汽轮机课程设计(高压缸).docx

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1、名目设计过程及思路摘要原始资料整理和分析拟定汽轮机近似热力过程曲线和原则性回热系统进展汽耗量及热经济性初步计算调整级的选型及热力计算压力级比焓降安排及级数确定各压力级具体热力计算各级叶型及几何参数的的选择级的热力计算出口面积及叶面高度计算级效率内功率参考文献总结设计过程及思路第一步：获得原始数据，了解设计任务，认真阅读汽轮机课程设计有关章节。其次步：进展汽轮机蒸汽流量的初步计算。依据公式D=3.6Pem + DD 计算出 D0(Dhmac )h h h0trigm第三步：回热系统饿热平衡初步计算。依据热力发电厂所学学问求出各高加的抽汽压力，抽汽焓值以及抽汽量等数据。第四步：调整级的设计。第五步

2、：压力级的级数，比焓降安排确实定。此过程必需先确定级数，然后求得各级比焓降，在各级比焓奖的修正过程中，通过重调整各级焓降，使热力过程曲线上最终一级背压Pz2与排汽压力 P 重合。c第六步：级的热力计算先确定各级叶型，安装角等技术参数，然后依据汽轮机原理的热力计算方程进展具体的热力计算。第七步：修正各级热力计算结果。第八步：整理计算过程，书写设计计算说明书。摘要：随着电力工业的飞速进展，发电设备技术的显著提高，我国主力发电机组已经开头由超高压迈向亚临界，超临界状态。型的 300MW，600MW 机组渐渐成为我国电力工业的主要机。为了更深刻的了解当前的技术工艺，并在此过程中到达学以致用的目的，我们

3、特选取哈汽 600MW 超临界压力凝汽式汽轮机组为设计蓝本，对其高压缸进展了全面系统的分析，确定了其热力过程线，调整级型式，级数，各级比焓降，叶型及几何尺寸，到达了根本的设计要求。关键词：课程设计 600MW 超临界凝汽式汽轮机 高压缸一.原始资料整理和分析技术条件和参数：Pe=600MWn=3000r/min主汽压 24.2MPa主汽温度 566 高压缸排汽压力 4.23MPa给水温度 284二.拟定汽轮机近似热力过程曲线和原则性回热系统进展热耗量及热经济性的初步计算1. 近似热力过程曲线拟定由 P t 查 H-S 图 确 定 汽 轮 机 进 气 状 态 点 0 并 查 得 初 比 焓 h

4、=3406.52KJ/kg0, 00S =6.26KJ/(Kg.)V0=0.0138m3/kg0设进汽机构的节流损失D P=0.04P0得调整级前压力 P =P - D P =23.474MPa由 t= 566 0000查焓墒图得h = 3406.52kJ / kg,S00= 6.2873kJ /(kg c),V0= 0.0142m3 / kg由进汽状态点O 等熵过程到高压缸排汽压力Pr= 4.23MPa可得h = 2931.061kJ / kg2Dhmax = h - h = 475.459kJ / kgt1Dhmaci1tc= h Dhmax = 0.91 475.459 = 432.66

5、7kJ / kgit1由 h= h - Dhmac 可确定高压缸排汽点 220i1再热蒸汽压 Pr= 3.81MPa低压缸进汽压力 P = P- DP = 3.695MPT= 566 Crh4rhra查 H-S 图得h= 355699.kJ / kg, S = 7.32kJ / kgoC4等熵过程到低压缸排汽压力线上5点P= 4.9KP , h5a5= 2229.66kJ / kgDhmact 2= h - h45= 3599.56 - 2229.66 = 1369.39kJ / kgDhmax = Dhmac + Dhmac= 1369.3 + 475.459 = 1845.359kJ /

6、kgtt1t 2Dhmax = hii Dhmac = 0.911845.359 = 1679.277kJ / kgtp0p2p0p00314hmacp2i1hmact12hmaci2hmact22pc65he2hs2. 估算汽轮机进汽量D=0hmac i3.6Pehhmg m + DD =3.6 600 1031.2 + 0.03DD1679.27 0.99 0.970 D= 1657.05t / h0m 考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数。取 m=1.2D D 考虑阀杆漏汽和前轴封漏汽及保证在初参数下降或背压上升时仍能发出设计功率的蒸汽余量。取D D/D0=3%h机组机械效率，取hmm=0.

7、99h 机组的发电机效率，取hgg=0.973. 确定抽汽压力除氧器压力 1.01 MPa对应饱和水温度为 180.3给水温度 t= 275.1 C ,可得H 高压加热器给水出口水温t= 275.1 Cfw1w 2除氧器出口水温twd= 180.3 C依据等温升安排原则得H 高压加热器给水出口水温3275.1 -180.3t= 180.3 + (w33- 5) = 216.9 CH 高加给水出口水温2275.1 - 216.9t= 216.9 + (w22- 5) = 251 C取加热器出口端差d t =3 C 可得加热器疏水温度t = tew2+ d t由饱和水表可查得 t 对应的饱和压力

8、P -加热器的工作压力抽汽管压损DPe= 6%PeP + DP = P加热器型号H1H2H3抽汽压 抽 汽 比力 Pe焓he抽汽管压损DP / Pee加器作热工压饱和水饱和水比度t焓h ”e出口温差dt给水出口温给水出口温比焓”etw2hw2力 P ”e6633017164521 2984416%6%6234252781254299912267811052233275112061251109267216993886eeeee24.223.4743406.526.633071.16hs600MW中间再热凝汽式汽轮机高加回热抽汽热力过程线4.5212984.414.各级加热器回热抽汽量计算1H 高

9、压加热器1其给水量为D= Dfw0- DDl+ DDl1= 1657.05 -19 + 15 = 1653.05t / hDD 高压端轴封漏汽量t / hl2DD漏入H 高加的轴封漏汽量t / hl1该加热器热平衡方程式为D(hfww2- h) = DD(hw1e1e1- h )he1hh 加热器效率，取hhh=098该级回热抽汽量为D(h- h)1653.05 (1206 -1092.67)DD=fww2w1= 103.6t / he1(he1- h )he1h(3071.16 -1226.78) 0.98H1高加热平衡图如下De1he1hw2hw1Dfwhe12H2 高加热平衡图如下DDh

10、he2hw2hw1Dfwhe1he2e22先不考虑漏入H 高加的那局部轴封漏汽量 DDl，以及上一级加热器 H1流入本级加热器的疏水量 DD，则该级加热器的计算抽汽量为e1D(h- h)1657.05 (1092.67 - 938.86)DD=fww2w1= 134.8t / he2(he2- h )he2h(2984.41 -1105.22) 0.98考 虑 上 级 加 热 器 流 入 H 高 加 并 放 热 可 使 本 级 抽 汽 量 减 少 的 相 当 量 为2DD (h - h)103.65 (1276.78 -1105.22)DD=e1e1e2= 6.7t / he1eh- he2e

11、22984.41 -1105.22考虑上级加热器疏水流入H 高加并放水可使本级抽汽量削减的相当量为2DD (h - h )15 (3281.52 - 1105.22)DD=l1le2= 17.37t / hl1eh- he2e22984.41 -1105.22h 轴封漏气比焓值，相当于调整级后汽室中蒸汽比焓l5 流经汽轮机各级组的蒸汽流量及内功率调整级D (h- h )1657.05 (3406.52 - 3281.52)p=002= 57536.45kwi 03.63.6第一级组D= D10- DDl= 1657.05 - 19 = 1638.05t / hDle1p=1 (h - h) =

12、 1638.05 (3281.52 - 3071.16) = 94219.74kwi13.63.6其次级组D= D21- DDe1= 1638.05 -103.65 = 1534.4t / he1e 2p= D2 (h- h) = 1534.4 (3071.16 - 2984.41) = 36974.8kwi 23.63.6高压缸总功率:p= 2piijj =0= p+ p+ pi0i1i 2= 57536.45 + 94219.74 + 36924.8 = 188730.9kw三. 调整级的选型及热力计算一调整级选型选取单列级二调整级热力参数的选择1 抱负比焓降的选择单列级担当的抱负比焓降为

13、 70125KJ/Kg，600MW 机组选取 125KJ/Kg2 调整级速比 Xa=u/Ca 的选择单列调整级速度比的选择范围为Xa=0.350.44，低的反动度和小的局部进汽度对应较低的速比，选Xa=0.353 调整级反动度的选择选择W= 0m三调整级几何参数的选择1. 平均直径的选择选择调整级平均直径通常要考虑制造工艺，调整级叶片高度以及第一压力级的平均直径，高压气轮机取dm= 900 1100mm ，单列级为选取较大抱负比焓降可取上限值，应选取 d= 1100mmm2. 调整级叶型及其几何特性（1） 叶型的选择喷嘴选取国产HQ-2 叶型，其叶型线如以以以下图0c0bnyBnxy1ctn1

14、动叶选取国产HQ-1 叶型，其叶片型线图如下11g1bbbytb2B2（2） 叶片宽度和弦长的选择选取 Bn=30mmBb=29.56mm安装角ay= 36b= 79yB30弦长b=n= 51.03mmnsinayb bb=B=bsinysin 3629.56sin 79= 30.12mm（3） 相对节距和叶片数确实定选取 tn= 0.66tb= 0.565t= t bnnnt= t b= 51.03 0.66 = 33.7mm= 30.12 0.565 = 17.0178mmbbbp de3.14 1100 0.8叶片数 Zn=m=tn33.7= 81.9e 局部进汽度， e = 0.8dp

15、Z=b btb= 3.14 1100 17.0178= 203.06从叶片强度考虑，通常叶片数为偶数，故取Zn（4） 汽流出口角a和b的选择12= 82Zb= 204tn= 34t= 17b依据a -a- t 和b- b- t 特性曲线选取a= 13b= 181yn2yb12四调整级具体热力计算1. 出口面积及叶片高度的计算（1） 喷嘴出口汽流速度及喷嘴损失喷嘴中抱负比焓降:初速度动能:Dh= (1 - Wnm)Dht= Dht= 125kj / kgc2Dh=0= 0c02023c -进入喷嘴的蒸汽初速0滞止抱负比焓降:Dh*n= Dhn+ Dhc0= 125 + 0 = 125kj / k

16、g喷嘴出口汽流抱负速度:2Dh*n2 125 103c=1t= 500m / s喷嘴出口汽流实际速度:c= j c1 1t= 0.97 500 = 485m / sj - 喷嘴速度系数，取j =0.97喷嘴损失:Dh x = (1 -j 2 )Dh*= (1 - 0.972 ) 125 = 7.3875kj / kgn（2） 喷嘴出口面积喷嘴压力比:e= pn1n/ p*0= 15.87 / 23.474 = 0.675P1喷嘴后的汽流压力,由于 P*等熵膨胀到P01利用焓熵图求得e* e喷嘴工作于亚音速区,承受渐缩喷嘴ncre临界压力比,对于过热蒸汽e=0.546crcr喷嘴出口面积 A :

17、nAGv= 1t460.4 0.01925=104 = 182.74cm2nu cn 1t0.97 500G通过喷嘴的蒸汽流量,kg/sv喷嘴出口汽流抱负比容,m3/kg1tm 喷嘴流量系数,过热蒸汽mnn=0.973.喷嘴出口高度A182.74 102l=n= 29.1mmnZ tn nsina184 34 sin134.动叶进出口速度及能量损失动叶中抱负比焓降:动叶进口汽流方向:Dh= W Dh= 0bmtc sina485 sin13b = tan-111= tan-1= 20.01c cosa11- u485 cos13-172.7式中u =p dnm= 3.14 1100 3000

18、10-3 = 172.7m / s6060动叶进口汽流速度:c sina485sin13bw= 111sin1= 319.0m / s sin 20动叶进口速度动能:w2319.02=Dh 150.88kj / kgw120232023动叶滞止比焓降:Dh*b= Dhb+ Dhw1= 0 + 50.88 = 50.88kj / kg动叶出口汽流抱负速度:2Dh*b2 50.88 103w=2t动叶出口汽流实际速度:= 319.0m / sw=y w= 0.85 319.0 = 271.15m / s22ty 动叶速度系数,取y =0.85动叶确定速度,方向,大小:w sin b271.15si

19、n18a= tan-122= tan-1= 44.532w cos b22- u271.15cos18 -172.7w sin b271.15sin18动叶损失:c=22a2sin2= 119.48m / ssin 44.53()()Dh x = 1-y 2 Dh* = 1- 0.852 50.88 = 14.12kj / kgb余速损失:bc 2119.482Dh=2= 7.14kj / kgc 220232023（5） 动叶出口面积GvA=2t104 = 286.49cm2bu wb2tu动叶后蒸汽抱负比容, u=u2t1t2t（6） 动叶高度lb动叶出口高度:A286.49 102l=b

20、= 33.5mm动叶进口高度:bepdbsin b2ep1100sin18l ” = lbn+ D = l+ D+ Dnrt= 29.1 + 0.5 + 1.5 = 31.1mm 动叶盖度, =r+t,t 为叶顶盖度取r=1.5,r 为叶根盖度,取r=0.52. 级效率与内功率1轮周功及轮周效率无限长叶片有效比焓降为：Dh”u= Dhc0+ Dht- Dhnx- Dhbx- Dhc2= 0 + 125 - 7.3875 - -14.12 - 7.14 = 96.3525kj / kgE= Dh0c0+ Dht- mDh2 c 2= 0 + 125 - 1 7.14 = 117.86kj / k

21、gm 余速利用系数，取m =122轮周效率:h81.75%Dh96.3525=u =uE0单位质量蒸汽对动叶所作轮周功：117.86W=u(c cosa + ccosa )()u10001122172.7=485 cos13 + 119.48 cos 44.531000= 96.3225kJ / kgWh =u uE096.3225= 81.7% 117.86h -h uuuDh=h100% = 0.06% encr= 0.546故喷嘴工作于亚音速区,喷嘴出口面积:An3 喷嘴出口高度Gnm=1tcn 1t104 =A460.4 0.02039880.97 230.39452.9 102104

22、 = 452.9cm2l=nZ tn nnsina1= 78 34 sin13= 75.9mm4 动叶进出口速度与能量损失动叶中抱负比焓降:Dh= WbmDh*t= 0.5 53.084 = 26.542kJ / kg动叶进口汽流方向;b = tg -1c sina11= 30.58动叶进口汽流速度:1c cosa - u11c sina233.48 sin13动叶滞止比焓降:w= 11b1sin1= 98.8m / ssin 30.58w298.82Dh* = Dh+1= 26.542 += 31.422kJ / kgb31.422动叶出口汽流抱负速度:b20232023Dh*bw= 44.

23、722t= 44.72 = 250.69m / s动叶出口汽流实际速度:w= j w= 0.85 250.69 = 213.09m / s22t动叶出口确定速度大小与方向:w sin b213sin13ac=222sin2= 88.95m / ssin 32.56w sin b213sin13a= tg -122= tg -1= 32.632动叶损失:w cos b22- u213cos13-132.7Dh x = (1 -y 2 )Dh* = (1 - 0.852 ) 31.422 = 8.72kJ / kg余速损失:bb2Dh=c 2= 88.952 = 3.96kJ / kg5. 动叶出

24、口面积c 220232023Gn460.4 0.021926. 动叶出口高度A=2bw2104 =104 = 473.8cm2 213A473.8l=b= 79.3mmbepdbsin b23.14 845.5sin13二级效率与内功率1. 无限长叶片轮周有效比焓降为Dh”u= Dhc0+ Dht- Dhnx- Dhbx- Dhc2= 7.137 + 45.947 - 1.5686 - 8.72 - 3.96 = 38.8354kJ / kgE= Dh+ Dh - m Dh= 7.137 + 45.947 - 1 3.96 = 49.124kJ / kg0c0t2c 2m 余速利用系数，取m =122轮周功率：Dh38.83454h =