17MW凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)名目

第一章17MW凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書(2)

其次章多級(jí)汽輪機(jī)熱力計(jì)算(3)

第三章通流部分選型及熱力計(jì)算(12)

第四章壓力級(jí)的計(jì)算(19)

第五章整機(jī)校核(27)

第一章17MW凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書

1.1設(shè)計(jì)題目：17MW凝汽式汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)

1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容

依據(jù)給定條件完成汽輪機(jī)各級(jí)尺寸的確定及級(jí)效率和內(nèi)功率的計(jì)算。在保證運(yùn)行平安的基礎(chǔ)上，力求達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、布置合理、使用經(jīng)濟(jì)性高。

汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

1.確定汽輪機(jī)型式及配汽方式；

2.擬定熱力過程及原則性熱力系統(tǒng)，進(jìn)行汽耗量于熱經(jīng)濟(jì)性的初步計(jì)算；

3.確定調(diào)整級(jí)型式、比焓降、葉型及尺寸等；

4.確定壓力級(jí)級(jí)數(shù)，進(jìn)行比焓降安排；

5.各級(jí)具體熱力計(jì)算，確定各級(jí)通流部分的幾何尺寸、相對(duì)內(nèi)效率、內(nèi)功率與整機(jī)實(shí)

際熱力過程曲線；

6.整機(jī)校核，匯總計(jì)算表格。

1.3設(shè)計(jì)原始資料

額定功率：13MW

設(shè)計(jì)功率：10.4MW

新汽壓力：3.43MP

a

新汽溫度：435℃

排汽壓力：0.0055MP

a

冷卻水溫：22℃

機(jī)組轉(zhuǎn)速：3000r/min

回?zé)岢槠?jí)數(shù)：3

給水溫度：160℃

1.4設(shè)計(jì)要求

1.嚴(yán)格遵守作息時(shí)間，在規(guī)定地點(diǎn)仔細(xì)完成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)共計(jì)兩周；

2.完成設(shè)計(jì)說明書一份，要求過程完整，數(shù)據(jù)精確?????；

3.完成通流部分縱剖面圖一張（A0圖）

4.計(jì)算結(jié)果以表格匯總。

其次章多極汽輪機(jī)熱力計(jì)算

2.1近似熱力過程曲線的擬定

一、進(jìn)排汽機(jī)構(gòu)及連接管道的各項(xiàng)損失

蒸汽流過個(gè)閥門及連接管道時(shí)，會(huì)產(chǎn)生節(jié)流損失和壓力損失。表2-1列出了這些損失通常選取范圍。

表2-1汽輪機(jī)各閥門及連接管道中節(jié)流損失和壓力估取范圍

損失名稱

符號(hào)

估算范圍

主汽管和調(diào)整閥節(jié)流損失

0p?△P=（0.03～0.05）0p

排汽管中壓力損失

cp?△P=（0.02～0.06）cp

回?zé)岢槠苤袎毫p失

ep?△P=（0.04～0.08）ep

圖2-1進(jìn)排汽機(jī)構(gòu)損失的熱力過程曲線

(Δhtmac

)＇

t0P0＇

Δhtmac

ΔP0

Δhimac

ΔPc

0＇

s

hP0

Pc

Pc

＇

二、汽輪機(jī)近似熱力過程曲線的擬定

依據(jù)閱歷，對(duì)一般非中間再熱凝汽式汽輪機(jī)可近似地按圖

2-2所示方法擬定近似熱力

過程曲線。

由已知的新汽參數(shù)p0、t0，可得汽輪機(jī)進(jìn)汽狀態(tài)點(diǎn)0，并查得初比焓h0=3304.2kg/kg。由前所得，設(shè)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失ΔP0=0.04P0=0.1372MPa得到調(diào)整級(jí)前壓力P0＇=P0-ΔP0=3.3MPa，并確定調(diào)整級(jí)前蒸汽狀態(tài)點(diǎn)1。過1點(diǎn)作等比熵線向下交于Px線于2點(diǎn)，查得h2t=2128kj/kg，整機(jī)的抱負(fù)比焓降()'

023304.221202484.2

mactthhh?=-=-=3304.2-2130=1176kj/kg。由上估量進(jìn)汽量后得到的相對(duì)內(nèi)效率ηri=82.4%，有效比焓降Δhtmac=（Δhtmac）＇ηri=1174.2×

0.824=969kj/kg，排汽比焓03304.2986.3282317.872maczthhh=-?=-=3304.2-967.5=2335.2kj/kg，在h-s圖上得排

汽點(diǎn)Z。用直線連接1、Z兩點(diǎn)，在中間'3點(diǎn)處沿等壓線下移12～15kj/kg得3點(diǎn)，用光滑連接1、3、Z點(diǎn)，得該機(jī)設(shè)計(jì)工況下的近似熱力過程曲線，如圖2-2所示。

圖2-212MW凝汽式汽輪機(jī)近似熱力過程曲線

h2t=2128kj/kg

3

3＇

2t

z

435℃

1176kj/kg

969.0kj/kg

h0=3304.2kJ/kg

21～25kj/kg

3.43Mpa

3.3Mpa0.0055Mp

hz=2335.2j/kg

2.2汽輪機(jī)總進(jìn)汽量的初步估算

一般凝汽式汽輪機(jī)的總蒸汽流量0D可由下式估算：

()DmhPDm

g

ri

mact

e

?+?=

η

ηη'06.3

式中eP———汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)功率，KW；()

'

macth?——通流部分的抱負(fù)比焓降，Kj/kg；

riη———汽輪機(jī)通流部分相對(duì)內(nèi)效率的初步估算值；

gη———機(jī)組的發(fā)電機(jī)效率；

mη———機(jī)組的機(jī)械效率；

?D———考慮閥桿漏氣和前軸封漏汽及保證在處參數(shù)下降或背壓上升時(shí)仍能發(fā)

出設(shè)計(jì)功率的蒸汽余量，通常取=3%左右，t/h

m————考慮回?zé)岢槠疬M(jìn)汽量增大的系數(shù)，它與回?zé)峒?jí)數(shù)、給水溫度、汽

輪機(jī)容量及參數(shù)有關(guān)，通常取m=1.08～1.25，

設(shè)m=1.15ΔD=1.5t/hmη=0.99gη=0.97則

0D=3600*10.4*1.15/（1176*0.824*0.99*0.97）+1.5=47.7

蒸汽量?D包括前軸封漏汽量?Dl=1.00t/h?Dej=0.5t/h?D/D0=3%。

調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)式，要考慮到調(diào)整抽汽工況及純凝汽工況。般高壓部分的進(jìn)汽量及幾何尺寸以調(diào)整抽汽工況作為設(shè)計(jì)工況進(jìn)行計(jì)算，低壓部分的進(jìn)汽量及幾何下以純凝汽工況作為設(shè)計(jì)工況進(jìn)行計(jì)算。

2.3回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡初步計(jì)算

汽輪機(jī)進(jìn)汽量估算及汽輪機(jī)近似熱力過程曲線擬定以后，就可進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算。

一、回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定1.除氧器的工作壓力

給水溫度fwt和回?zé)峒?jí)數(shù)fwz確定之后，應(yīng)依據(jù)機(jī)組的初參數(shù)和容量確定除氧器的工作壓力。除氧器的工作壓力與除氧效果關(guān)系不大，一般依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和有用條件來確定。通常在中低參數(shù)機(jī)組中采納大氣式除氧器。大氣式除氧器的工作壓力一般選擇略高于大氣壓力即0.118MP，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度=104.25℃?？紤]到非調(diào)整抽汽隨負(fù)荷變化的特點(diǎn)，為了維持全部工況下除氧器定壓運(yùn)行，供應(yīng)除氧器的回?zé)岢槠麎毫σ话惚瘸跗鞴ぷ鲏毫Ω?.2～0.3MPa，本機(jī)采納70%負(fù)荷以下時(shí)除氧器與H2高壓加熱器共汽源的運(yùn)行方式，

故除氧器工作壓力高出0.024MPa。同樣方法可選取各低壓加熱器的出口水溫（見表2-2）

2.抽汽管中壓力損失ep?

在進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)時(shí)，要求ep?不超過抽汽壓力的10%，通常取ep?=（0.04～0.08）ep，級(jí)間抽汽時(shí)取較大值，高中壓排汽時(shí)取較小值。

3.表面式加熱器出口傳熱端差δt

由于金屬表面的傳熱阻力，表面式加熱器的給水出口水溫2wt與回?zé)岢槠诩訜崞髦心鄣娘柡退疁?et間存在溫差δt='et-2wt稱為加熱器的出口端差，又稱上端差，經(jīng)濟(jì)上合理的端差需通過綜合的技術(shù)比較確定。一般無蒸汽冷卻段的加熱器取δt=3～6℃

4.回?zé)岢槠麎毫Φ拇_定

在確定了給水溫度fwt、回?zé)岢槠?jí)數(shù)fwz、上端差δt和抽汽管道壓損ep?等參數(shù)后，可以依據(jù)除氧器的工作壓力，確定除氧器前的低壓加熱器數(shù)和除氧器后的高壓加熱器數(shù)，同時(shí)確定各級(jí)加熱器的比焓升wh?或溫升wt?。這樣，各級(jí)加熱器的給水出口水溫2wt也就

確定了。依據(jù)上端差δt可確定各級(jí)加熱器內(nèi)的疏水溫度'et，即'

et=2wt+δt。從水和水蒸氣

熱力性質(zhì)圖表中可查得'et所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力-----個(gè)加熱器的工作壓力'ep?？紤]回?zé)岢槠苤械膲毫p失，可求出汽輪機(jī)得抽汽壓力ep，即ep='ep+ep?。在汽輪機(jī)近似熱力過程

曲線中分別找出個(gè)抽汽點(diǎn)得比焓值eh，并將上述參數(shù)列成表格如下：

表2-225MW凝汽式汽輪機(jī)即熱汽水參數(shù)

加熱器號(hào)

抽汽壓力

ep（MPa）抽汽比焓

eh

（Kj/kg

）

抽汽管壓損

e

e

pp?（%

）加熱器工作壓力

'

e

p（MPa

）飽和水溫度

'e

t℃

飽和水比焓'eh

（Kj/kg）

出口端差δt℃

給

水出口水溫2wt

℃

給水出口比焓

2wh

（Kj/kg）

1H0.761129858

0.70029

165697.395160675.62dH

0.1422709.5170.118104.254370104.25

437

2H

0.0322

2530

8

0.02969

68.875

284.64

3

71.375297.20

二、各級(jí)加熱器回?zé)岢槠坑?jì)算1.1H高壓加熱器其給水量為

Dfw=D0-ΔDl+ΔDej=47.7-1.0+0.5=48.27t/h

式中ΔDl———高壓端軸封漏汽量，t/h；

ΔDl1———漏人H2高壓加熱器的軸封漏汽量，t/h；

ΔDej———射汽漏汽器耗汽量，t/h。

該級(jí)回?zé)岢槠繛椋?/p>

21'11()()fwwweleeh

DhhDhhη-?=

-=48.27(675.62437)

6.24

(2985697.39)82.4%-=-t/h

2.dH（除氧器）除氧器為混合式加熱器，其平衡圖見圖2-3。

圖2-3加熱器熱平衡圖

（a）H1加熱器（b）除氧器

分別列出除氧器的熱平衡方程是與質(zhì)量平衡式：

''

11()ededellecwwfwed

DhDDhDhDh?+?+?+=1cwledelfwDDDDD+?+?+?=

解得：edD?=1.63t/hcwD=39.63t/h

ΔDel

hel

ΔDd

hed

hed＇

hw1

hw2

Dfw

hel＇

Dcw

hw1

hel＇

(a)（b）

3.2H低壓加熱器

其凝聚水進(jìn)口水溫

tw1與凝汽器壓力及流經(jīng)抽汽冷卻器的溫升有關(guān)。當(dāng)凝汽器壓力

Pc=0.005MPa時(shí)，對(duì)應(yīng)的凝聚水飽和溫度tc=32.879℃,

凝聚水流經(jīng)抽汽冷卻器的溫升可依據(jù)冷卻器的熱平衡式求得。

2H低壓加熱器凝聚水進(jìn)口水溫

tw1=32.879+3=35.879℃，對(duì)應(yīng)的比焓升值

hw1=150.671kj/kg。

2H低壓加熱器的計(jì)算抽汽量為：21'22()37.12(437150.67)

45.095()(2709.5437)0.98

cwwweehDhhDehhη-?-?=

==--?

t/h

2.4流經(jīng)汽輪機(jī)各級(jí)機(jī)組的蒸汽兩級(jí)及其內(nèi)功率計(jì)算

調(diào)整級(jí)：

D0=47.7t/h

Pi0=D0(h0-h2)/3.6=47.7×（3304.2－3089.2）/3.6=2848.75kw

（調(diào)整級(jí)后壓力為1.226Mpa，h2=3089.2.1kj/kg）

第一級(jí)組：

D1=D0-ΔDl=47.7-1.0=46.7t/h

Pi1=D1（hl-he1）/3.6=46.7×（3089.2－2985）/3.6=1351kw

其次級(jí)組：

D2=D1-ΔDel=46.7-6.24=40.46t/h

Pi2=D2（he1-hed）/3.6=40.46×（2985－2709.5）/3.6=3086kw

第三級(jí)組：

D3=D2-ΔDed=40.46-1.63=38.83t/h

Pi3=D3（hed-h2）/3.6=38.83×（2709.5－2530）/3.6=1936.1kw

第四級(jí)組：

D4=D3-ΔDe3=38.83-4.77=33.73t/h

Pi4=D4（h2-hz）/3.6=33.73×（2530－2335.2）/3.6=1825.2kw

整機(jī)內(nèi)功率：

Pi=ΣPi=2848.75+1351+3086+1936.1+1825.2=11046kw

2.5計(jì)算汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械損失

ΔPm=Pi(1-ηm)=11046×(1-0.99)=110.5kw

軸端功率

Pa=Pi-ΔPm=11046-110.5=10936kw

發(fā)電機(jī)功率

Pe=Paηg=10936×0.97=10608kw

校核

（10608-10400）/10400×100%=2.0%

符合設(shè)計(jì)工況Pe=13600kw的要求，原估量的蒸汽量D0正確。汽耗率：

301047700

4.58

10400e

DdP?==

=4.58t/h不抽汽時(shí)(回?zé)岢槠y停用)估量汽耗率：

3

00010()3.6

zmm

DdDhhPη?'=--?=3.785t/h

汽輪機(jī)裝置汽耗率：

0()fwqdhh=-=4.58×（3304.2－675.62）=12038.89KJ/(kw.h)

汽輪機(jī)裝置的肯定電效率：

3600

100%elq

η=

?=3600/12038.89=29.9%

計(jì)算結(jié)果列于表2-3

表2-325MW凝汽式汽輪機(jī)熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)

基本數(shù)據(jù)

0.0055

32.879

35.879

6.27

1.18

汽輪機(jī)裝置的熱力特性數(shù)據(jù)

3.785

160

675.62

12038.8929.9

Mpa

℃℃

Mpa

Mpa

kg/kWh

℃

KJ/kg

kg/kWh℅pc′

/pctctejpfp

pcp

d′

tfw

hfw

q

ηel

汽輪機(jī)背壓凝汽器出口水溫抽汽冷卻器出口水溫給水泵壓頭凝聚水泵壓頭不抽氣時(shí)汽耗率

給水溫度

給水比焓

熱耗率

肯定電效率

0.52302.747.71.037.38110.5

1093697

10608

47.7

4.58

t/hKJ/kgt/ht/ht/hkWkW℅kW

t/h

kg/kWh

ΔDel

Δhel

D0

ΔDlDeΔPm

Pa

ηg

Pe

D0

d

射汽抽汽器汽耗量射汽抽汽器比焓降汽輪機(jī)總進(jìn)汽量前軸封漏氣量

流入凝汽器蒸汽量機(jī)械損失連軸器端功率

發(fā)電機(jī)效率

發(fā)電機(jī)端功率汽輪機(jī)總進(jìn)汽量汽耗率

3.43435

3304.2

3000

22

2335.22128.2

117696982.4

11046.0

Mpa℃KJ/kgt/min℃KJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kg℅kWP0t0

h0ntcl

hzh2tΔhtmacΔhtmacηripi汽輪機(jī)初壓

汽輪機(jī)初溫

汽輪機(jī)初比焓

工作轉(zhuǎn)速

冷卻水溫

排氣比焓

等比熵排氣比焓抱負(fù)比焓降

有效比焓降

汽輪機(jī)內(nèi)效率

汽輪機(jī)內(nèi)功率

熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)

H2

0.0322

2530

0.0297

68.875

284.64

2245.36

39.63

35.879

150.67

3

71.375

297.2

146.53

5.095

0.66

0.15

0.72

Hd0.1422709.50.118104.25437

2272.5

39.63

71.375

291020

104.25

437

139.80

1.63

0.111

1.63

H1

0.761

2985

0.7

165

697.39

2287.61

48.27

104.25

437

5

160

675.62

238.62

6.24

6.24

加熱器MpaKJ/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′

Δhe

Dw

tw1

hw1

δt

tw2

hw2

Δhw

ΔDel′

ΔDl′

ΔDe(i1)′

ΔDel

抽汽壓力

抽汽比焓

加熱器壓力

pe′下飽和水溫

pe′下飽和水比焓

1kJ蒸汽的放熱量

被加熱的凝聚水量

加熱器進(jìn)口水溫

加熱器進(jìn)口水比焓

加熱器出口端茶

出口水溫

出口水比焓

給水比焓增

計(jì)算抽氣量

前軸封回收相當(dāng)量

上級(jí)加熱器疏水相當(dāng)量

實(shí)際抽氣量

加熱抽汽

凝聚給水

凝聚給水

抽氣量

第三章通流部分選型及熱力計(jì)算

3.1通流部分選型

一、排汽口數(shù)和末級(jí)葉片

凝汽式汽輪機(jī)得汽缸數(shù)和排氣口數(shù)是依據(jù)其功率和單排汽口凝汽式汽輪機(jī)得極限功率確定得。但汽輪機(jī)的功率大于單排汽口凝汽式汽輪機(jī)的極限功率時(shí)，需要采納多缸和多排汽口，但很少采納五個(gè)以上汽缸的。

當(dāng)轉(zhuǎn)速和初終參數(shù)肯定時(shí)，排汽口數(shù)主要取決于末級(jí)通道的排汽面積。末級(jí)通道的排汽面積需結(jié)合末級(jí)長葉片特性、材料強(qiáng)度、汽輪機(jī)背壓、末級(jí)余速損失大小及制造成本等因素，進(jìn)行綜合比較后確定。通?？砂聪率焦浪闩牌娣e：

c

el

zbppA3162

=0.192m

式中elp————機(jī)組電功率，KW；cp————汽輪機(jī)排汽壓力，KPa。

二、配汽方式和調(diào)整級(jí)選型

電站用汽輪機(jī)的配汽方式有稱調(diào)整方式，與機(jī)組的運(yùn)行要求親密相關(guān)。通常有噴嘴配汽、節(jié)流配汽、變壓配汽及旁通配汽四種方式。我國絕大多數(shù)采納噴嘴配汽方式。采納噴嘴配汽的汽輪機(jī)，其蒸汽流量的轉(zhuǎn)變主要是通過轉(zhuǎn)變第一級(jí)組的工作面積來實(shí)現(xiàn)的，所以該機(jī)的第一級(jí)又稱調(diào)整級(jí)。調(diào)整級(jí)各噴嘴組的通道面積及通過其內(nèi)的蒸汽流量是不肯定相同的。調(diào)整級(jí)型式與參數(shù)的選擇在設(shè)計(jì)中是相當(dāng)重要的，與汽輪機(jī)的容量大小、運(yùn)行方式等因素有關(guān)。

1．調(diào)整級(jí)選型

由于雙列級(jí)能擔(dān)當(dāng)較大的抱負(fù)比焓降，一般約為160～500Kj/kg；但它的級(jí)效率幾整機(jī)效率較底，在工況變動(dòng)時(shí)其級(jí)效率變化較單級(jí)小；采納雙列級(jí)的汽輪機(jī)級(jí)數(shù)較少，結(jié)構(gòu)緊湊，由于其調(diào)整級(jí)后的蒸汽壓力與溫度下降較多，所以除調(diào)整級(jí)汽室及噴嘴組等部件需較好的材料外，汽缸與轉(zhuǎn)子的材料等級(jí)可適當(dāng)降低，從而降低機(jī)組造價(jià)，提高機(jī)組運(yùn)行的牢靠性。故選用雙列調(diào)整級(jí)。

2．調(diào)整級(jí)熱力參數(shù)的選擇

（1）抱負(fù)比焓降的選擇

目前國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)整級(jí)抱負(fù)比焓降選取范圍如前所述：雙列級(jí)約為160～500Kj/kg。故選調(diào)整級(jí)比焓降為300Kj/kg。

（2）調(diào)整級(jí)速度比aaxuc=的選擇

為了保證調(diào)整級(jí)的級(jí)效率，應(yīng)當(dāng)選取適當(dāng)?shù)乃俣缺?，它與所選擇的調(diào)整級(jí)型式有關(guān)。通常雙列級(jí)速度比的選擇范圍為ax=0.22～0.28。故選ax=0.24.

（3）調(diào)整級(jí)反動(dòng)度的選擇

為提高調(diào)整級(jí)的級(jí)效率，一般調(diào)整級(jí)都帶有肯定的反動(dòng)度。由于調(diào)整級(jí)為部分進(jìn)汽級(jí)，為了削減漏汽損失反動(dòng)度不相宜選的過大。雙列調(diào)整級(jí)各列葉柵反動(dòng)度之和mΩ不超過13%～20%。故選取mΩ=18%。

3、調(diào)整級(jí)幾何參數(shù)的選擇（1）調(diào)整級(jí)平均直徑的選擇

選擇調(diào)整級(jí)平均直徑是通常要考慮制造工藝調(diào)整級(jí)葉片的高度以及第一壓力級(jí)的平均直徑。一般在下列范圍內(nèi)選?。褐械蛪浩啓C(jī)（套裝葉輪）取md=1000～1200mm。故選md=1100mm。

（2）調(diào)整級(jí)葉型及其幾何特性

調(diào)整級(jí)的葉型，尤其是雙列調(diào)整級(jí)的葉型，通常是成組套裝選擇使用的。國產(chǎn)汽輪機(jī)調(diào)整級(jí)最常用的葉型組合為蘇字葉型。故可選擇如表3-1的葉型：

表3-1雙列調(diào)整級(jí)的葉型

名稱噴嘴第一列動(dòng)葉

導(dǎo)葉其次列動(dòng)葉葉片型線

32TC-1A

40TP-0A

20TP-2A

30TP-4A

（4）汽流出口角1α和2β的選擇

噴嘴與動(dòng)葉汽流出口角1α和2β對(duì)葉柵的通流力量作功大小及效率凹凸有較大的影響。打算葉柵出口角大小的最主要因素是相對(duì)節(jié)距和安裝角，噴嘴與動(dòng)葉有一確定的出口角，往往需要通過對(duì)葉片數(shù)及相對(duì)節(jié)距的試湊來滿意1α和2β的要求。

3.2調(diào)整級(jí)具體熱力計(jì)算

1.第一列噴嘴的計(jì)算

（1）第一列噴嘴出口汽流出口速度及噴嘴損失

第一列噴嘴中抱負(fù)比焓降(1)(1nmthh?=-Ω?=-?=（1－0.2）×280＝224kj/kg

初速動(dòng)能2

002000

cch?=

=kj/kg

式中0c——————進(jìn)入噴嘴的蒸汽初速，m/s

滯止抱負(fù)比焓降*

0n

nchhh?=?+?=224kj/kg第一列噴嘴出口汽流抱負(fù)速度*

144.7244.72224669.3tn

ch=?==m/s第一列噴嘴出口汽流實(shí)際速度11tcc?==0.97×669.3=649.2m/s第一列噴嘴損失2*

(1)nn

h

hξ

??=-?=(1-0.972

)×224=13.24kj/kg式中?——————噴嘴速度系數(shù)

(2)第一列噴嘴出口面積

4113.25

100.171000034.70.97669.3

ntGAcνμ=

?=??=?(3)第一列噴嘴出口高度

231.1710

13.8sin2138.14sin14.5

nno

nnAlzta?===??=16.05mm

2.第一列動(dòng)葉的計(jì)算

第一列動(dòng)葉中抱負(fù)比焓降bmthh?=Ω?=0.18×280=50.4kj/kg第一列動(dòng)葉進(jìn)口汽流方向

01

10

1110

11sin617.88sin14tantan19.29cos617.88cos14172.7cacauβ--===--=19.6°11003000

172.760

60

mdn

uππ??=

=

=m/s

第一列動(dòng)葉進(jìn)口汽流速度0

1110

1sin649.2sin14.5485.1sinsin19.6cawβ===m/s第一列動(dòng)葉進(jìn)口速度動(dòng)能22112000485.12000117.66whw?===kj/kg

第一列動(dòng)葉滯止比焓降*

1b

bwhhh?=?+?=50.4+117.66=168.06kj/kg第一列動(dòng)葉出口汽流抱負(fù)速度*

244.7244.72168.06579.74tb

wh=?==m/s第一列動(dòng)葉出口汽流實(shí)際速度220.925515.12476.48twwφ==?=0.92×

579.74=533.36m/s

式中φ——————?jiǎng)尤~速度系數(shù)，取φ=0.92第一列動(dòng)葉出口肯定速度之方向

34.7×1000.25×π×1100×

649.2×sin14.5°649.2×cos14.5—172.7

01

1

02220

22sin533.36sin16.6tantan21.4533.36cos16.6172.7

wwconuβαβ--===--0

2220

2sin533.36sin16.6417.2sinsin21.4

wcaβ===m/s第一列動(dòng)葉損失2*

2(1)(10.92)16124.72bbhhξφ?=-?=-?=168.06=25.8kj/kg余速損失2

2

22417.287.020002000

cch?=

==kj/kg動(dòng)葉一般采納減縮通道,其通道出口面積bA的計(jì)算方法與噴嘴相同

442213.250.2

101051.20.97533.36

bGvAwbυ?=

?=?=?2cm式中G——————通過動(dòng)葉的蒸汽流量,通常取噴嘴中流量值,而將葉頂漏汽作為葉頂漏

汽損失予以考慮第一列動(dòng)葉高度bl

2

251.861019.8sin0.273.141000sin18bbbAledπβ?===??=17.3mm3.導(dǎo)葉的熱力計(jì)算

（1）導(dǎo)葉汽流出口速度及噴嘴損失

導(dǎo)葉中抱負(fù)比焓降0.0nmthh?=Ω?=?=0.01

×280=2.8kj/kg滯止抱負(fù)比焓降*

0n

nchhh?=?+?=2.8+87=89.8kj/kg導(dǎo)葉出口汽流抱負(fù)速度*

144.7244.7263.13355.32tnch=?=?=√89.8=423.78m/s

導(dǎo)葉出口汽流實(shí)際速度11tcc?==0.94×423.78=398.35m/s導(dǎo)葉損失2*

(1)nn

h

hξ

??=-?=(1-0.942

)×89.8=10.45kj/kg式中?——————噴嘴速度系數(shù)

(2)導(dǎo)葉出口面積441113.250.21

101067.690.97423.78

tnntGvAcμ?=

?=?=?2cm(3)導(dǎo)葉出口高度

2

67.691020.3sin0.231100sin25bno

Aledaππ?=

==??mm51200.3π×1100×sin16.6°

4.其次列動(dòng)葉的計(jì)算

其次列動(dòng)葉中抱負(fù)比焓降bmthh?=Ω?=0.02×280=5.6kj/kg其次列動(dòng)葉進(jìn)口汽流方向

01

10

1110

11sin332.23sin24.8tantan47.2cos332.23cos24.8172.7cacauβ--===--=41.6°其次列動(dòng)葉進(jìn)口汽流速度01110

1sin332.23sin25

218.4sinsin40cawβ====252m/s其次列動(dòng)葉進(jìn)口速度動(dòng)能22112000252200031.75whw?===kj/kg

其次列動(dòng)葉滯止比焓降*

1b

bwhhh?=?+?=5.6+31.75=37.35kj/kg其次列動(dòng)葉出口汽流抱負(fù)速度*

244.7244.7226.44229.9tbwh=?==44.72×√37.35=273.3m/s

其次列動(dòng)葉出口汽流實(shí)際速度220.95209.7218.44twwφ==?=0.95×273.3=259.6m/s

式中φ——————?jiǎng)尤~速度系數(shù)其次列動(dòng)葉出口肯定速度之方向

01

1

02220

22sin259.6sin23tantan56.78259.6cos23172.7

wwconuβαβ--===--0

2220

2sin259.6sin23121sinsin56.78wcaβ===m/s

其次列動(dòng)葉損失2*

2(1)(10.95)37.353.64bbhhξφ?=-?=-?=kj/kg余速損失2

2

221217.3220002000

cch?=

==kj/kg動(dòng)葉一般采納減縮通道,其通道出口面積bA的計(jì)算方法與噴嘴相同

442213.250.215

1010113.10.97259.6

tbbtGvAwμ?=

?=?=?2cm式中G——————通過動(dòng)葉的蒸汽流量,通常取噴嘴中流量值,而將葉頂漏汽作為葉頂漏

汽損失予以考慮

其次列動(dòng)葉高度bl

2

21181024.8sin0.273.141000sin34bbbAledπβ?===??=21.0mm398.35×sin25°398.35×cos25°-172.7

398.35×sin25°Sin41.6°

11310

表2-5雙列級(jí)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)表

序號(hào)名稱符號(hào)單位噴嘴第一列動(dòng)

葉導(dǎo)葉其次列動(dòng)

葉

1蒸汽流量GKg/s13.25

2級(jí)前壓力P0Mpa3.43

3級(jí)前蒸汽比焓h0Kj/kg3304.2

4級(jí)前蒸汽比容v0m3/kg0.095

5級(jí)平均直徑dmmm1100

6級(jí)后壓力p2Mpa1.226

7級(jí)抱負(fù)比焓降ΔhtKj/kg280

8級(jí)假象速度cam/s748.3

9圓周速度um/s172.7

10速度比xa0.23

11部分進(jìn)汽度e0.295

12進(jìn)口蒸汽壓力p0(p1)Mpa3.31.541.291.27

13進(jìn)口蒸汽溫度t0(t1)℃435326314315

14進(jìn)口蒸汽比焓h0(h1)Kj/kg3304.23093.23072.13074.3

15葉柵進(jìn)汽角β1(α0)(o)19.621.441.6

16進(jìn)口汽流初速c0(w1)m/s0485.1416.9252

17初速動(dòng)能Δhc0(Δ

hw1)Kj/kg

0117.6687.037.35

18反動(dòng)度Ωb(Ωg)%1812

19葉柵抱負(fù)比焓

降Δhn(Δ

hb)

Kj/kg

22450.42.85.6

20葉柵后抱負(fù)比

焓Δh1t(Δ

h2t)

Kj/kg

3045.93045.93068.83067.9

21滯止抱負(fù)比焓

降Δhn*(Δ

hb*)

Kj/kg

224168.0689.837.35

22葉柵前滯止壓

力p0*(p1*)Mpa

3.292.31.71.4

23葉柵前滯止比

容v0*(v1*)m3/kg

0.0950.1250.130.19

24葉柵后壓力p1(p2)Mpa1.541.281.271.22

25葉柵后比容v1t(v2)m3/kg0.170.20.210.215

26葉柵壓力比εn(εb)0.4660.5640.7440.872

27出口汽流抱負(fù)

速度c1t(w2t)m/s

669.3579.74423.78273.3

28速度系數(shù)φ(ψ)0.970.920.940.95

29出口汽流實(shí)際

速度c1(w2)m/s

649.2533.36398.35259.6

30流量系數(shù)μn0.970.970.970.97

31出口面積An(Ab)cm334.751.267.69113.1

32葉柵損失Δhnξ

(Δhbξ)Kj/kg

13.2425.810.453.64

33排汽速度c2m/s12134余速方向a2m/s56.7835余速損失Δhc2Kj/kg7.3236輪周有效比焓降Δhu＇Kj/kg219.5537輪周效率ηu＇%8038單位蒸汽輪周功wu＇Kj/kg221.0639輪周效率ηu″%80.440相對(duì)誤差Δηu%0.5(<1%)41葉高損失ΔhlKj/kg18.6642輪周有效比焓降ΔhuKj/kg205.4343輪周效率ηu%7544扇形損失ΔhθKj/kg0.05545葉輪摩擦損失ΔhfKj/kg1.7946部分進(jìn)汽損失ΔheKj/kg15.5847級(jí)有效比焓降ΔhiKj/kg18848級(jí)效率ηi%68.449

內(nèi)功率

Pi

kw

2491

第四章壓力級(jí)的計(jì)算

4.1各級(jí)平均直徑的確定

（1）第一壓力級(jí)平均直徑的確定：

選取速度比：aX=0.48，級(jí)的抱負(fù)比焓降50th?=kj/kg

10.28470.28470.48500.966matdXh=?=??=m

選取首末兩級(jí)平均直徑比為0.39

（2）凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)直徑的估取：1

0.966

22.050.50.47dmdm===m

（3）確定壓力級(jí)平均直徑的變化：在橫坐標(biāo)上取長度為25cm的線段BD，用以表示第一壓力級(jí)至末級(jí)動(dòng)葉中心的軸向距離，在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級(jí)的平均直徑。依據(jù)所選擇的通道外形，用光滑的曲線將A,C兩點(diǎn)連接起來，A,C曲線即為壓力級(jí)各級(jí)的直徑變化規(guī)律，如圖（4-1）。

4.2級(jí)數(shù)的確定及比焓降的安排

（1）級(jí)數(shù)的確定：①

力級(jí)的平均直徑確定：

圖4-1壓力級(jí)平均直徑變化規(guī)律

設(shè)m=9級(jí)

0.9661.011.061.081.121.161.271.381.561.82.01

1.248101

dm++++++++++=

=+

m

②壓力級(jí)平均抱負(fù)比焓降th?

212.337(1.340.48)92.5th?=?÷=kj/kg

③級(jí)數(shù)的確定：

壓力級(jí)的抱負(fù)比焓降為：969.9tph?=kj/kg選取重?zé)嵯禂?shù)：?=0.03

(1)

920(10.05)

10.8105

tpt

hZh?+??+=

==?取整后為11級(jí)

校核?：

其中?取0.030.824pi

rip

t

hhη?''===?（2）比焓降的安排：

①各級(jí)平均直徑的求?。呵蟮脡毫?jí)段后，在將圖中線段BD重新分為（101-）=9等分，

在原擬定的平均直徑變化曲線A，C上求出各級(jí)的平均直徑。

②各級(jí)比焓降的安排：

依據(jù)求出的各級(jí)的平均直徑，選取響應(yīng)的速度比，依據(jù)212.337()tmahdX?=求出各級(jí)的比焓降。

A

B

C

D

1

1

2

2

3

3

m-1

m-1

表4-1比焓降安排幫助用表格

1234567891011平

均直徑d

m

9661010106010801120116012701380156018002024

速

度比x

a

0.500.500.500.500.500.500.500.520.520.520.52

比焓降

△

h

t

48.652.957.57

59.6

1

63.9668.4681.6688.94

113.0

1

149.8

6

186.3

64.3各級(jí)的熱力計(jì)算

1．依據(jù)噴嘴壓力比和容積流量，選擇噴嘴型線，葉片寬度B

n，葉片數(shù)Z

N

,節(jié)距t

n

,及出

口角a

1

;

2.計(jì)算噴嘴出口汽流速度，并依據(jù)連續(xù)方程計(jì)算噴嘴出口面積A

n及葉片高度l

n

;

3.依據(jù)噴嘴高度確定動(dòng)葉高度l

b,然后用連續(xù)方程計(jì)算動(dòng)葉出口角B

2

,選定動(dòng)葉型線，

葉片高度B

b,葉片數(shù)z

b

和節(jié)距t

b

;

4.校核無限長葉片的輪周效率，檢查計(jì)算的正確性；

5．計(jì)算各項(xiàng)能量損失，最終確定該級(jí)所能達(dá)到的級(jí)效率和內(nèi)功率。

6.各級(jí)的熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總于表4-2

h

s

1.15Mpa

0.84Mpa

0.7Mpa

0.55Mpa0.36Mpa

0.28Mpa

0.19Mpa

0.12Mpa

1176kj/kg

710.747kj/kg

969kj/kg

3.43Mpa

3.2928Mpa

1.226Mpa0.043Mpa

0.055Mpa2128.2kj/kg

3302.95kj/kg

2335.2kj/kg

汽輪機(jī)原理課程設(shè)計(jì)說明書

圖4-2安排比焓降用的熱力過程曲線

表4-2熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表

10

57.34

2230

2231

0.04330.983

2124.1

350.11

278

745.6

0.470

30.7

3.3218

3.303

1

957.341640

1641

0.12

106

2402

257.48138.2525.720.490

15.3

3.40173.303

3

857.3413801381

0.19

158

2540.3216.6695.89437.910.493

10.63.40173.303

2

762.3124014010.281872636.2194.6884.07410.040.495

9.3

3.40173.303

6

662.3116011610.361982720.2182.1267.75368.09*0.495

7.53.40173.303

4

562.3108010810.552442787.9169.5

658.73342.710.4956.53.40023.303

5

462.310401041

0.7

2672846.6163.2854.46330.020.4946.0

3.40023.303

4.5

364.6100010010.8

42822901.2157

50.35317.3210.484

5.6

3.50153.303

7.2

2

64.4

940

9411.15

3213001.8147.5844.46298.190.514.93.40153.30617.61

64.6

9109111.2263233056.3142.8741.69288.750.494.63.4033.30

單位t/h

mm

mm

Mpa

℃

kJ/kg

m/s

kJ/kgm/s

％

kJ/k

符號(hào)D

dn

db

P0

t0/x0h0uΔht

ca′

xa′

Ωm

噴嘴

型線

動(dòng)葉

型線

Δhc0項(xiàng)目

蒸汽流量噴嘴平均直徑動(dòng)葉平均直徑級(jí)前壓力級(jí)前溫度/干度級(jí)前比焓值圓周速度級(jí)抱負(fù)比焓降抱負(fù)出口速度速度比平均反動(dòng)度噴嘴型線

動(dòng)葉型線利用上級(jí)余速動(dòng)能序號(hào)12345

67891011121314

汽輪機(jī)原理課程設(shè)計(jì)說明書

10

192.6

198.751630

0.95

59919.3

80.004

6

0.900

25

6198

0.49

29.5863.8

30

63

9117.06122.36494.60.95469.9511.930.0530.9752.7853.10.43325.6855.730

63886.0190.211424.70.95403.58.80.1102

1.7

625.90.183310.5552.330

63776.2579.85397.100.95377.257.790.16138

1.18

464.450.233

13.5

50.9

30

63

662.6

766.07363.50.95345.336.440.23137

0.88

378.390.206

11.91

49.6

50

63

554.9158.41341.780.95324.695.690.3189

0.7320.010.206

11.91

47.5

30

63

451.1955.69333.730.9

5317.045.430.4

62280.48224.8

0.199

11.45

45

30

63

347.5354.73

330.84

0.95

314.298

5.34

0.58

250

0.40

188.97

0.198

11.45

43

30

63

2

42.28

49.88315.84

0.95

300.054.860.7

267

0.35173.2

0.19

10.73

42.2

30

63

1

39.77

39.77281.770.95267.682.88

0.97298

0.27

149.770.2212.81

39.48

30

63

單位kJ/kg

kJ/kgm/s

m/s

kJ/kgMpa

℃m3

/k

gcm2

mm

mm

符號(hào)ΔhnΔhn*c1tφ

c1

Δhn

ξp1

t1/x1v1t

Ansinα1

α1

tn

Bn

zn

項(xiàng)目噴嘴抱負(fù)比焓降

噴嘴滯止比焓降

噴嘴出口抱負(fù)速度

噴嘴速度系數(shù)噴嘴出口實(shí)際速度噴嘴損失噴嘴后壓力

噴嘴后溫度/干度噴嘴出口比容噴嘴出口面積噴嘴出汽角正弦

噴嘴出汽角噴嘴節(jié)距噴嘴寬度噴嘴數(shù)序號(hào)151617

181920212223242526272829

汽輪機(jī)原理課程設(shè)計(jì)說明書

10224.891

341.01

58.14

85.35

143.49

535.69

0.90

482.12

27.26

298.91

25.34

0.0055

0.98

2.9

9

54.661262.7634.52

21.14

55.66

333.620.90

300

10.58186

17.2980.043

0.983

2.6

8112.771194.6

18.93

10.16

29.09

241.120.90217

5.53134.549.05

0.12

106

1.42

773.131193.3718.707.8226.52130.390.90

207.2750.4128.518.26

0.19

158

0.98

672.041171.3014.6

75.0

819.83199.140.90179.233.77111.126.17

0.28

187

0.72

557.2

61155.1312.033.8215.85178.040.90160.243.01

99.35

4.94

0.36

198

0.58

443.241160.3212.8

53.2716.72179.550.90161.953.0

6100.415.04

0.55

244

0.44

337.990.45163.4213.352.8116.16179.770.90161.793.07100.315.03

0.7

267

0.34

2

38.6

1

157.4612.4

2.18

14.58170.750.90153.682.7795.284.540.84

282

0.31

29.78

0.45

132.28.74

1.91

10.65

145.940.90131.352.02

81.44

3.32

1.115321

0.25

單位mmm/skJ/kgkJ/kgkJ/kgm/s

m/skJ/kgm/s

kJ/kgMpa

℃

m3

/k

符號(hào)ln

e

w1

Δhw1ΔhbΔhb*w2tψ

w2

Δhb

ξc2

Δhc2P2t2/x2v2項(xiàng)目噴嘴高度

部分進(jìn)汽度

動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)速度相應(yīng)于w1的比焓降動(dòng)葉抱負(fù)比焓降動(dòng)葉滯止比焓降動(dòng)葉出口抱負(fù)速度動(dòng)葉速度系數(shù)

動(dòng)葉出口實(shí)際速度動(dòng)葉損失動(dòng)葉出口肯定速度余速損失動(dòng)葉后壓力

動(dòng)葉后溫度/干度

動(dòng)葉出口比容

序號(hào)30313233

34

35

3637

3839404142434410907.65

0.3318.9522.72216056.940.722131678.376.64.2.5900.510

汽輪機(jī)原理課程設(shè)計(jì)說明書

9

1306.55

0.323

18.9

22.7

22

160

98.13

0.73

100.7

1559.8

80.1

4.65

590

0.5

10

8987.390.31218.8

22.42

22

160

88.95

0.75

80.5

1282.283.9

4.39

590

0.5

10

7774.890.3117.918.722

160

74.05

0.78

70.95

1227.884.39

4.281

590

0.5

10

6658.620.3017.318.4

722160

75.28

0.8

55.63

960.4682.11

4.23

590

0.5

10

5593.430.3017.218.272216072.84

0.82

51.23

886.5687.22

40.5

590

0.5

10

4447.120.2916.918.1

22

160

58.96

0.87

46.38

802.6385.12

4.07

590

0.5