汽轮机热力课设

1、汽轮机原理课程设计说明书 题题 目目： 18mw 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 ： 班班 级级： 指指导导教教师师 ： 2012 年 7 月 14 日 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 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

2、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。 学校代码：学校代码： 1012810128 学学 号：号： 汽轮机原理课程设计说明书 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：3.43mpa ； 新汽温度：435 ； 排汽压力：0.005mpa ； 冷却水温：20 ； 给水温度：170 ；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

3、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、完成通流部分纵剖面图一张（零号图） 4、计算结果以表格汇总 四、工作内容、进度安排四、工作内容、进度安排 1、通流部分热力设计计算（9 天） （1） 熟悉主要参数及设计内容、过程等 （2） 熟悉机组型式，选择配汽方式 （3） 蒸汽流量的估

4、算 （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 （5） 调节级选型及详细热力计算 （6） 压力级级数的确定及焓降分配 （7） 压力级的详细热力计算 （8） 整机的效率、功率校核 2、结构设计（1 天） 汽轮机原理课程设计说明书 进行通流部分和进出口结构的设计 3、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张（一号图） （2 天） 4、编写课程设计说明书（2 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.冯慧雯 .水利电力出版社.1992 汽轮机原理 （第一版）.康松、杨建明编.中国电力出版社.2000.9 汽轮机原理 （第一版）.康松、申士一、庞立云、庄贺庆合编.水利电力

5、出版社. 1992.6 300mw火力发电机组丛书汽轮机设备及系统 （第一版）.吴季兰主编.中国电 力出版社.1998.8 审核意见审核意见 系（教研室）主任（签字）系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间指导教师下达时间 20122012 年年 7 7 月月 2 2 日日 指导教师签字：指导教师签字：_ 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

6、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。 汽轮机原理课程设计说明书 编者 2011 年 7 月 19 日 目 录 第一章 18mw 凝汽式汽轮机设计任务书.1 1.1 设计题目 ： 14.4mw 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 汽轮机原理课程

7、设计说明书 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.13 3.1 通流部分选型.13 第四章 压力级的计算.16 4.1 各级平均直径的确定： .16 4.2 级数的确定及比焓降的分配： .17 4.3 各级的热力计算.18 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.31 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.

8、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、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

9、：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：170 1.4 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 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-

10、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 0 pp=（0.030.05） 0 p 排汽管中压力损失 c pp=（0.020.06） c p 回热抽汽管中压力损失 e pp=（0.040.08） e p ( htm ac) t0 p0 htm ac p0 him ac 0 pc 0 s h p0 pc pc 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

11、p0、t0，可得汽轮机进汽状态点 0，并查得初比焓 h0=3304kj/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=33042135 = 1169kj/kg。由上估计进 mac t h 汽量后得到的相对内效率 ri=84%，有效比焓降 htmac=（htmac）ri=982kj/kg，排 汽比焓 hz=h0 htmac= 3304.2-982 = 2322 kj/kg ，在 h-s 图上得排

12、汽点 z。用直线连 接 1、z 两点，在中间点处沿等压线下移 2125 kj/kg 得 3 点，用光滑连接 1、3、z 点， 3 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=2135kj/ kg kg kg kg kg 3 3 0 2 z 435 1169kj/kg 982kj/kg h0=3304kj/kg 2125kj/kg 3.43m pa 3.26mpa 0.005mpa hz=2322kj/kg 汽轮机原理课程设计说明书 4 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可由下式估算： 0 d t

13、/h dm h p d mgri mac t e 0 6 . 3 式中 汽轮机的设计功率， kw ； e p 通流部分的理想比焓降，kj/kg ； mac t h 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 ； m 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=3%左右，t/h m 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=1.08 d =1.84t/h =0.99 =0.97 则 m g d0=3.6144001.08

14、/(9820.980.97)+0.03 d0=61.21 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器的工作 fw t fw

15、z 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 汽轮机原理课程设计说明书 5 压力即 0.118mp。 2. 抽汽管中压力损失 e p 在进行热力设计时，要求不超过抽汽压力的 10%，通常取=（0.040.08）， e p e p 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 2w t 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 e

16、t e t 2w t 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t=36 4. 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 fw t fw z e p 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 w h w t 2w t 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 e t e t 2w t 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 e t e p 抽汽管中的压力损失，可求

17、出汽轮机得抽汽压力，即=+。在汽轮机近似热力 e p e p e p e p 过程曲 线中分别找出个抽汽点得比焓值，并将上述参数列成表格如下： e h 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 （ e p mpa） 抽 汽 比 焓 e h (kj/kg ） 抽 汽 管 压 损 ee pp (% ） 加 热 器 工 作 压 力 e p （mpa ） 饱 和 水 温 度 e t 饱 和 水 比 焓 e h （kj/kg ） 出 口 端 差t 给 水 出 口 水 温 2w t 给 水 出 口 比 焓 2w h （kj/kg） hl

18、0.96303080.89175741.195170719.25 h2 0.36285580.332137.12576.895132.12555.45 hd 0.1422703.4170.118104.254370104.25437 h3 0.0862629.680.07993.15390.2390.15378.4 h2 0.0292482.880.02766.37277.83 63.37266.1 汽轮机原理课程设计说明书 7 2、各级加热器回热抽汽量计算 1. 高压加热器 其给水量为 1 h dfw=d0-dl+dej=61.21-1+0.5+0.77=61.48t/h 式中 dl 高压端

19、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： = =4.49t/h1. 21 11 () () fwww el eeh dhh d hh 61.48* 719.25555.45 3030741.19 *0.98 2.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 2 h 2 h 漏汽量以及上级加热器的疏水量，则该级加热器的计算抽汽量为 1l d el d = =3.63t/h 21 2 11 () () fwww e eeh dhh d hh 61.48* 555.45437 2855576.86 *0.98 考虑上级加热器疏水流入高

20、压加热器并放热可使本级抽汽量减少的相当量为 2 h = t/h 112 1 22 () () eee e e ee dhh d hh 741.9576.86 4.490.852 2855576.86 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 1l d 112 1 22 ()3098.1 576.86 0.770.852t / h ()2855576.86 le l e ee dhh d hh 式中轴封漏汽比焓值，相当于调节级后汽室中蒸汽比焓，=3908.1kj/kg。 1 h 1 h 本级高压加热器实际所需回热抽汽量为 2 h t/h 2211 3.260.3

21、260.8522.082 eee el e dddd 3.（除氧器） 除氧器为混合式加热器。 d h 分别列出除氧器的热平衡方程是与质量平衡式： 汽轮机原理课程设计说明书 8 2121 () ededelelecwwfwed d hdddhd hd h 12cwledelefw dddddd 代入数据解得： 抽汽量除氧器 =0.923t/h ed d 凝结水量 =53.215 t/h fw d 4.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 3 h 1 h 3e d 21 3 33 378.4266.1 53.2152.72t / h 2629.6390.20.98 ww ec

22、w eeh hh dd hh 5. h4 低压加热器 凝汽器压力为 0.005mpa时，对应的的凝结水饱和温度 tc=32.879。 h4低压加热器凝结水进口水温 tw1=32.879+3=35.879，对应的比焓值为 147.5kj/kg 4 h 的计算抽汽量 21 4 44 ww ecw eeh hh dd hh = 266.1 147.5 53.2152.92 2482.8277.80.98 t / h h3的疏水流入引起末级回热抽汽量减少的相当量为 34 33 44 ee e ee ee hh dd hh = 390.2277.8 2.720.139 2482.8277.8 t / h

23、 4 h 的实际回热抽汽量为 443 2.920.1392.781 eee e ddd t / 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: 61.21t/h 0 24.367d 3500.9 002 0 ()24.367 (33053050) 1726 3.63.6 i d hh p kw (调节级后压力为 1.226，比焓值3098.1kj/kg)3050 i h 第一级组：66.74-1=65.74 t/h 10 24.367 123.367 l ddd pi1=d1（hl-he1）/3.6=60.21（3098.13030）/3.6=1139.0 kw 汽轮机原理课

24、程设计说明书 9 第二级组： d2=d1-del=60.21-4.49=55.72 t/h pi2=d2（he1-he2）/3.6=55.72（3030-2855）/3.6=2708.6 kw 第三级组： d3=d2-de2=55.72-2.082=53.638 t/h pi3=d3（he2-hed）/3.6=53.638（28552703.4）/3.6 =2258.7 kw 第四级组： d4=d3-ded=53.638-0.923=52.715 t/h pi4=d4（hed-he3）/3.6=52.715（2703.4-2629.6）/3.6=1080.6 kw 第五级组： d5=d4-de

25、3=52.715-2.72=49.995 t/h pi5=d5（he3-he4）/3.6=49.995（2629.6-2482.8）/3.6=2038.5 kw 第六级组： d6=d5-de4=49.995-2.781=47.214 t/h pi5=d6（he4-hz）/3.6=50.036（2482.6-2309.6）/3.6=2268.9 kw 整机内功率： pi=pi=3500.9+1139.0+2708.6+2258.7+1080.6+2038.5+22.68.9=14995.2kw 2.5 计算汽轮机装置的热经济性 机械损失 pm=pi(1-m)= 14995.2(1-0.99)=1

26、49.95 kw 轴端功率 pa=pi-pm =14995.2-149.95=14845.25 kw 发电机功率 pe=pag=14845.250.97=14400 kw 校核 （14400-14400）/14400100%=0% 符合设计工况 pe=14400kw 的要求，原估计的蒸汽量 d0正确。 汽耗率：61210/ 14400= 4.25kg/(kw.h) 3 0 1094200 3.74 25192.47 e d d p 不抽汽时估计汽耗率： 3.74 t/h 3 0 00 1024367 3.733 ()24.367 (33052312.8) 88.23 0.985 3.63.6

27、z mm d d d hh p 汽轮机装置汽耗率： =4.25(3304-719.25)=10985 kj/(kw.h) 0 () fw qd hh 汽轮机原理课程设计说明书 10 汽轮机装置的绝对电效率：3600/10985100%=32.8% 36003600 0.30752 11706.5 el q 汽轮机原理课程设计说明书 11 计算结果列于表 2-3 0.005 0.00475 32.8 35 6.27 1.18 3.73 170 719.25 10985 32.8 mpa mpa mpa kg/k wh kj/kg kg/k wh pc/pc tc tej pfp pcp d tf

28、w hfw q el 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 0.77 2885.3 61.21 1.0 47.214 145.95 14845.25 97 14400 61.21 4.58 t/h kj/kg t/h t/h t/h kw kw kw t/h kg/kwh dej hel d0 dl de pm pa g pe d0 d 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 3.43

29、435 3304 3000 20 2324 2138 1169 982 84 14995. 2 mpa kj/kg t/min kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kw p0 t0 h0 n tcl hz h2t h tmac h tmac ri pi 表 2-3 13mw 凝汽式汽轮机热平衡计算数据 基 本 数 据 汽轮机初压 汽轮机初温 汽轮机初比焓 工作转速 冷却水温 汽 轮 机 装 置 的 热 力 特 性 数 据 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 汽轮机原理课程设计说明书 12 h4 0.029 2482.8 0.027 66.

30、37 277.8 2205 58.35 34.80 145.7 3 63.37 266.1 120.4 4.26 4.109 h3 0.086 2629.6 0.079 93.15 390.2 2239.4 58.35 63.37 266.1 3 90.15 378.4 112.3 2.98 2.98 hd 0.142 2703.4 0.118 104.25 437 3163.4 58.35 90.15 378.4 0 104.25 437 58.6 1.043 0.17 1.038 h2 0.36 2855 0.332 137.125 576.86 2278.11 61.21 104.25

31、437 5 137.125 555.45 118.45 3.08 1.04 0.369 1.678 h1 0.96 3030 0.89 175 741.19 2288.81 61.21 132.125 555.45 5 170 719.25 163.8 4.49 4.49 mpa kj/kg mpa kj/kg kj/kg t/h kj/kg kj/kg kj/kg t/h t/h t/h t/h pel hei peic tei hei he dw tw1 hw1 t tw2 hw2 hw del dl de(i-1) del 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

32、 1kj 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 热 平 衡 计 算 数 据 加 热 器 加 热 抽 汽 凝 结 给 水 凝 结 给 水 抽 气 量 汽轮机原理课程设计说明书 13 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

33、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、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： c elz b p p a 3162 2 m 式中 机组电功率， kw ； el p 汽轮机排汽压力，kpa 。 c p 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

34、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。 1调节级选型 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

35、降的选择 目前国产汽轮机调节级理想比焓降选 汽轮机原理课程设计说明书 14 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 aa xu c 为了保证调节级的级效率，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 。 a x （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%。 m m 3、调节级几何参数的选择 （

36、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 m d 。 （2） 调节级叶型及其几何特性 调节级的叶型，尤其是双列调节级的叶型，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 在选取喷嘴和动叶出口角和时，还需要选择相对节距和：=，

37、 1 2 n t b t n t n n t b =。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 b t b b t b n t b t 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 n d b d 与动叶数， ，然后取整。从叶片强度考虑，通常叶片数偶数。 nnn zd e t bbb zd e t （4）汽流出口角和的选择 1 2 汽轮机原理课程设计说明书 15 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。 1 2 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

38、节距的试凑来满足和的要求。 1 2 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/kg a x 50 t h =0.28470.48=0.966m 1 0.2847 mat dxh50 (2)凝汽式汽轮机末级直径的估取： =2.01m c2 mac t2 140hsin z m g d 47.214 24 1000 81 36001400.02 982 sin90 式中 gc 通过末级的蒸汽流量， kg/s； 2 末级

39、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，ac 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 17 a b c d 1 1 2 2 3 3 m-1 m-1 图 4-1 压力级平均直径变化规律 4.2

40、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) 1 m abcd d m =1.39 m 0.966 1.02 1.09 1.16 1.24 1.33 1.43 1.50 1.68 1.832.01 11 压力级平均理想比焓降 （见图 2-5） t h =12.337=103.46 kj/kg 2 12.337 () m t a d h x 21.39 0.48 级数的确定： 压力级的理想比焓降为： =3104-2135=969kj/kg 0 2 t pc hhh 选取重热系数：=0.030.08 （取整）=10.02。故 z 取 10. (1)

41、 p t t h z h 969 (1 0.07) 103.46 校核： 取 0.07 （其中 ） 1 (1) 419 t p ari h z k z p i ri p t h h =0.16（1-0.81）=0.0703 969 419 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。 2 12.337() tma hdx 表 4-2 比焓降分配辅助用表格 级 号

42、 12345678910 平均直径 dm0.910.981.061.081.231.301.481.611.932.14 速度比 xa0.490.4910.4920.4920.4930.4930.4940.4950.4960.498 理想比焓 降 ht43.2549.5556.8560.2576.8586.15 110.0 5 130.1 5 188.1 5 228.7 5 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 19 h s 3.26mpa 1.64mpa 1.4mpa

43、 1.15mpa 0.92mpa 0.68mpa 0.47mpa 0.23mpa 0.17mpa 969 kj/ kg 782 kj/ kg 982 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) nmt hh 初速动能 2 0 0 2000 c c h 式中 进入喷嘴的蒸汽初速， 0 c 滞止理想比焓降 * 0nnc hhh 喷嘴出口汽流理想速度 * 1 44.72 tn ch 喷嘴出口汽流实际速度 11t cc 汽轮机原理课程设计说明书 20 喷嘴损失 2

44、* (1) nn hh 式中 喷嘴速度系数 2 喷嘴出口面积 4 1 1 10 t n nt gv a c 3 喷嘴出口高度 1 1 sin t n nntn gv l z t ca 4 动叶进口速度及能量损失 动叶中理想比焓降 bmt hh 动叶进口汽流方向 1 11 1 11 sin tan cos ca cau 动叶进口汽流速度 11 1 1 sin sin ca w 动叶进口速度动能 kj/kg 2 11 2000 w hw 动叶滞止比焓降 kj/kg * 1bbw hhh 动叶出口汽流理想速度 * 2 44.72 tb wh 动叶出口汽流实际速度 22t ww 式中 动叶速度系数 动

45、叶出口绝对速度之方向与大小： 1 22 2 22 sin tan w w conu 22 2 2 sin sin w c a 动叶损失 kj/kg 2* (1) bb hh 余速损失 kj/kg 2 2 2 2000 c c h 5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 b a 汽轮机原理课程设计说明书 21 4 2 2 10 t b bt gv a w 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 b l 2 sin b b b a l e d 二、反动度与损失系数的选择 1. 反动度 m 反动度的选择

46、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)() bb mr b dl d （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 kj/kg (1)(1 20%) 200160 nmt hh 初速动能 kj/kg 2 0 0 0 2000 c

47、 c h 式中 进入喷嘴的蒸汽初速，m/s 0 c 滞止理想比焓降 164.88 kj/kg * 0nnc hhh 第一列喷嘴出口汽流理想速度 m/s * 1 44.7244.72 160565.7 tn ch 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 548.729 m/s 11 =698.9 t cc 第一列喷嘴损失 kj/kg 2*2 (1)(1 0.97 ) 1609.45 nn hh 式中 喷嘴速度系数 第一列喷嘴出口面积 44 1 1 17 0.15 101046.5 0.97 565.7 t n nt gv a c 2 cm 第一列喷嘴出口高度 mm 46.5

48、100 17.32 sin0.38 3.14 1000 sin13 n n n l ea a d (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/kg 1 0.18 20036 bbt hh 第一列动叶进口汽流方向 11 11 1 11 sin548.729 sin13 tantan18.1 cos548.729 cos13157 ca cau 第一列动叶进口汽流速度 m/s 11 1 1 sin548.729 sin13 397.377.1 sinsin18.1 ca w 第一列动叶进口速度动能 kj/kg 22 11 2000397.3 200010

49、9.3 w hw 第一列动叶滞止比焓降 kj/kg * 1=36+78.9=114.9bbw hhh 第一列动叶出口汽流理想速度 m/s * 2 44.7244.72 114.9479.4 tb wh 第一列动叶出口汽流实际速度 m/s 22 0.925 479.4443 t ww 式中动叶速度系数 第一列动叶出口绝对速度之方向 11 22 2 22 sin443 sin15.1 tantan23.1 cos443 cos15.1157 w wu m/s 22 2 2 sin443 sin15.1 294.1 sinsin23.1 w c a 第一列动叶损失 kj/kg 2*2 1 (1)(1

50、 0.925 ) 114.916.6 bb hh 汽轮机原理课程设计说明书 23 余速损失 kj/kg 22 2 2 294.1 43.2 20002000 c c h 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 b a 44 2 1 2 17.00 0.17 101062 0.97 479.4 t b bt gv a w 2 cm 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： b l mm 1 2 62 100 19.9 sin0.38 3.14 1000 sin15.1 b b b a l e

51、d (3)导叶热力计算： 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 2002.09 ngt hh 滞止理想比焓降 kj/kg * 1 2.0943.245.29 bbw hhh 导叶出口汽流理想速度 m/s * 2 44.7244.72 45.29300.96 tb wh 导叶出口汽流实际速度 m/s 22 0.935 300.96281.4 t ww 导叶损失 kj/kg 2*2 2 (1)(1-0.935 ) 45.295.7 bb hh 导叶出口面积 44 1 1 17 0.174 1010101.3 0.97 300.96 t n nt gv a

52、c 2 cm 导叶出口高度 mm 101.3 100 27.3 sin0.38 3.14 1000 sin18.1 n n n a l ea d (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/kg0.00955 2001.91 bmt hh 汽轮机原理课程设计说明书 24 第二列动叶进口汽流方向 11 12 1 12 sin281.4 sin18.1 tantan38.4 cos281.4 cos18.1157 ca cau 第二列动叶进口汽流速度 m/s 11 1 1 sin281.4 sin18.1 140.7 sinsin38.4 ca w

53、第二列动叶进口速度动能 kj/kg 22 11 2000140.720009.9 w hw 第二列动叶滞止比焓降 kj/kg * 1 1.91 9.911.81 bbw hhh 第二列动叶出口汽流理想速度 m/s * 2 44.7244.72 11.81153.68 tb wh 第二列动叶出口汽流实际速度 m/s 22 143.7 t ww 第二列动叶出口绝对速度之方向： 11 22 2 22 sin143.7 sin33.4 tantan50.5 cos143.7 cos33.4157 w wu m/s 22 2 2 sin143.7 sin33.4 102 sinsin 50.5 w c

54、a 第二列动叶损失： kj/kg 2*2 2 (1 0.95 )(1 0.95 ) 11.811.2 bb hh 余速损失： kj/kg 22 2 2 102 5.2 20002000 c c h 第二列动叶出口面积： 动叶一般采用减缩通道,其通道出口面积的计 算方法与喷嘴相同： b a 44 2 3 2 17.00 0.18 1010205.3 0.97 153.68 t b bt gv a w 2 cm 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： b l mm 2 205.3 100 31.26 sin0.38 3.14 100

55、0 sin33.4 b b b a l e d 4.4 第一压力级的热力计算： (1)喷嘴热力计算： 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 喷嘴中理想比焓降 40.5kj/kg (1)(1 16%) 43.2536.3 nmt hh 滞止理想比焓降 36.3 kj/kg * 0nnc hhh 喷嘴出口汽流理想速度 m/s * 1 44.7244.72 36.3269.4 tn ch 喷嘴出口汽流实际速度 261.3 m/s 11 =698.9 t cc 喷嘴损失 kj/kg 2*2 (1)(1 0.97 ) 36.32.51 nn hh 式中 喷嘴速度系数 喷嘴出口面

56、积 44 1 1 17 0.158 1010120.4 0.97 269.4 t n nt gv a c 2 cm 喷嘴出口高度 mm 120.4 100 24.27 sin1 3.14 910 sin10 n n n l ea a d (2)动叶热力计算： 动叶进口速度及能量损失 动叶中理想比焓降 kj/kg 1 0.16 43.256.29 bbt hh 动叶进口汽流方向 11 11 1 11 sin361.3 sin10 tantan21.65 cos261.3 cos10143 ca cau 动叶进口汽流速度 m/s 11 1 1 sin261.3 sin10 122.99 sinsi

57、n21.65 ca w 动叶进口速度动能 kj/kg 22 11 2000122.9920007.56 w hw 动叶滞止比焓降 kj/kg * 1=6.92+7.56=14.48bbw hhh 动叶出口汽流理想速度 m/s * 2 44.7244.72 14.48170.17 tb wh 动叶出口汽流实际速度 m/s 22 0.93 170.17158.26 t ww 式中动叶速度系数 动叶出口绝对速度之方向 汽轮机原理课程设计说明书 26 11 22 2 22 sin158.26 sin15.65 tantan77.59 cos158.26 cos15.65143 w wu m/s 22

58、2 2 sin158.26 sin15.65 43.78 sinsin77.23 w c a 动叶损失 kj/kg 2*2 1 (1)(1 0.93 ) 14.481.96 bb hh 余速损失 kj/kg 22 2 2 43.78 0.96 20002000 c c h 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 b a 44 2 1 2 17 0.19 1010195.68 0.97 170.17 t b bt gv a w 2 cm 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 动叶高度： b l mm 1 2 19

59、5.68 100 23.39 sin1 3.14 910 sin15.65 b b b a l e 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 c0tnbc2 hhhhh u h 0+200-9.45 -(16.6+5.7+1.2)-5.2=161.85kj/kg 轮周效率 u u 0 h161.85 0.809 e200 其中 =200 kj/kg 0c0t2c2 ehhh 单位质量蒸汽对动叶所做轮周功为 kw u112212 12 u w(c cosc coscoscos)1633.07 1000 cc 轮周效率 u u 0 w163.07 0.815 e20

60、0 汽轮机原理课程设计说明书 27 计算得的轮周效率其误差要求为 u 100%0.741%1% u u u 叶高损失 kj/kg 2 161.8513.5 23.9 lu n a hh l 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 161.85 13.5148.35 uul hhh 轮周效率 0 148.35 0.742 200 u u h e 2.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 =0.092 2 0 0.7() b b l he d 叶轮摩擦损失 =1.390 23 2 1.07() 100 b f