汽轮机课程设计(共35页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计1 绪论汽轮机原理作为本科热能与动力工程专业的必修课,其重要性是显而易见的,现针对本课程进行与之相应的课程设计,加深对已学知识理论上的认识和理解,促进理论与实践的有机结合。1.1 汽轮机课程设计目的1、加深对多级多缸汽轮机级的工作原理,汽轮机热力系统及设备的理解和认识。2、学习和掌握汽轮机内部结构特点和热力过程,并掌握绘图知识。1.2 汽轮机课程设计内容与要求1、 汽轮机总进汽量的初步估算。2、 回热系统热平衡估算。3、 调节级的详细计算。4、 非调节级焓降分配和级数确定。5、 高压缸各压力级的详细计算。6、 整机功率及
2、效率校核。1.3 汽轮机课程设计的一般原则1、设计过程中要保证数据选择正确,计算正确,绘图清晰美观。2、设计成品要求效率高,结构合理,安全可靠,成本低廉。 2 汽轮机热力计算的基本参数已知条件和参数汽轮机额定功率: Pe=200 MW;汽轮机经济功率: Pec=1.0Pe=200 MW;汽轮机转速:n=3000 r/min;给水温度:tfw=240;新蒸汽进汽压力:P0=12.70MPa;新蒸汽进汽温度:t0=538;再热蒸汽压力:t0=2.16MPa;蒸汽再热温度:tr=535;背压:Pc=0.0049MPa;机械效率:m=0.994;发电机效率:g=0.99。3 汽轮机蒸汽流量的估算3.1
3、 汽轮机近似热力过程线的拟定表2.1 汽轮机阀门及管道中节流损失与压损序号名称符号单位计算公式或依据数据1主汽门和调节阀中节流损失P0MPaP0=0.04P0=0.0412.70.5082排气管中压力损失PcKPaPc=0.04Pc=0.044.90.1963中间再热器及连接管道中压力损失PrMPaPr=0.01Pr=0.012.160.2164中压快速截止阀和调节阀中节流损失PrMPaPr=0.02Pr =0.022.16 0.04325中低压连通管中压力损失PsKPaPs=0.02Pc=0.024.90.098汽轮机相对内效率估计为:i=87%1、由主汽压力P0=12.7MPa.温度t0=
4、538.查h-s图h0=3443.02KJ/kg,S0=6.5839KJ/(KgK),得到点0;2、调节级前压力P0=P0-P0=12.7-0.508=12.192MPa,h0=h0.得到点1;3、由点0等熵到高压缸排气压力P=Pr+Pr=2.16+0.216=2.376MPa,查h-s图得h2=2801.40KJ/Kg. htmac=h0-h2=3443.02-2801.40=641.62KJ/Kg,得到点2;4、h2imac=ihtmac=0.87641.62=558.21KJ/kg,h2=h0-h2imac =3443.02-558.21=2884.21 KJ/kg。可确定高压缸排气点2
5、;5、P3=2.16MPa,t3=535,查h-s图h3=3543.99KJ/Kg,s3=7.4945KJ/(KgK),得点3;6、P4=P3-Pr=2.16-0.0432=2.1168MPa.而且h4=h3=3543.99kJ/kg,得到点4;7、由点3等熵线交排汽压力Pc=0.0049MPa等压线与点5,hs=2283KJ/kg;8、ht2mac=h3-h5=3543.99-2283=1260.99kJ/kghi2mac=iht2mac=0.871260.99=1097.06 kJ/kg;则h5=h4-hi2mac=3543.99-1097.06=2446.93kJ/kg,交Pc=0.00
6、49MPa,等压线与点6;9、整级的理想比焓降:htmac=ht1mac+ht2mac=641.62+1260.99=1902.61kJ/kg整级有效比焓降:himac=hi1mac+hi2mac=558.21+1097.06=1655.27kJ/kg;考虑末级余速损失hc2=himac=0.021655.27=33.1054kJ/kg,得到点S;10、连接点4,5,中间点7处沿等压线下降7kJ/kg(713)得到7点。光滑连接4,7,5三点。p0prp0p0h1macht1mac222.4MPa0.0049MPahc2hi2mac55677ht2mac2.16MPapr2.1168MPa34
7、1012.70MPa12.192MPash图2-1 汽轮机近似热力过程曲线拟定图3.2 汽轮机蒸汽流量估算汽轮机总进汽量的初步估算Pe=200MW,ri=0.87,g=0.99,m=0.994, m=1.17, D=390DoD0= 3.6Pemhtmacrigm(1-0.03)=585t/h4 回热系统的计算4.1 排气参数的确定由中压缸进汽参数P=2.16MPa,蒸汽温度t=535,查h-s图得h=3543.99kJ/kg。等熵变化到Pc=0.0049MPa时,hc2283kJ/kg。而除氧器中的压力P5=0.588MPa,温度T4=158。4.2 回热级数的确定由除氧器温度为T4=158
8、。轴封加热器进口水温tCF2=38高加出口温度T1=240。且已知有8级回热,得每级平均温升:t=T1-T88=240-35.528=25.56低加级数Z1=158-35.5230=4.08 取整Z1=4,故四个低压加热器;高加级数Z2=240-15830=2.73 取整Z2=3,故三个高压加热器;因此,整个机组的回热系统由三高四低一除氧器组成。4.3 个级回热参数的计算:1、以除氧器为中心,估算各级加热器给水出口温度tw,查hw;2、本回热系统中有内置式蒸汽冷却器与内置式疏水冷却器取t=-1-2.计算饱和温度,查处饱和水比焓、压力。3、由经验取P0PC=8%.计算的抽汽压力PC,查出抽汽比焓
9、hc。4、同样方法得到加热器各级参数,列于表3、1。表3.1各级回热参数汇总表加热器号抽气压力Pj (MPa)排气比焓hj(kJ/kg)抽气管压损Pj(MPa)加热器压力Pj(MPa)饱和水温度tj()饱和水比焓hj(kJ/kg)出口端差t()给水出口温度twj()出口比焓hwj (kJ/kg)H13.568312583.28242391035.23-12401042H22.4302482.208217.5931.80217.4936.9H31.302340581.198187.9798.070187.9798.6H40.7083255170.5841586670158667H50.51931
10、6880.476150632.252148623.5H60.241299780.2216123.5518.612121.5510.1H70.0958283080.090997406.35295398H80.0346267580.031870.5294.93268.5286.7轴封加热器38159prp0=12.192MPap0=12.7MPa222.4MPa55ht2mac2.18MPapr2.16MPa34003443.02kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kgash图3-1 回热系统热力过程线1p1=3.568MPap3=1.242MPap4=0.707MPap5=0.517MPap6=
11、0.237MPap7=0.092MPap8=0.0348MPa4.4 各级回热抽汽量的计算假定各加热器的效率h=0.98,Dfw=1.02D0=596.7 t/h1、H1高压加热器D1h1-hd1h=Dfwhw1-hw2D1=Dfwhw1-hw2h1-hd1h=596.7(1042-936.9)(3125-1035.23)0.98=29.3577 t/h;Dd1=D1=29.3577 t/h 2、H2高压加热器D2h2-hd2h+Dd1hd1-hd2h=Dfwhw2-hw3D2=Dfwhw2-hw3-Dd1hd1-hd2hh2-hd2h=38.7971 t/hDd2=Dd1+D2=29.357
12、7+38.7971=68.1548 t/hD1D2h1h2Dd2hd1hd1hw2hw1hw2hw2图3-2 H1计算用图图3-3 H2计算用图DfwDfw3、H3高压加热器D3h3-hd3h+Dd2hd2-hd3h=Dfwhw3-hw4D3=Dfwhw3-hw4-Dd2hd2-hd3hh3-hd3h=27.2404 t/hDd3=Dd2+D3=68.1548+27.2404=95.3952 t/h4、HD除氧器由物质平衡得: Dfw=Dfw+D4+Dd3 由热平衡得:Dfwhw4=D4h4+Dfwhw5+Dd3hd3h 由得:Dfw=Dfw-D4-Dd3,代入式得:Dfwhw4=D4h4+(
13、Dfw-D4-Dd3)hw5+Dd3hd3h得:D4=Dfwhw4/h-Dfw-Dd3hw5-Dd3hd3h4-hw5=6.6220 t/hDfw=Dfw-D4-Dd3=596.7-6.622-95.3952=494.6828 t/hD3h3hw5hd2hd3hw4hw3Dd3h4图3-4 H3计算用图图3-5 HD计算用图Dfwhw4hd35、H5 低压加热器D5h5-hd5h=Dfwhw5-hw6D5=Dfwhw5-hw6h5-hd5h=22.5739 t/hDd5=D5=22.5739 t/h6、H6 低压加热器D6h6-hd6h+Dd5hd5-hd6h=Dfwhw6-hw7D6=Dfw
14、hw6-hw7-Dd5hd5-hd6hh6-hd6h=21.7966 t/hDd6=Dd5+D6=44.3705 t/hD5D6h5h6Dd6hd5hd5hw6hw5hw6hw7图3-6 H5计算用图图3-7 H6计算用图Dfw7、H7低压加热器D7h7-hd7h+Dd6hd6-hd7h=Dfwhw7-hw8D7=Dfwhw7-hw8-Dd6hd6-hd7hh7-hd7h=21.1255 t/hDd7=Dd6+D7=65.496 t/h8、H8低压加热器D8h8-hd8h+Dd7hd7-hd8h=Dfwhw8-hw9D8=Dfwhw8-hw9-Dd7hd7-hd8hh8-hd8h=24.017
15、2 t/hD7D8h7h8asghsgDdsgDd8Dd7hd7hd7hd6Dd6hw8hw7hw8hwsg图3-8 H7计算用图图3-9 H8计算用图表3.2 各处汽水流量表加热器H1H2H3H4H5H6H8H8总和j0.05020.06630.04460.01130.03860.03730.03610.0411hj31253024340532553168299728302675jhj161.393200.4912158.67336.7815122.2848111.7881102.163109.94251003.5177Dj=D0j29.36738.78627.2616.610522.581
16、21.820521.11924.0435191.5875Drh=D0-D1-D2=585-29.3577-38.7971=516.8452Dc=D0-i=16Di=393.46964.5 功率及效率核算Wi=D0h0+Drhqrh-Dchc-j=18Djhj=.9654 kwPe=mgwi=200.785.6 kw则Pe=|Pe-Pe|Pe100%=0.39%5 调节级的选型及热力计算5.1 调节级选型选取单列调节级5.2 调节级热力参数的选择单列级承担的理想比焓降为70125kJ/kg.由已知数据初步估算出ht。1、200MW汽轮机组dn=9001100mm,取dn=1000mm,最佳速度比
17、xa=0.350.44。取xa=0.41;由u=ndn60; xa=uCa=u2ht,得:ht=1250h2dnxa2=73.39 kJ/kg.符合规定范围。2、调节级反动度m取在0.140.2,取m=0.14。5.3 调节级几何参数的选择1、叶型选择选取:喷嘴选国产TC-2A。动叶选国产TP-3A;74.613821x4514.86图4-1 喷嘴叶型TC-2A3232.505yx80ht;图4-2 动叶叶型TP-3A2、叶片宽度和弦长的选择选取 Bn=30mm,Bb=30mm安装角:y=38,y=80弦长:bn=Bnsiny=30sin38=48.728mmbb=Bbsiny=30sin38
18、=30.463mm3、相对节距和叶片的确定选择:tn=0.7,tb=0.6tn=tntb=0.748.728=34.1096mmtb=tbbb=0.630.463=18.2778mm叶片数:Zn=dnetn=3.1410000.434.1096=36.822e为部分进汽度e=0.4Zb=dnetn=3.14.2778=171.793取Zn=38,Zb=172,tn=35mm,tb=19mm4、气流出口角1和2的选择根据1-y-tn和2-y-n特性曲线选取1=14.2,2=24.85.4 调节级详细热力计算1、出口面积及叶片高度的计算(1)喷嘴理想比焓降hn=1-mht=1-0.1473.39=
19、63.12kJ/kg初速度动能:hc0=c=0滞止理想焓降: hn*=hn+hc0=63.12kJ/kg喷嘴出口气流理想速度:c1t=2hn*=200063.12=355.30喷嘴出口气流实际速度(为速度系数取0.97)C1=c1t=0.97355=344.64m/s喷嘴损失:hn=1-2hn*=1-0.97263.12=3.73kJ/kg(2)喷嘴出口面积喷嘴压力比:=P1P0*=9.512.192=0.779即喷管工作于亚音速区,采用减缩喷嘴。喷嘴出口面积:An=GV1t nC1t=155.18750.0350.97355.30157.6 cm2其中:G-通过喷嘴的蒸汽流量,kg/sG=(
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