华北电力大学汽轮机课程设计市公开课一等奖省赛课微课金奖

汽轮机课程设计

一、课程设计目标与要求1．目标：系统地总结、巩固并应用《汽轮机原理》课程中已学过理论知识，经过课程设计重点掌握汽轮机热力设计方法、步骤。2．汽轮机热力设计任务：按照给定设计条件，选择一些参数如平均反动度，速比，确定流通部分几何参数，包含级平均直径，叶型，叶高，几何角,力争取得较高相对内效率。就汽轮机课程设计而言其，任务通常是指各级几何尺寸确实定及级效率和内功率计算。华北电力大学汽轮机课程设计课件第1页第1页3．课程设计主要内容与设计程序(1)分析并确定汽轮机热力设计基本参数：汽轮机容量、进汽参数、转速、排汽压力或循环水温度、回热加热级数及给水温度、供热汽轮机供汽压力等。(2)分析并选择汽轮机型式、配汽机构型式、通流部分形状及相关参数。(3)确定汽轮机近似热力过程线和标准性热力系统，进行汽耗量与热经济性初步计算。(4)依据汽轮机运行特征、经济要求及结构强度等原因，比较和确定调整级型式、比焓降、叶型及尺寸等。(5)依据流通部分形状和回热抽汽压力要求，确定压力级级数，并进行各级比焓降分配。(6)对各级进行详细热力计算，求出各级流通部分几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机实际热力过程线。(7)依据各级热力计算结果，修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程线要求。(8)依据需要修正热力计算结果。(9)绘制流通部分及纵剖面图。华北电力大学汽轮机课程设计课件第2页第2页设计流程初拟整机过程线初估进汽流量调整级计算假设⊿hηiΩm

dm压力级焓降分配假设Xa

dmα

等⊿h

回热系统初算假设：

端差等焓升

压力级详细计算整机校核过程线

速度三角形绘制通流部分剖面图编写设计说明书调整局部参数调整华北电力大学汽轮机课程设计课件第3页第3页注意问题所设计汽轮机应满足以下要求：（1）运行时含有较高经济性。（2）不一样工况下工作时都有高可靠性。（3)）在满足经济性和可靠性要求同时，还应考虑到汽轮机结构紧凑、系统简单、布局合理、成本低廉、安装与维修方便以及零部件通用化、系列标准化等原因。

华北电力大学汽轮机课程设计课件第4页第4页经过设计对整个汽轮机结构作深入了解，明确主要部件在整个机组中作用、位置及相互关系。经过设计了解并掌握我国当前技术政策和国家标准、设计资料等。因为课程设计题目靠近实际，与当前国民经济要求相适应，因而要求设计者含有高度责任感，严厉认真。应做到选择及计算数据准确、合理、绘图规范，清楚美观。华北电力大学汽轮机课程设计课件第5页第5页二、课程设计题目机组型号：B25-8.83/0.981

机组型式：多级冲动式背压汽轮机

新汽压力：Po=8.83Mpa(90ata)

新汽温度：to=535℃

排汽压力：Pc=0.981Mpa(10ata)

额定功率：Pel=25000KW

转速：n=3000rpm华北电力大学汽轮机课程设计课件第6页第6页三、课程设计内容与步骤设计工况下热力计算热力设计计算数据汇总整机相对内效率核实及修正绘制汽轮机通流部分图华北电力大学汽轮机课程设计课件第7页第7页（一）设计工况下热力计算1．确定机组配汽方式（采取喷嘴配汽）2．调整级选型（采取单列级）3．主要参数确定⑴已知设计参数Po=8.83Mpa，to=535℃，Pc=0.981Mpa，Pel=25000KW，n=3000rpm⑵选取设计参数

①设计功率普通凝汽式机组有统一系列标准，而背压机组在国内当前尚无统一系列标准。可取：设计功率=经济功率=额定功率。

②汽轮机相对内效率ηri选取某一ηri值，待各级详细计算后与所得ηri'进行比较，直到符合要求为止。取ηri=80.5%

③机械效率：取ηm=99%④发电效率：取ηg=97%⑤给水回热系统及参数：采取两级加热器,一级除氧器。华北电力大学汽轮机课程设计课件第8页第8页

图1给定题目标回热加热系统图华北电力大学汽轮机课程设计课件第9页第9页4．近似（全机）热力过程线确定确定方法“见课程设计参考资料”P37页（1）进汽机构节流损失ΔPo

阀门全开时，ΔPo=(0.03~0.05)Po，通常取调整级喷嘴前Po'=0.95Po（2）排汽管中压力损失ΔPc：对于本机,认为Pc'=Pc，即ΔPc=0（3）末级余速损失δhc2：本机取C2=70m/s（4）调整级效率调整级效率较低，而中间级效率较高。假定调整级ηri=70%而调整级后压力Pa=5.88Mpa，作为初拟热力过程线参数。可采取分段确定热力过程线。（后边压力级数分配用）华北电力大学汽轮机课程设计课件第10页第10页5．汽轮机总进汽量初步估算

ΔD是考虑门杆漏汽及前轴封漏汽蒸汽量，（t/h）ΔD=ΔDl+ΔDv给定前轴封漏汽ΔDl=3.8t/h，门杆漏汽ΔDv=1.2t/h；华北电力大学汽轮机课程设计课件第11页第11页6．调整级详细热力计算

共（1）~（34）项内容画出调整级热力过程线和动叶进出口速度三角形华北电力大学汽轮机课程设计课件第12页第12页7．压力级比焓降分配及级数确定（1）第一压力级平均直径dmI确实定（检验ln）（2）末级平均直径确实定（给定dmz=1019.5mm）（3）确定压力级平均直径改变（4）压力级平均直径dm（平均）将BD线等分为m等分，取1、2、3……m-1点。为了减小误差，提议>6。从图中量出割断长度，求出平均直径。dm（平均）=（AB+（1-1）+（2-2）+……+CD）/（m+1）*k，式中k为百分比尺。华北电力大学汽轮机课程设计课件第13页第13页（5）压力级平均比焓降Δht（平均）选取平均速比Xa（平均）=0.4367，则Δht（平均）=0.5*（π*dm（平均）*n/60/Xa（平均））^2（6）压力级级数确实定Z

Z=(1+α)*Δht(p)/Δht（平均）式中Δht(p)--压力级理想比焓降，α为重热系数，本机α=0.05，将Z取整。（7）各级平均直径求取求取压力级级数后，再将上图中BD线段重新分为(Z-1)等分，在原确定平均直径改变曲线上，求出各级平均直径。华北电力大学汽轮机课程设计课件第14页第14页焓降分配华北电力大学汽轮机课程设计课件第15页第15页（8）各级比焓降分配依据求出各级平均直径，选取对应速比，求出各级理想比焓降ΔhtΔht=0.5*(π*dm*n/60/Xa)2为了便于比较和修正,普通以表格方式列出见表“见课程设计参考资料”P57页，表2-16华北电力大学汽轮机课程设计课件第16页第16页（9）各级比焓降修正在确定热力过程线上逐层作出各级理想比焓降Δht，计算Δh。

Δh=(1+α)*Δht(p)-ΣΔht假如Δh较大时可平均分配给各级，很小时能够加在末一、二级上。（10）检验各抽汽点压力值，是否符合要求，其误差应小于2%，假如相差太大，应适当调整各级比焓降。（11）最终按照各级dm和Δht求出对应各级速比Xa。注意末级计算，应待末二级详算后，依据末二级后压力与排汽压力来确定Δhtz和Xaz。华北电力大学汽轮机课程设计课件第17页第17页8．压力级详细热力计算

共（1）~（46）项内容每个级都要算，依据热力过程线确定状态点华北电力大学汽轮机课程设计课件第18页第18页（二）热力计算数据汇总

提议按照步骤逐项列表形成各级数据汇总表，“见课程设计参考资料”P142页附表1-8”1．在数据汇总表后计算整机内功率Pi

Pi=ΣPis

2．机组各级有效比焓降之和ΣΔhi华北电力大学汽轮机课程设计课件第19页第19页（三）整机相对内效率核实及修正1．整机相对内效率核实 （1）计算效率ηri"ηri"=ΣΔhi/(Δhtmac)（2）计算误差Δηri（与初选值比较）Δηri=ηri-ηri"华北电力大学汽轮机课程设计课件第20页第20页2．修正方法（1）假如Δηri＜1%认为计算结果满足要求，无须修正（2）假如Δηri＞3%应按照ηri'重新作热力计算（3）假如1%＜Δηri＜3%，只需进行通流尺寸修正，华北电力大学汽轮机课程设计课件第21页第21页修正方法以下①总进汽量修正：

3.6*PelDo1=─────────────*m+ΔD

(Δhtmac)'*ηri'ηgηm

②调整级修正Dg1=Do1-ΔDvK=Dg1/Dg则An1=K*An，ln1=K*ln，Ab1=K*Ab，lb1=K*lb③压力级修正认为前轴封漏汽量及回热抽汽量均与总进汽量成正比。所以，各压力级An、Ab、ln和lb均以修正系数K修正。在热力计算数据汇总表中，应增加上述修正后值。④内功率修正Pi1=K*Pi3．计算轴端功率PePe=Pi1*ηm发电机功率PelPel=Pe*ηg华北电力大学汽轮机课程设计课件第22页第22页（四）绘制汽轮机通流部分图

能够参考同类型机组，但应依据以上计算出通流部分尺寸（包含dm、ln、lb等）绘制。华北电力大学汽轮机课程设计课件第23页第23页华北电力大学汽轮机课程设计课件第24页第24页提交材料—设计说明书设计说明书编写要求1．设计说明书包含上述1到3项全部内容。其中调整级和第一压力级，要写出详细计算步骤和列表，其它各级只要列出数据计算汇总表即可。2．画出汽轮机通流图（只画进汽部分）。3．将各级动叶出口速度三角形，按照一定百分比画在同一张图上。.4．画出调整级和第一压力级详细热力过程线，并标出各个参数。5．画出整机热力过程线。6．此次设计总结。7．列出参考文件，参考资料。华北电力大学汽轮机课程设计课件第25页第25页参考文件

[1]沈士一，庄贺庆，康松，庞立云.汽轮机原理.水利电力出版社，1992[2]冯慧雯主编，汽轮机课程设计参考资料.水利电力出版