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1、汽轮机课程设计汽轮机参数：容量：25MW蒸汽初参数：压力:3.43Mpa温度:435C排汽参数：冷却水温20C背压：0.0050.006Mpa (取0.005 Mpa)前轴封漏汽与轴封加热器耗汽量为0.007D。,轴封加热器焓升21KJ/Kg加热器效率0.98设计功率:Pr=25MW最大功率P=25*(0.20.3)1. 近拟热力过程图在焓熵图上选取进口参数P0=3.43MPa，t0=435C，可得h=3304kJ/Kg.设进汽机 构的节流损失 P=0.04P,可得调节级压力=3.3 MPa并确定调节级前蒸汽状态点1 (3.3 MPa，435C)过1点作等比熵线向下交Pz线于2点，查得 E=2
2、128KJ/Kg,整机理想比焓降(Ah严c) =h0-h/3304-2128=1176 KJ/Kg.选取 汽轮机的内效率 =0.85,有效比焓降 h严二(Ah严)*nri=999.6 KJ/Kg,排 气比焓和h =2304kj/kg.在焓熵图上得排汽点Z,用直线连接1, Z,去两点的 z中点沿等压线下移21-25Kj/Kg，用光滑曲线连接1, 3两点，得热力过程曲线的近似曲线见图1,图1选取给水温度T=160C回热级数:5内效率n =0.85主汽门和调节阀中节流损失 P0=(0.030.05)PO排汽管中压力损失Pc=(0.020.06)Pc回热抽汽管中的压力损失Pe=(0.040.08)Pe
3、2. 汽轮机进汽量DOn m=0.99 n =0.97 m=1.15 D=0.03DD0=3/ h严c n m n *m+D=3.6*20000*1.15/(93*0.99*0.97)+0.03AD=107.19 t/h2. 抽汽压力确定采用大气式除氧器 压力为0.118 MPA饱和温度为104.3C-一 CY加 热抽汽压力Pe抽汽 比焓抽汽加热器 工作压饱：水；和温饱和水 比焓出 口给水 出口给水 出口器号he管压损力Pe度tehe端差温度 tw2比焓 hw2H10.9296302480.8552172.5730.177165.5697.4H20. 48288880. 4416147619.
4、277140592.43# 4# 41#轴封加热器2#Hd0.1917276480.1764115.8437.770115.8486.7H30.09553264480.0878995.9402.2592.9381.5H40. 03643249280.0335471.9300.9566.7276.23.回热抽汽流量的计算(1) H1高加给水量AD =0.5 ADli=0.77 ADC=1Dfw=D0-ADC+ADli+AD .二107.19-1+0.77+0.5=107.46 t/h抽汽量 D (h -h )n = D (h -h )e1 e1 e1jr fw W2 w1AD 二 一(、广妇二1
5、7.46(697.4-592.04)井。】(点) el 门.(h1 - h 1)0.98(3024 - 730.17)(2) H2高加抽汽量Ad =,气-妇=107.46*105.28= 55 07 (t/h)e2(h - h )n0.98(2888 - 619.27)e2e2 jrH1疏水流入H2放热AD =AD hei he2 = 5.01* 760.17 - 619.27 = 0.245(t/h)elee1 h2 -h22888-619.27考虑前轴封漏汽AD =AD 气he2 = 0.77* 3098-619,27 = 0.84(t/h)nei1 h - h2888 - 619.2e
6、2e 2AD 2 = AD -AD i -AD1 = 5.07 -0.245 -0.84 = 3.985(t/h)(3) Hd除氧器(4) H3低加AD =D 气、=95.65,*_ 105*s、=4.54(h)ecw(h -h)!(2644402.2)*0.98(5)H4 低加e3 e3 jr- h - h e4 - w (h w- h w - .(2492 二300.9)0.98 - .e 4e 4 jrAD=AD he3 - he4 = 4.59* 402.2 - 300.9 = 0.22(t/ h)e3e e3 h - h2492 - 300.9AD 4 =AD，4 - AD 3 =
7、4.64-0.22 = 4.42(t/h)校验105.46(t / h)回热系统的4. 流经各级组蒸汽量及其内功率调节级第一级组第二级组第三级组第四级组第五级组第六级组D0 =109.19( t / h)D = D0 -AD = 107.19-1 = 106.19(t/h)D2 = D1 -AD 1 = 106.19 - 5.01 = 101.18( t / h)D3 = D2-AD 2 = 97.175(t/h)D4 = D -AD d = 97.195 - 2.35 = 94.85(t/ h)D5 = D4 -AD 3 = 94.875 -4.40 = 90.335(t/h)D6 = D5
8、 -AD 4 = 90.335-4.42 = 85.95(t/h)整机内功率5. 计算汽机装置的热经济性机械损失：P = P(1-门)=22189.1(1-0.99) = 269kw汽机轴端功率：P = P - P = 22189.1 - 222 = 26671kw发电机功率：P = P门=26671*0.97 = 25870kw e n g内功率大于25000KW,合格汽耗率：d =1000D0P1071902130825870.78=4.13（崎心）不抽汽估计汽耗率： 汽轮机装置的热耗率绝对电效率 些=卫匕=33.44% el q 10765.6725MW凝汽式汽轮机热平衡计算数据基本数据
9、汽机初压P0MPa3.43汽机初温T0C435汽机初比焓H0Kj/kg3304工作转速nr/min3000冷却水温度Tc1C20射汽抽气器耗汽量ejt/h0.5射汽抽气器比焓降hejKj/kg21汽轮机总进汽量D0t/h107.19前轴封漏汽DTt/h0.75流入凝汽器汽量DCt/h70.272汽机背压PC /PCMPa0.005/0.0052凝汽器出口水温tcC36.1给水泵压头PfpMPa6.4抽汽冷却器出口水 温tejC40凝结泵压头pcpMPa1.26. 双列速度级的热力计算(1) 速度级的选择选择双列速度级(195-250KJ/Kg)选择焓降为250kj/kg.故速度级的参数为：D0
10、 = 107.19(t/ h)P0= 3.43(MPa)t0 = 435 C1. 喷嘴热力计算(1) 喷嘴理想焓降(2) 喷嘴进口状态参数(3) 喷嘴出口状态参数由可以从H-S图上查得：(4) 喷嘴形状的确定p 1.4前后压比：n= p = 33 = 0,42v匕广0.546选用渐缩型喷嘴.(5) 喷嘴出口速度理想速度：c1 = j2000Ah * =2000*250*0.85 = 651.9(m/ s)速度系数中=0.97实际速度： 匕=9 匕=0.97*627.69 = 632.36(m/s)喷嘴出口汽流偏转角5 1喷嘴出口汽流方向角a广15轮周速度u(7) 速度级的平均直径dm(8) 喷
11、嘴出口面积An(9) 喷嘴出口高度ln选取部分进汽度e=0.6则叶高l =16mm15mm(10) 喷嘴损失Nhr2. 第一列动叶热力计算(1) 动叶进口汽流的相对速度(2) 根据C1，U1作速度三角形，由余弦定理可得：(3) 动叶出口汽流相对速度因为Q= 0 则 w = w = 482.03(m/s)查图，9广0.878复速级动叶出口汽流角。2 = % -(3。-5。)取 p = 20.87。-3o = 17.870 2(4) 动叶绝对速度(5) 动叶进口状态参数喷嘴出口实际状态点参数动叶比焓h1 = h +Ah = 3091.5 +12.56 = 3104 kj / kg由H-S图查得动叶
12、进口密度p广6.25kg / m3动叶进口高度 Mr At由表1-1查得)(6) 动叶出口面积侦b由图1-11查得)(7) 动叶出口高度(8) 动叶损失(9) 动叶出口汽流状态参数动叶出 口比焓h2 = h1 +匕广 3104 + 26.6 = 3130.6(kj/kg)查H-S图得：出口密度p广6.28kg / m3因为%= 0则七二P23. 导叶热力计算(1) 导叶中汽流的理想比焓降(2) 导叶出口汽流理想状态参数由导叶进口状态(第一列动叶出口状态)参数和 hgb从 H-S图查得导叶出口压力 4=1.6 MPa导叶出口比焓 七=h2 -A h b = 3118k/7 kg导叶出口密度 p
13、1 = 6.18kg /m3(3) 导叶出口汽流理想速度导叶出口实际速度(七由图1-18查取)导叶出口汽流角(4) 导叶进口高度(6) 导叶顶部漏汽量(7) 导叶出口面积导叶出口高度(9) 导叶损失(10) 导叶出口汽流实际状态参数导叶出口焓h;= h +匕=3118+ 7.93 = 3125.9豹 / kg由H-S图查得导叶出口密度 p 1= 6.26kg /m34. 第二列动叶热力计算(1) 动叶中汽流的理想比焓降(2) 动叶出口汽流理想状态参数由H-S图查得动叶出口压力 乌=1.5MPa动叶出口密度 p = 5.56 kg / m 32t(3) 动叶进口相对速度(4) 动叶出口汽流相对速
14、度相对理想速度：相对实际速度：(中由图1-18查得) b动叶出口汽流相对速度角(5) 动叶出口汽流绝对速度(6) 动叶损失(7) 余速损失(8) 动叶出口汽流实际状态参数动叶出口实际比焓 h = h + h = 3100.93+ 5.13好/ kg22tbQ(9) 动叶进口高度(10) 动叶顶部漏汽量出干d = d l = l由于 b m , b2b2根部反动度顶部反动度(11) 动叶出口面积3b由图1-11查得)(12) 动叶出口高度5. 轮周功校核1KG蒸汽所做的轮周功计算符合要求6. 轮周效率7. 级内损失的计算(1) 叶轮摩擦损失(2) 叶高损失(3) 部分进汽损失鼓风损失斥汽损失(4
15、) 导叶及动叶顶部漏汽损失8. 级的内功率9. 级的内效率7. 压力级的确定及焓降的分配1. 第一压力级的平均直径d 1 =m60* x Gv i. it 兀 2nel u sin a:60*0.42*0.397*107190*0.23753.14*3.14*3000*3600*0.015*0.97*sin19=1.11m2. 凝汽式汽轮机末级直径的估算3. 平均理想焓降的计算各级组的直径及反动度L 155.5mmd11100mmX10.421L257.5mmd21150mmX20.431L362.5mmd31250mmX30.441L467.5mmd41350mmX40.4446L573.5
16、mmd51470mmX50.456L683mmd61660mmX60.5各级的理想焓降估算级的平均理想焓降级数目的确定比焓降分配辅助表格级号平均直径速比计算比焓取定比焓级后压力dmXahth P111100.42185.67681.3211300.4385.10720. 8311600.4486.56760.58412100.4589.10800.4512700.45596.01800.26613400.46104.58840.14713800.47106.21840.08814400.48110.961040.03915400.49121.731040.0151016000.5135.841
17、20.00518. 回热系统抽汽压力的重新确定加 热 器 号抽汽压力Pe抽汽 比焓 he抽汽管压损加热器 工作压 力Pe饱和 水温 度te饱和水 比焓 he出 口 端 差给水 出口 温度 tw2给水出 口比焓 hw2H11307480.8552177749.97170723H20.58290480.5336154649.67147622.83Hd0. 262748170.2392125.6527.60125.6531.6H30.08260880.073694393.78589372H40.035250080.03266.13276.75561276.75(1) H1高加给水量Dfw=D0-AD
18、C+ADli+AD=107.19-0.75+0.58+0.5=107.52 t/h抽汽量D (h -h )n = Dfw(h -h ) el el eljrW2 w1AD =气h广妇=17.52(723-622.83)小(点)el 门(h1 - h ;)0.98(3074 - 740)(2) H2高加AD =AD hei he2 = 4.73* 749 - 6496 = 0.21 (t/h) eieei h2 -h22904-649.6AD =AD 七he2 = 0.580* 3098,1 - 649,4 = 0.63(t/h)lieii h 2 - h 22094 - 649.6(4) H3
19、低加(5) H4低加回热系统的校验流经各级组流量及其内功率调节级D0 = 107.19(t / h)第一级组D1 = D0 dD = 107.19 - 0.75 = 106.44(t / h)第二级组D2= D1 -AD1 = 106.44 - 4.73 = 101.73( t / h)第三级组D= D2 -AD22 = 98.11(t/h)第四级组D4= D3-AD J = 98.11 - 2 = 96.11(t / h)第五级组D5= D4 -AD 3 = 96.11 -5.13 = 90.98(t/ h)第六级组D6 = D5 -AD 4 = 90.98 3.02 二 87.96(t/
20、h)整机内功率装置热经济性机械损失 AP = P(1-门)=28334(1 -0.99) = 283kw 汽机轴端损失 P = P -AP = 28334- 283 = 28051kw 发电机功率 P = P 门二28051*0.97 = 27209.79 kw汽耗率不抽汽估计汽耗率汽机装置热耗率绝对电效率9. 压力级第九级第十级的详细热力计算演示1. 级内的比焓降分配(1) 焓降Ah = 104kj/kg t初焓 h0 = 2500初压 P0 = 0.037MP初速 c= 92.45m/ s反动度 Q =0.2等熵滞止焓降+ 2000 = 108.43(2) 蒸汽在动叶的理想比焓降:2. 喷
21、管的热力计算喷管前后的蒸汽参数根据p , x求以Ah*由h-s图得P；X C 2n喷管滞止压力p* =0.037滞止比焓Ah * =2540.3滞止密度 P0* =0.22 kg /m3喷管前比焓h0 =2500喷管后压力p1 =0.017MP理想比焓hit =2418喷管截面积形状的确定理想密度P/0.125 kg / m34 k_ 1k 17 =0.566等熵指数 k=1.035+0.1x =1.129临界压比s =crr 2 、k+17喷管前后压力比 =0.016/0.035=0.457因为s 0.30.4故喷管应该是渐缩型超音速斜切部分达到超音速。临界参数的计算临界压力p = p0*
22、* s =0.037*0.566=0.021MP临界焓h =2440临界密度P =0.147 kg / m3临界速度C=J2(h0* h )=358.6m/s喷管出口汽流速度喷管出口汽流理想速度c二点盂=416.25m/sH n喷管出口的实际汽流速度c =中 *c =0.97416.25=403.77m/s喷管出口汽流出口角(a +a )2因为喷管出口压力pl lb故p2选择符合要求。l =A- = 399.7 b 兀 d sin p（9）余速动能Ahc24. 轮周功及功率的计算通过轮周的有效焓降计算轮周功通过速度三角形计算的轮周功Pu与Pu基本相同，符合要求。5. 级内的各项损失的计算（1）
23、叶高损失（2）叶轮摩擦损失摩擦耗功 P = k （二）3 d2 /V = 12.17kwf i 100用能量表示摩擦损失Ah =土 = 12.17/25.32 = 0.48 f G（3）隔板漏汽损失（4）顶部漏气（5）湿气损失（6）级的内功率10. 第十级的详细热力计算1. 级内的比焓降分配（1）焓降Ah = 102kj/kgt初焓 h0 = 2404初压 P0 = 0.016MP初速 R= 114.2m/ s反动度 Q = 0.2等熵滞止焓降Ah* = Ah + 2000 = 126.52kj / kg（3）蒸汽在动叶的理想比焓降：2. 喷管的热力计算喷管前后的蒸汽参数根据pxo Ah 2以
24、Ah由h-s图得喷管滞止压力p * =0.037MP a滞止比焓Ah* =2540.3 kj/kg滞止密度P 0* =0.117 kg / m3喷管前比焓h= 2404喷管后压力P1 =0.0055理想密度P广0.05理想比焓h1 =2328 kj/kg喷管截面积形状的确定等熵指数k=1.035+0.1 x =1.1235临界压比2 3s =0.579cr k k +1J喷管前后压力比 =0.016/0.035=0.35因为s 0.30.4故喷管应该是渐缩型超音速斜切部分达到超音速。临界参数的计算临界压力 p = p 0* s =0.037*0.566=0.009246MPa临界焓 h =23
25、52kj/kg临界密度 p =0.0769临界速度 c=J2(h0* _ h )=340.57m/s喷管出口汽流速度喷管出口汽流理想速度c =450.72m/s1tn喷管出口的实际汽流速度C =中 *c =0.97*416.25=436.6m/s喷管出口汽流出口角（气+气）因为喷管出口压力p1l 故p选择符合要求。b 兀 d sin pb b 2（9）余速动能Ahc25.轮周功及功率的计算通过轮周的有效焓降计算轮周功通过速度三角形计算的轮周功Pu与P基本相同，符合要求。5.级内的各项损失的计算（1）叶高损失（2）叶轮摩擦损失摩擦耗功 AP = k （匕）3d2 /V = 17.75kw f i
26、 100用能量表示摩擦损失Ah =竺 = 12.17/25.32 = 0.73f G(6)隔板漏汽损失(4) 顶部漏气(5) 湿气损失(6) 级的内功率级数1234焓降68727680初焓h06146307429902904初压P01.71.30.80.58初速C0198.9991.898892.577反动度0.080.080.090.09等熵滞止焓降87.7976.2279.87284.258喷嘴等熵滞止焓降80.7770.12472.68376.699喷嘴理想出口速度401.93374.497381.27391.66等熵出口焓值3065.5230032917.312827V1t0.190.
27、310.270.6P11.30.780.750.4出口面积An144.47195207433等熵滞止焓3165.7893003.8729932908查得P0(0)1.71.410.95压比0.7640.72220.80.421隔板漏气量0.003650.3290.310.143流量107.19102.46102.4698.85有效流量106.725102.13102.4698.76级速比0.420.430.4190.45级理想速度419.04390.44399.67410.57圆周速度175.99167.88167.46184.75平均直径动叶1065106910671177平均直径喷嘴106
28、3106810661176(11)喷嘴出口角al13131313叶片数46464646估算玄长110110110110喷嘴节距76.4572.972.7680.27相对节距0.6950.660.660.729(12)喷嘴高度18262852(13)动叶高度20283054(14)喷嘴实际出口速度389.87363.26369.82379.91(15)喷嘴损失4.774.144.294.53(16)喷嘴实际出口焓3069.9993008.022921.612831(17)动叶进口角B10.43010.4390.43130.4609(反正切)角度B123.27523.723.3324.74(18)
29、动叶进口相对速度251.61203.28210.06204.16（19）理想相对速度221.94203.21210.06238.44h2t3064.5300229142824查P21.31.10.820.4V2t0.190.250.290.621动叶出口面积Ab237.65325.53361.15732.4122动叶出口角B20.33750.34630.35930.3669（反正玄）角度B219.7220.26521.0521.53需动叶数目212203202223Tb0.6470.6470.6470.647Bb25.625.625.625.623动叶出口相对速度235.759216.7122
30、6.63223.4224动叶损失3.863.263.5693.4625动叶绝对出口角a21.7332.111.843.55（反正切）角度60.01564.7461.5974.28426动叶绝对出口速度91.8882.9992.5785.1727余速损失4.223.444.283.62728叶高损失4.993.012.91.67729轮周焓降74.9465.36967.7272.6530轮周效率85.35585.7684.7886.231扇形损失0.0190.036640.04410.124132摩擦耗功1.2160.76240.6490.5310934隔伴汽封漏汽损失1.5190.98070.
31、95750.4935叶顶漏汽损失1.89891.081.0460.5628顶部反动度0.06320.0550.060.04624当量间隙0.640.640.640.6437有效焓降65.2959.49462.1269.26938焓降H23080.730142927283439效率65.2981.1691.4985.3利用系数0.770.810.850.8540做功1944169317681902级数5678焓降808484104初焓h02811274826522608初压P00.40.30.190.202初速C085.178685.005580.062292.45反动度0.10.10.1140
32、.13等熵滞止焓降83.627687.612987.2049108.2736喷嘴等熵滞止焓降75.264978.851677.263694.198喷嘴理想出口速度387.9817197.1188393.0995434.0462等熵出口焓值2735.7352669.14832574.73632513.8019V1t1111.6P10.180.20.180.1出口面积An728.9814693.5174700.6148961.3623等熵滞止焓2814.62772751.61292655.2052612.2736查得P0(0)0.320.320.1950.21压比0.56250.6250.9231
33、20.48隔板漏气量0.085230.087240.086360.0596流量98.8596.2696.2691.13有效流量98.764796.172796.173691.07级速比0.4550.460.470.48级理想速度408.9687418.5999417.6241465.3463圆周速度186.0807192.5559196.2833223.3662平均直径动叶1185122612501423平均直径喷嘴1184122512491422(11)喷嘴出口角al13131313叶片数54545658估算玄长110112114116喷嘴节距68.847471.231470.033276.
34、9841相对节距0.62580.63590.61430.6637(12)喷嘴高度87807996(13)动叶高度8982180200(14)喷嘴实际出口速度376.3423385.2052381.3065421.0248(15)喷嘴损失4.44814.66014.56625.5671(16)喷嘴实际出口焓2740.18322673.80842579.30262519.369(17)动叶进口角B10.4687210.474890.4894440.506829(反正切)角度B125.113525.365126.079226.88(18)动叶进口相对速度199.4722202.2767195.1155209.4982(19)理想相对速度237.7282241.7404240.7338268.4038h2t2732.18322665.40842569.72662505.8491查P20.180.20.180.1V2t10.921.11.821动叶出口面积Ab1225.08931079.28741295.86011800.974422动叶出口角B20.36990.3419
