）=h o `-h t 2=1154.43 kj/kg由ηri=86%，可以推得h m aci ∆=992.8098 kj/kg则h 2=h 0-h m aci∆=2290.402 kj/kg在H-S 图上确定出排汽点2，连接2、01两点，将中间点31没等纣线下移21～25 kj/kg,到3点，光滑连接01、3、2点，可得该机设计工况下近似热力过程曲线。

（3）估计进汽量:D 0=ηηgmmaci eh p m∆**6.3 + ∆D (其中m=1.08～1.25 ∆D=0.03） 则可以得到 D 0=48.13 t/h(4)凝汽器进口压力： pc=8 KPa由pc=8 KPa 查H-S 图：t s =41.5101 ℃ s s =0.592 kj/(kg*K) h s =173.852 kj/kg（5）根据除氧器压力：由于采用大气式除氧器，除氧器压力为0.118MPa=pd由pd=0.118MPa ，查H-S 图得：对应饱和水参数：t ed 1=104.3 ℃ h ed 1=437.253 kj/kg s ed 1=13.5534 kj/(kg*K)（6）对于1号高压加热器：由于t n =160℃，查H-S 图得： 对应饱和水焓： h n 1=675.575 kj/kg 由于端差δ=5℃， 所以：165=+δtn t ℃查H-S 图得： 其饱和水参数为h 11=697.349 kj/kgp11=0.78882 MPa由于回热抽汽中压损失：p e∆=0.88p11所以，抽汽压力 p 1=p 11+p e∆=0.70642 MPa由p 1与实热力线交点得，h 1=3010 kj/kg给水量： )(0D D D D D j el n fw ∆+∆+∆-= 其中：)(D D D j el n ∆+∆+∆ =0.52D 0Dfw=1.005D 0=48.37065 t/h根据能守恒：)(*)(111111h h D h h D ed n fw n-=-η其中取回热器效率 98.0=ηnD 1=5.03895 t/h(7)除氧器的计算：除氧器示意图除氧器流程 其中补给水： D m =0.01D 0 h m =125.66 kj/kg根据等温线分配原则：一号温升与三号温升相同。

tw 3=t s +（160℃—104.31）=97.2 ℃由3.973=t w ℃，查H-S 图，则可以得到：hw 3=407.29 kj/kg除氧器压力损失： p a∆=0.117pdp d1=pd+p a∆=1.117 p a∆=0.138 MPaPd 与实际热力过程线交点：可查得： h dm =2700 kj/kg流量守恒： c D D D D i d fw ++= 能量守恒： hD hD hD hD h D w cmmdded fw 311111+++=联立方程组，解得，=Dd2.2 t./h D c =41.632 t/h(8)三号加热器加热器流程52.188154=+=h h s w kj/kg 由于端差t δ=4 ℃ 得到 2.1013=+δtw t ℃查H-S 图，可得对应饱和水的参数： =h 13424.163 kj/kg p13=0.105839 MPa s 13=1.3205kj/(kg*k)由于回热器抽汽中压力损失 =∆p e0.08p3抽汽压力 p 3=p13+p e∆=0.1143 MPa由p3与实际热力线交点，可以确定 h 3=2620 kj/kg根据能量守恒方程：)()(431333h h D h h D w w c -=- 97.0=n η计算得 D 3=4.92 t/h （9）经济指标： d=pD e3010*-=4.183 kg/(kw*h)汽耗率：Q=)(10h h n d -=12635.44 kj/(kw*h) 汽轮机装置绝对效率： qeln 3600,=η=0.2849二、热力级的计算1、调节级各级压力及焓、熵分配（1）进汽流量 D 0=48.13 t/h 单位换算后，得到 G=13.369 kg/s级前参数： 新汽压力P 0＝4.9MPa 新汽温度t 0＝435℃ h 0=3282.85 kj/kg s 0=6.6781 kj/(kg*K) 063.00=νkg m /3由于已知： 速比x a =0.40 平均直径 d m =1100 mm 转速 n=3000r/min由公式 x a =C U =h tu ∆*2 U=60n d m **∏=172.7 m/s可以推导出 h t *∆=239.022⨯u=98 kj/kg由于 70 <h t *∆ <120,故，调节级选择单列级。

反动度已知 Ωb =0.5358 喷管的理想比焓降h n ∆=Ωb ⨯h t *∆=52.5084 kj/kgh t 1∆=h 0-h n ∆=3282.85-52.5084=3230.34 kj/kg 由p1=4.12144 MPa νt 1=0.0721423 kg m /32、喷管的计算（1）喷管压比εn=pp *01=MPaMPa9.41244.40.84 > εcr =0.546（2）喷管出口理想汽流流速 c t 1=44.72hn∆*=323.908 m/s(3)喷管速度系数 0.90 < ϕ <0.98取0.95（4）喷管出口实际速度c 1=c t 1ϕ=307.7 m/s (5)流量系数=ηn 0.97 （根据课本P11图1-11t 选择） （6）喷管出口面积 A n =ctntG 11ηυ=3.06×103-m 2（7）单列级选型参见《汽轮机课程设计参考资料》 选取叶型 喷管叶型 动叶叶型 喷嘴高度 动叶高度 α1sinTC-1AHQ-1 43 mm 46 mm0.23β2sin面积比 平均直径 理想比焓降 0.3481 1.5231100mm95.5喷管前后压力及焓、熵分布图（8）圆周速度U=60nd m ⨯⨯π=172.7 m/s(9)部分进汽度 nm nl d A e 1sin απ⨯==0.1（10）喷管损失h n ζ∆=)(5.02121c c t -⨯⨯103-=5.12 kj/kg(11)喷管出口温度 查H-S 图得 409.807 ℃（12）喷管出口比熵 查H-S 图得 6.78923 kj/(kg*k) （13）喷管出口比焓 查H-S 图得 3235.46 kj/kg (14)安装角 由α1sin =0.23及β2sin =0.3481经反三角函数可得 1α=13.29 2β=20.37 （15）喷管出口比体积查图得 072422.01=υ kg m /33、动叶的计算动叶压力及焓、熵分布图（1）动叶进口汽流流速)cos 2(12211α⨯-+=u c w =145.16 m/s (2)动叶进口方向 1β=)sin (sin 1111w c α-=28.21（3）动叶比焓降h b ∆=h t *Ω=45.49 kj/kg (4)动叶理想比焓h t2=-h 1h b ∆=3189.97 kj/kg (5)查H-S 可得动叶出口压力p2=3.52952 MPa动叶出口温度 t t 2=386.093 ℃ 动叶出口体积比 t 2υ=0.081703 kg m /3（6）动叶出口汽体动能 h w 1∆=200021w =10.5 kj/kg(7)动叶进口滞止比焓h b *∆=h b ∆+h w 1∆=56.03 kj/kg (8)动叶出口理想速度w t 2=44.72h b *∆=334.74 m/s (9)动叶速度系数 ψ=0.92 （10）动叶实际速度 w 2=⨯w t 2=307.96 m/s(11)动叶损失h b ξ∆=0.5⨯（w t 22-w 22）=8.61 kj/kg (12)动叶出口焓h 2=h t 2+h b ξ∆=3198.58 kj/kg (13)动叶出口绝对速度c 2=)cos 2(22222β⨯⨯⨯-+u w u w =158.3142 m/s (14)动叶出口绝对方向 =α2)sin (sin 2221c w β⨯-=42.6177 （15）动叶出口比体积 υ2=0.0823 kg m /3（16）余速损失h c ∆=0.5⨯ c 22⨯103- kj/kg (17)轮周有效比焓降h u ∆=h h h h c b n t ∆-∆-∆-∆*ξξ=71.74 kj/kg（18）轮周效率ηu=h h bu *∆∆=73.2 %（19）动叶叶高已查得 l b =46 ㎜ （20）根部反动度 br Ω=bm mb l d d -⨯Ω--)1(1=0.5155 (21)顶部反动度bt Ω=1-（1-br Ω）bm bm l d l d +-=0.554（22）顶部漏汽量 bt G ∆(kg/s)=)2()(2t t b t b m th y l de ρδπ⨯∆⨯Ω⨯⨯+⨯⨯⨯*其中 y t =0.6 t δ=0.6 由是可算得：bt G ∆=2.4⨯103- (kg/s) （23）动叶出口面积 A b =tb tt w y G h 22)(⨯⨯∆-υ=0.0037 ㎡（24）流量系数y b =0.92 课本P11图1-11 （25）级内损失计算叶轮损失计算 p f ∆=2)100(21231ρρ+⨯⨯⨯m d u k （ 由资料查得 2.11=k ） =97.06 Kw (26)轮周功校核1ul p =)cos cos (2211αα⨯+⨯⨯c c u =71.83 kj/kg *ul p =h u ∆=71.74 kj/kgη∆=*-ululul p p p 1*=0.125 % << 1 % 符合设计要求。