汽轮机课程设计(低压缸)

1、第一章摘要2第二章汽轮机热力计算的技术条件和参数3第三章汽轮机低压部分介绍4第四章拟定汽轮机近似热力过程曲线5第五章回热系统的计算7第六章低压缸的压力级的级数和排汽口数的确定9第七章各级详细的热力计算10第八章参考文献15第九章总结16第一章摘要本次课程设计主要对200MW亚临界冲动式汽轮机通流部分（低压缸）进行了详细的设计和计算。先后完成了汽轮机近似热力过程曲线的拟定、原则性回热系统的计算、低压缸进汽量的估算、低压缸级数的确定、比焓降的分配和各级详细的热力计算，初步完成了汽轮机低压缸的设计。汽轮机是以水蒸气为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。它具有单机功率大、效率高、运转平稳、

2、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成，调节保安油系统主要包括调节气阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、旁路系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。汽轮机是以水蒸气为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。它具有单机功率大、效

3、率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成，调节保安油系统主要包括调节气阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、旁路系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。第二章汽轮机热力计算的技术条件和参数已知技术条件和参数：额定功率P=2

4、00MW转速n=3000r/min主蒸汽压力po二12.75Pa主蒸汽温度10二538oC低压缸排汽压力卩广0.0049Pa设计冷却水温度t=25oC设计要求：运行时具有较高的经济性；不同工况下工作时均有高的可靠性；满足经济性、可靠性，保证汽轮机结构紧凑、布置合理。提交的文件：相关计算程序一份；绘制通流部分方案图及纵剖面图；设计、计算说明书一册；详细的设计过程、思路说明。第三章汽轮机低压部分介绍汽缸即汽轮机的外壳，是汽轮机静止部件的主要部分之一。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽能量转换的封闭空间，以及支撑其他静止部件。对于轴承座固定在汽缸上的机组，汽缸还要承受汽轮机转子的部分

5、质量。由于汽轮机的型式、容量、蒸汽参数、是否采用中间再热以及制造厂家的不同，汽缸结构型式也不一样。汽缸一般为水平中分型式，上、下两个缸通过水平法兰用螺栓紧固。国产600MW汽轮机有高压、中压和两个低压缸共四个缸。低压缸工作压力不高、温度较低，但由于蒸汽容积大、低压缸的尺寸很大，尤其是排汽部分。因此,在低压缸的设计中，强度已不成为主要问题，而如何保证其刚度，防止缸提产生挠曲和变形，合理设计排汽通道则成为了主要问题。另外，为了改善低压缸的热膨胀，大机组采用多层低压缸，将通流部分设计在内缸中，使体积小的内缸承受温度变化而外缸和庞大的排汽缸则处于排汽低温状态，使其膨胀变形较小。这种结构有利于设计成径向

6、扩压排汽，使末级的余速损失减少，并可缩短尺寸，大多低压缸采用对称分流布置。第四章拟定汽轮机近似热力过程曲线由主蒸汽压力p二12.75MPa、主蒸汽温度t二538oC，取进汽机构的节流损00失Ap二0.51MPa，得调节级前压力p=p-Ap二12.24MPa00oo查hs图得h二3447.9kJ/kg，s二6.606kj/kgC由进汽状态点O等熵到高压缸排汽压力p=2.16MPa，r查hs图得h=2952.1kJ/kg，Ahmac=h-h二495.89J/kg，TOC o 1-5 h z2t1o2Ahmac二耳Ahmac=0.91x495.89=451.26kJ/kg，由h=hAhmac可确定咼

7、压缸i1it12oi1排汽点2。取主蒸汽管道损失Ap=0.1p得p二0.9p二1.944MPa，t二538oCrr3r3查得：h二3552.74J/kg考虑损失Ap得4点，得3点作等熵线交排汽压力3r0.0049KPa等压线于3点，查得h二2300.97kJ/kg.3由此得：Ahmac二hh二1251.77kJ/kg,1233Ahmac二耳Ahmac=1139.107kJ/kgi2i12由以上数据与估测，可得到如下的汽轮机近似热力过程曲线：第五章回热系统的计算1.排汽参数的确定由中压缸进汽参数P二2.16MPa,蒸汽温度t=538oC,查hs图得h二3550.66J/kg，等熵变化到P二0.0

8、049MPa时，h二2285.51kJ/kg，对应的cc凝汽器中的饱和水温度t=32.52oC，经过轴封加热器时温升3oC，即35.52C。2:回热级数的确定：由除氧器温度为T=158.5oC,低压进口水温t=35.52oC,高加出口4gT=245,且已知有8级回热，得每级平均温升为：1245-158.58=10.68oC低加级数Z=245-158.5=2.8830去除除氧器可得低加级数为3级因此，整个机组的回热系统由三高四低一除氧组成.3:低加回热参数的确定由T=158.5oC，T=36oC，根据低加等温升分配各级温升，则49At=158.5-36=24.5oC.以第8级加热器计算为例:T=

9、T+(At5oC)=36+24.5=60.5oC89取出口端差51=5oC，则饱和水温度T=T+5oC=65.5oC8查得对应得出口水焓和饱和水比焓分别为：h=270.3kJ/kg和258.1kJ/kg又可查得加热器工作压力P=0.022MPa，取抽汽管压损AP=6%P得抽汽压力为P=0.0232MPa同理可得第5、6、7号加热器的相关参数由中压缸进汽参数P=2.16MPa，t=538oC查hs图得h=3550.66J/kg等熵变化到压力分别为抽汽压力时可查得各段抽汽得比焓和抽汽温度：H5H；=2875.1kJ/kgH6H=2690.2kJ/kg6H7H=2516.3kJ/kg7H8H=232

10、8.1kJ/kg84:各级回热抽汽量的计算假定各加热器的效率耳二0.98，低加进入除氧器的水量为D二600.43hhfw(1)H低压加热器：5由热平衡方程式：耳.AD(h-h)二D(h-h)TOC o 1-5 h zhe5e5e5fww2w1 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document D(hh)600.43x(2875.1-2690.2)”.AD=-fww24=59.4t/he5耳(h-h)0.98x(2875.1-570.4) HYPERLINK l bookmark41 o Current Document he5e5(2)H低压加热器：6该级加热

11、器的计算抽汽量,D(hh).AD二二36.98t/he6耳(hh)he6e6由上级的疏水使本级抽汽量减少的相当量为：acachh570.4444.4.ADe=ADe5=59.4x=1.72t/he5e5hh2754.2444.4TOC o 1-5 h ze6e6本级加热器的实际抽汽量为：AD=ADADe=35.26t/he6e6e5同理可求得：AD=ADADe=34.5t/he7e7e6AD=ADADe=33.59t/he8e8e7(已知中压缸的排气量为812.17t/h)第六章低压缸的压力级的级数和排汽口数的确定1、排气口数的确定由已知条件可知排气口数为3排气口2、低压缸压力级级数的确定第一

12、压力级的平均直径估取：d=0.2847x-Ah先假定x二0.65.Ah二108kj/kgmatat二0.2847x0.65x、108二1.92mm凝汽式汽轮机末级直径的估取首末两级平均直径比不小于0.46-0.6取9=0.75JIGV9-z=c2m140丫gAhmac5rd2确定压力级平均直径但的变化在横坐标上任取a=25cm的线段用以表示第一级至末级动叶中心之间的距离，在BD两端分别按比例画出第一级至末级的平均直径值=2.58m(AB=黑CD=知，据所选择的通道形状，用光滑曲线将A.C连接起来,压力级平均直径在图上将BD分为7等份，从图中可以看出各段长度，求出平均直径为:d=AB+(11)+

13、CDx10m9压力级平均理想比焓降:_dAh=12.337x(-m)2txa级数的确定Z=Ahp(1+a)/Ah=6.89tt，取为7级号1234567平均直径dm1.921.9351.95822.0522.2462.58速度比xa0.650.650.6460.6460.650.660.67各级比焓降的分配:4.计算理想焓降Aht107.6109113.3118.24124.2142.8164.4第七章各级详细的热力计算第一级:1.喷嘴出口汽流速度及喷嘴损失c=110m/s,dm=1.49m,Ah=114.07kj/kgot兀dnv=m=234m/s60Ah*nc=1Ahnqc2=r+Ah=6

14、.05kj/kg2000t丿&=Ah=(1-Q)Ah*=91.3kj/kgbmt屮ct=427.9m/s1=(1一屮2)Ah*=5.841kj/kgn2.3.喷嘴出口面积Ab和喷嘴出口高度ln：=p/p*=0.5461ocr=VX104=0.134m2卩ctn1Gvt1=0.091me兀dc屮sinam1n1动叶出口汽流速度及动叶损失Ah=(1-Q)Ah*=53.8Q/kgbmtw=、:c2+u2一2uccosa=78.879m/scsinaP=sin-iii=85.104owiP=P9o=76.1.4o21Iw=屮Ah*+w2=316.45m/smt1c=w2+u2一2uwcosP=89.3

15、43m/s2222Ah=(1一屮2)Ah*=6.838kj/kgbqbC22Ah2=2000=3.991kjgAb和ln计算A=Gv2,=0.160m2b卩wtb2Al=0.094mbe兀dsin卩TOC o 1-5 h zb2l=l+A=0.097mbn级效率与内功率1.轮周有效比焓降：Ah=Ah+Ah-Ah-Ah-Ah=93.591（kj/kg）ucotnbgc2E=Ah+Ah-rAh=103.609（kj/kg）0cot2c22页咼损失（考虑扇形损失取a=1.6）a得Ah=Ah=1.646（灯/kg）llu3.级后各项能量损失：一兀d0隔板漏气损失：Ah=哙AhpAiZunp其中Ah=A

16、h-Ah=92.358（/kg）得Ah=0.179（kj/kg）p叶顶漏气损失Aho卩*0*屮1zt卩*sina*l21b=0.453取0=0.2cm8级要考虑）r由于该级前后蒸汽干度均为1,故不考虑（仅7、故该级有效比焓降:Ah.=Ahw-Ahz-Ahp-Ah-Ahx=91.946jkg级效率：耳=86.07%iE0级内功率：弓$=人勺*G=9293.919kw同理可得其余各级参数列表如下：项目单位第一级第二级第三级第四级第七级级进汽压力/P0MPa0.7860.5230.340.1950.0624级进汽比焓/h0kJ/kg3132.13038.92930.128322981.7级进汽滞止压

17、力/P00MPa0.825.60.360.230.024上一级余速利用系数/儿-01111上一级余速损失/8hc2kJ/kg5.4643.9913.988.117.75上一级余速动能利用/叫kJ/kg03.9913.988.117.75级进汽滞止比焓/h0okJ/kg3132.13042.924293428422499.5本级比焓降/AhtkJ/kg107.6109113.3118.24164.9本级滞止比焓降/AhtokJ/kg107.6112.99117.28128.2190.1本级平均直径/dm1.921.9351.95822.58速度比/Xa-0.650.650.650.6470.67

18、级的蒸汽流量/G壬0kg/s104.219104.298.798.788.6平均反动度估算/Qm-0.450.450.520.520.66喷嘴理想比焓降仏hnkJ/kg53.862.145556.766.5喷嘴滞止理想比焓降仏h0nkJ/kg53.866.1458.9866.784.36理想喷嘴出口气流速度/c1tm/s328.02342.01343.3365.2410.51实际喷嘴出口气流速度/c1m/s318.18331.7333354.2398.19喷嘴损失/5hkJ/kg3.183.93.483.944.98圆周速度/um/s301.59303.795307314405.26喷嘴等比熵

19、出口焓/h1tkJ/kg3078.32980.82871.12775.32415.242喷嘴等比熵出口压力/MPa0.6440.400.2650.1690.016喷嘴等比熵出口比容/V1tm3/kg0.410.5830.811.1398.725喷嘴出口面积/Anm20.1340.1720.230.301.94部分进汽度/e-11111喷嘴高度/Inm0.0910.1090.1410.1890.852喷嘴出口实际比焓降/hkJ/kg3081.482984.72874.62779.242420.221动叶进口汽流角Qo85.10468.3680.661-78.27动叶进口相对速度/w1m/s78.

20、87995.788.895.8115.5动叶动能/5h,kJ/kg3.1114.583.444.606.67动叶前滞止比焓/h10kJ/kg3084.5912989.32878.52783.842426.89动叶前滞止压力/P10MPa0.6520.450.2740.170.017动叶理想比焓降仏hbkJ/kg53.844.0558.7661.464129.09动叶滞止比焓降/Ahb0kJ/kg56.91159.0862.666.06135.76动叶出口理想汽流速度/w2tm/s337.375343.5353.8363.48521.08动叶出口实际汽流速度/w2m/s316.45319.453

21、28.03338.03488.7动叶损失/5hkJ/kg6.8387.248.38.9116.3动叶后压力/P2MPa0.5230.370.20.13100.006动叶后比容m3/kg0.4860.620.991.3821.119动叶后比焓/h2kJ/kg3024.52942.82824.142726.682307.438动叶出口面积/Abm20.1600.200.2760.373.83盖度仏mm33333动叶高度/lbbm0.0940.1120.1440.1920.855动叶出汽角o16.39517.0917.7517.533.543动叶出口绝对速度/c2m/s89.34389.28101.

22、592270.135绝对速度方向角/a2o88.71988.986.3885.2989.557余速损失kJ/kg3.9913.9815.15.136.48轮周效率比焓降仏hu（无限长叶片）kJ/kg93.59193.8898.4110.25155.57级消耗的理想能量/E0kJ/kg103.6105.02103.2122.9213轮周效率/nu%9.3389.399289.773单位质量蒸汽轮周功/WkJ/kg93.7949595.6111.2115.578轮周效率/nu%90.0490.292.790.572.9两种轮周效率误差仏nu%0.30.960.80.890.01叶高损失/哲kJ/kg1.6461.0330.810.6980.292轮周有效比焓降仏hukJ/kg91.44692.8544.59109.5155.286轮周效率/%89.1488.4191.6589.0972.78级效率/叫%86.078588.1389.1172.61级内功率/P.sikW9293.99361.019079.410741.613733.6参考文献【1】冯慧雯汽轮机课程设计参考资料中国电力出版社，1998.【2】王乃宁汽轮机热力设计水利电力出版社，1987