汽轮机课程设计说明书

课程设计说明书题目：12M W凝汽式汽轮机热力设计2014年6月28 日前言《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2014年6月28日目录第一章 12MW凝汽式汽轮机设计任务书 (1)1.1设计题目：10.5MW凝汽式汽轮机热力设计 (1)1.2设计任务及内容 (1)1.3设计原始资料 (1)1.4设计要求 (1)第二章多级汽轮机热力计算 (2)2.1近似热力过程曲线的拟定 (2)2.2汽轮机总进汽量的初步估算 (4)2.3回热系统的热平衡初步计算 (4)2.4流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算 (8)2.5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 (10)3.1通流部分选型 (10)第四章压力级的计算........ (12)4.1各级平均直径的确定： (12)4.2级数的确定及比焓降的分配： (13)4.3各级的热力计算 (14)4.4第一压力级的热力计算 (24)第五章整机校核及计算结果的汇总 (30)5.1整机校核 (30)5.2级内功率校核： (30)5.3压力级计算结果汇总 (21)参考文献 (21)第一章12MW凝汽式汽轮机设计任务书1.1 设计题目： 10.5MW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、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：12MW设计功率：10.5MW新汽压力：3.43MPa新汽温度：435℃排汽压力：0.0060MPa冷却水温：20℃给水温度：160℃回热抽汽级数：4机组转速：3000r/min1.4 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。

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图2-1 进排汽机构损失的热力过程曲线二、汽轮机近似热力过程曲线的拟定根据经验，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、t，可得汽轮机进汽状态点0，并查得初比焓h=3310KJ/kg。

由前所得，设进汽机构的节流损失ΔP0=0.04P，得到调节级前压力P＇= P- ΔP=3.3MPa，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=2145KJ/kg，整机的理想比焓降()'mac t h∆=3310–2145 = 1165KJ/kg。

由上估计进汽量后得到的相对内效率ηri =84%，有效比焓降Δhtmac=（Δhtmac）＇ηri=978.6KJ/kg，排汽比焓hz=h–Δhtmac=3310-978.6 = 2331.4 KJ/kg ，在h-s图上得排汽点Z。

用直线连接1、Z两点，在中间'3点处沿等压线下移25 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 17MW 凝汽式汽轮机近似热力过程曲线2.2 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0D 可由下式估算：()D m h P D mgmac te∆+∆=ηη'06.3 t/h式中 e P ———汽轮机的设计功率， KW ； ()'mac t h ∆——通流部分的理想比焓降，KJ/kg ；ri η ———汽轮机通流部分相对内效率的初步估算值 ；g η ———机组的发电机效率 ；m η ———机组的机械效率 ；∆D ———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∆D/D 0=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=1.08～1.25，设m=1.13 ΔD =0t/h m η=0.99 g η=0.97则D 0=3.6×10500×1.13/(978.6×0.99×0.97)=45.5 t/h蒸汽量∆D 包括前轴封漏汽量∆D l =1.000t/h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fw t 和回热级数fw z 确定之后，应根据机组的初参数和容量确定除氧器的工作压力。

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。

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e p ∆在进行热力设计时，要求e p ∆不超过抽汽压力的10%，通常取e p ∆=（0.04～0.08）e p ，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δt由于金属表面的传热阻力，表面式加热器的给水出口水温2w t 与回热抽汽在加热器中凝结的饱和水温'e t 间存在温差δt='e t -2w t 称为加热器的出口端差，又称上端差，经济上合理的端差需通过综合的技术比较确定。

一般无蒸汽冷却段的加热器取δt=3～6℃4. 回热抽汽压力的确定在确定了给水温度fw t 、回热抽汽级数fw z 、上端差δt 和抽汽管道压损e p ∆等参数后，可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w h ∆或温升w t ∆。

这样，各级加热器的给水出口水温2w t 也就确定了。

根据上端差δt 可确定各级加热器内的疏水温度'e t ，即'e t =2w t +δt 。

从水和水蒸气热力性质图表中可查得'e t 所对应的饱和蒸汽压力-----个加热器的工作压力'e p 。

考虑回热抽汽管中的压力损失，可求出汽轮机得抽汽压力e p ，即e p ='e p +e p ∆。

在汽轮机近似热力过程曲线中分别找出个抽汽点得比焓值e h ，并将上述参数列成表格如下：表2-2 18MW凝汽式汽轮机即热汽水参数二、各级加热器回热抽汽量计算1. 1H 高压加热器 其给水量为D fw =D 0-ΔD l+ΔD l1+ΔD ej =45.5-0.6+0.42+0.3=45.62t/h式中 ΔD l ———高压端轴封漏汽量， 0.6t/h ；ΔD l1 ———漏入2H 高压加热器的轴封漏气量，0.42 t/h ΔD ej ———射汽漏汽器耗汽量， 0.3 t/h该级回热抽汽量为：21'11()()fw w w el e e hD h h D h h η-∆=-==2.9t/h2.2H 高压加热器 其热平衡图见2-11先不考虑漏入2H 高压加热器的那部分轴封漏汽量1l D ∆以及上级加热器的疏水量el D ∆，则该级加热器的计算抽汽量为21'2'11()()fw w w e e e hD h h D h h η-∆=-= 2.0t/h考虑上级加热器疏水流入2H 高压加热器并放热可使本级抽汽量减少的相当量为''1121'22()()e e e e ee e hD h h D h h η-∆=-= 0.18t/h考虑前轴封一部分漏汽量1l D ∆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 △Dt=0.47t/h1h ———轴封漏汽比焓值，相当于调节级后汽室中蒸汽比焓，1h =3098.1kj /kg 。

本级高压加热器2H 实际所需回热抽汽量为 △De2=1.9-0.18-0.47=1.35t/h3.d H （除氧器） 除氧器为混合式加热器。

分别列出除氧器的热平衡方程是与质量平衡式：''2121()ed ed el e l e cw w fw edD h D D D h D h D h ∆+∆+∆+∆+= 12cw l ed el e fw D D D D D D +∆+∆+∆+∆=代入数据解得： 抽汽量除氧器ed D ∆=0.95t/h凝结水量 fw D = 40t/h 4.3H 低压加热器Pc ’=Pz=0.006MPa Pc=0.0058MPa凝结水饱和温度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 3H 抽气量△De3=40*（377.6-148.87）/（2634.7-394.5）*0.98=4.17h/h 2.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算调节级: 024.367D = 45.5t/hPi0=45.5*（3310-2098.1）/3.6=2678第一级组：D1=45.5-0.6=44.9 t/hP i1=D 1（h l -h e1）/3.6=44.9×（3098.1－2965.3）/3.6=1656kw第二级组：D 2=D 1-ΔD el =44.9-2.9=42 t/hP i2=D 2（h e1-h e2）/3.6=42×（2965.3-2865）/3.6=1170 kw第三级组：D 3=D 2-ΔD e2=42-1.35=40.65t/hP i3=D 3（h e2-h ed ）/3.6=40.65×（2865-2695.1）/3.6 =1918 kw第四级组：D 4=D 3-ΔD ed =40.65-0.95=39.7t/hP i4=D 4（h ed -h e3）/3.6=39.7×（2695.1-2634.7）/3.6=666 kw第五级组：D 5=D 4-ΔD e3=39.7-4.17=35.53t/hP i5=D 5（h e3-h e4）/3.6=35.53×（2634.7-2331.4）/3.6=2993 kw 整机内功率： Pi=ΣPi=11081kw2.5 计算汽轮机装置的热经济性机械损失 ΔP m =P i (1-ηm )= 11081×(1-0.99)=110.81kw 轴端功率 P a =P i -ΔP m =11081-110.81=10970.19kw 发电机功率 P e =P a ηg =10970.19×0.97=10641 kw 校核 （11081-10641）/11081×100%=1.3%符合设计工况P e =10500kw 的要求，原估计的蒸汽量D 0正确。