习题1-级的热力计算过程.doc

习题1:级的热力计算过程例已知汽轮机转速n=3000rpm，流过该级的蒸汽量G=16.67kg/s，某冲动级中级的平均直径dm=1.44m，级前蒸汽压力P0=0.098MPa，干度x0=0.99，流入该级的蒸汽初速C0=91.5m/s。级的理想比焓降为 ht=125.6kJ/kg，级的平均反动度m=0.2，叶顶反动度t=0.24，喷嘴出汽角1=19。隔板汽封采用平齿汽封，汽封齿的平均直径dp=200mm，汽封间隙p=0.5mm，齿数Zp=2，动叶顶当量间隙t=2mm，余速利用系数1=0.85试求： 进行喷管热力计算，确定喷管通流面积和叶高；进行动叶热力计算，确定动叶通流面积和高度；画出该级的进出口速度三角形；计算级的内效率和内功率；画出级的热力过程线。解：根据已知条件求得：级的圆周速度：u=dmn60=1.44300060=226（m/s）级前蒸汽初始动能：hco=c022=91.522=4186（J/kg）=4.186（kJ/kg）级的滞止理想比焓降：ht*=ht+hc0=125.6+4.186=129.8（kJ/kg）喷嘴的滞止理想比焓降：hn*=1-mht*=（1-0.2）129.8=103.8（kJ/kg）动叶的理想比焓降：hb=mht*=0.2129.8=26（kJ/kg）由焓熵图可查得：级前滞止压力p0*=0.1Mpa,喷嘴后压力p1=0.054MPa级前滞止焓h0*=2656kJ/kg，级前滞止比体积v0*=1.69m3/kg，喷嘴出口理想比体积v1t=3.0m3/kg，级后压力p2=0.044MPa。1.喷嘴热力计算等熵指数k：k=1.035+0.1x0=1.134临界压比cr：cr=(2k+1)kk-1=(21.134+1)1.1341.134-1=0.577喷嘴压比n：n=p1p0*=0.0540.1=0.54因为ncr，蒸汽在动叶中为亚临界流动。动叶出口汽流理想相对速度w2t： w2t=2hb*=332.3(m/s)查得动叶速度系数=0.937，则动叶出口汽流实际相对速度w2：w2=w2t=311.4(m/s)动叶出口汽流相对速度方向角一般 ，取2=1-5=38.19-5=33.19由动叶出口速度三角形，动叶出口汽流绝对速度c2：c2=w22+u2-2w2ucos2=173.9(m/s)动叶出口汽流绝对速度方向角2：2=sin-1(w2sin2c2)=78.44动叶栅损失hb：hb=1-2hb*=6.74（kJ/kg）动叶栅出口理想比焓h2t：h2t=h1-hb=2558.33-26=2532.33（kJ/kg）动叶栅出口实际比焓h2：h2=h2t+hb=2539.07（kJ/kg）由焓熵图可查得：动叶后蒸汽实际比体积v2=3.5m3/kg。动叶栅进口高度lb：lb=ln+r+t=69+1+2=72mm=0.072(m)动叶叶顶漏气量Gt：Gt=tdb+lbt2tht*v2t=0.63.14(1.442+0.072)0.00220.24129.81033.498=0.4(kg/s)查得动叶流量系数b=0.955，则动叶栅出口面积Ab：Ab=Gbv2tbw2t=(Gn-Gt)v2tbw2t=(16.64-0.4)3.4980.955332.3=0.179(m2)动叶出口高度lb：lb=Abdbsin2=0.1793.141.442sin33.19=0.0722(m)lblb，则2的选择符合要求。余速动能hc2：hc2=c222=15.12（kJ/kg）动叶进出口速度三角形如图1-53所示。3.级的轮周效率和轮周功率用轮周有效焓降计算轮周功为Pu=ht*-hn-hb-hc2=129.8-6.14-6.74-15.12=101.8（kJ/kg）通过速度三角形计算轮周功：Pu=uc1cos1+1+c2cos2=226442cos19.76+173.9cos78.44=101.85（kJ/kg）Pu与Pu基本符合，计算正确性符合要求。级的轮周效率：u=huE0=huht*-1hc2=101.8129.8-0.8515.12=87%4.计算级内各项损失叶高损失hl：hl=alnhu=1.669101.8=2.36（kJ/kg）（单列级，包括扇形损失，所以取a=1.6）叶轮摩擦损失hf：hf=k(u100)3d2Gv2=1.2(226100)31.441216.673.5=0.49（kJ/kg）隔板漏气损失hp：hp=GpGhu=GpG(ht*-hn-hb-hc2-hl)=0.029216.67129.8-6.14-6.74-15.12-2.36=0.174（kJ/kg）叶顶漏气损失ht：ht=GtGhu=0.416.6799.44=2.386（kJ/kg）湿气损失hx（取平均干度xm=x0+x22）：hx=1-xmhi=(1-x0+x22)(ht*-hn-hb-hc2-hl-hf-hp-ht)=(1-0.99+0.962)129.8-6.14-6.74-15.12-2.36-0.49-0.174-2.386=2.48（kJ/kg）5.级的内功率和内效率级内有效焓降hi：hi=ht*-hn-hb-hc2-hl-hf-hp-ht-hx=129.8-6.14-6.74-15.12-2.36-0