汽轮机课程设计dc.docx

汽轮机原理课程设计题目汽轮机课程设计学院能源科学与工程学院专业热能与动力工程班级0804学号1003080405姓名丁川指导老师涂福炳日期2011年9月20日课程设计任务书一.设计题目多级凝汽式汽轮机组热力设计二.设计内容1、按所给参数分析并确定热力设计的根本参数；2、拟定汽轮机近似热力过程曲线和原那么性热力系统，进行汽耗量、回热系统热平衡及热经济性的初步计算；3、确定调节级的形式、比焰降、叶型及尺寸，速比选用0.23/0.26；4、确定压力级的级数和排气口数，并进行各级比焰降分配；5、对压力级进行热力计算，求出各级通流局部的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机实际的热力过程曲线；6、整理说明书，并给出热力计算结果汇总表。三.设计要求1、运行时有较高经济性；2、不同工况下工作时均有较高可靠性；3、在满足经济性和可靠性的同时，还应考虑到汽轮机的结构紧凑，系统简单,布置合理，本钱低廉，安装与维修方便，以及零件的通用化和系列等因素。四.主要参数汽轮机额定功率(Pr,kW)50000汽轮机涉及功率(Pe,kW)40000汽轮机初压(Po,MPa)8.5汽轮机初温(to,)535汽轮机工作转速(n,rmin)3000汽轮机排气压力(P',MPa)0.0045给水温度(tfw,C)158冷却水温度(tci,0C)20凝汽器出口水温(tc；C)31.5给水泵压头(PfpiMPa)0.28凝结水泵压头(Pep,MPa)1.18射汽抽气器汽耗量(Dej,th)1.2射汽抽气器出口水温(tej,oC)38.68射汽抽气器比熔降(hcj,kJkg)558.3回热级数(Z,级)5目录前言31 .近似热力过程曲线的拟定42 .估算汽轮机进汽量D043 .确定抽汽压力54 .各级加热器抽汽量计算54-1%高压加热器54-2Hz高压加热器54-3Hd-除氧器74-4H3低压加热器74-5H4低压加热器75 .流经汽轮机各级组的蒸汽流量及其内功率计算调节级86 .计算汽轮机装置的经济性97 .通流局部选型127-1配气方式和调节型选型127-2调节级几何参数的选择127-3各级平均直径确实定127-3-1第一压力级平均直径的估取127-3-2本机末级直径的估取137-3-3确定压力级平均直径的变化137-4级数确实定及比焙的分配147-4-1级数确实定147-4-2比焙降分配158 .汽轮机双列调节级的热力计算168-1叶型及其选择168-1-1叶片型线图168-1-2叶型及有关参数的选择168-2调节级的热力计算18总结24参考文献25前言汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式热能动力机械，与其他原动机相比，他具有单机功率大、效率高、运转平稳和使用寿命长等优点。汽轮机的主要用途是作为发动机的原动机。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用益汽轮机为动力的汽轮发电机组。汽轮机能变速运行，可用来直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。汽轮机的排气或中间抽气还可以用来满足生产和生活上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以用各种类型的工业汽轮机（包括发电、热电联供、驱动动力用），使用不同品位的热能得以合理有效地利用。汽轮机必须与锅炉（或其他蒸汽发生装置）、发电机（或其他被驱动机械）、以及凝汽器、加热器、泵等机械设备组成成套装置，共同工作。具有一定温度和压力的蒸汽可来自锅炉或其他气源，经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅（或静叶栅）和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械功，通过联轴器驱动其他机械，如发电机。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机的排气局部排出。在火电厂中，其排气通常被引入凝汽器，向冷却水放热而凝结，凝结水再经泵输送至加热器中加热后作为锅炉给水，循环工作。1 .近似热力过程曲线的拟定在h-s图上，由pc=8.5,to=535可确定汽轮机进气状态点0,并查得初焰ho=3480.09kJkg0设进气机构的节流压力损失4Po=O.（）4Po,得调节级前压力Po'=Po-Po=8.5-O.O4×8.5=8.16MPa0并由此可确定调节级前蒸汽状态点1,过1点作等端线向下交P2=O.0048MPa线于2点,查得h2t=206186kJkgo因此，整机的理想比焰降hlmac=ho-h2l=3480.09-2061.86=1418.23kJkgo估取汽轮机相对内效率ri=85.5%o整机的有效比焰降himac=ZhmacXTIri=1418.23X0.85=1212.59kJkg,汽轮机排hz=ho-himac=348O.09-1212.59=2267.5kJkgo用直线连接1、Z两点，在中间点3'处沿等压线下移20-25kJkg得到点3。用平滑的曲线连接1、3、Z三点，得到该机在设计工况下的近似热力过程曲线，如图1所示。图150MW凝汽式汽轮机近似热力过程曲线本汽轮机回热系统如图2所示，图中HbH2为高压加热器，出,也为低压加热器，也为除氧器，共五级回热抽汽。2 .估算汽轮机进汽量D0设m=1.12,机械效率nm=0.97,发电机效率ng=097,汽轮机漏汽量D=3%De,且有：1上式中没有考虑汽轮机轴封漏气）3 .确定抽汽压力该汽轮机采用大气压力式除氧器，除氧器压力为0.118MPa,对应的饱和水温度ted,=104.25MPao本机采用70%负荷以下时除氧器与H2高压加热器共汽源的运行方式，所以，除氧器的回热抽汽压力仅比除氧器工作压力高出0.024MPao根据给水温度tw=158°C可得Hl高压加热器给谁出口温度tw2=1580C,且除氧器出口水温twd=104.3C,根据温升（等比熔升）分配原那么，的H2高压加热器给谁出口温度：u,2=104.3+（158043±5）=131J5±5oC取tw2=131C°用同样方法选取各低压加热器的出口水温tw2（见表1）。根各加热器的出口水温,2及出口端差,可得加热器疏水温度te'=tw2+t,查得te'对应的饱和压力Pe（见表1）。在拟定近似热力曲线上求出各回热抽汽比焙值he,如图3所示。4 .各级加热器抽汽量计算4-1Hl高压加热器其给水量为该加热器平衡方程式为式中，/-加热器效率，一般取为=0.98（下同）。该级回热抽气量为:上式中有关符号的意义及数值见表1和表2。y高压加热器热平衡图如图4（a）所示。图4加热器平衡图(a)%加热器3e1nel也加热器（C）除氧器De2AJl ne24-2巨2高原力口热器<w2R7I该加热器热平衡图如图4 （b）所示,。elk考虑漏入”2高却惮I轴封漏气簟以及上级加热器小本级加砂器的疏水量¾,那么该级加热器的榔抽气量为:表150MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数加热抽气压力抽气比焰抽气管压损加热器工作饱和水温饱和水比焰出口端差给水出口水给水出口比器号Fe压力B工£温。2焰%MPa)(kJkg)(%)(MPa)()(kJkg)（）()(kJkg)兄0.72482938.080.6668163688.635158666.89H20.35042805.080.3224136572.055131550.66Hd0.14192672.0170.1178104.25437.04O104.25437.04兄0.05822556.080.053583347.54380334.95H40.02072437.080.019059246.97356234.42考虑上一级加热器疏水流入H2高压加热器并放热可使本级抽气量减少的相当量为：考虑前轴封一局部漏气量Dn,漏入本级加热器并放热可使本级会热抽气量减少的相当量为：式中轴封漏气比熔值，相当于调级后气室中蒸汽的比熔，z=3181.0kJkg,DnO.8Oth本级高压加热器也实际所需回热抽气量为：4-3H.-除氧器除氧器为混合式加热器，其热平衡图如图4(C)所示。分别列出除氧器的热平衡方程式和质量平衡方程式如下：将数据代入上述两式中，整理后得：联立上式求解可得：除氧器抽气量皿4=4.815(th)凝结水量Dov=124.637(th)4-4%低压加热器该级加热器热平衡图与修高压加热器的热平衡图相同，其回热抽气量A。4为4-5/低压加热器该级加热器凝结水进口水温g与凝汽器压力及流经抽气冷却器的温升有关。当B'=E=0.0045M与，凝汽器压力R=0.0043MPa时，对应的凝结水饱和温度(=31.5,比焰值>2558.43kJkgo凝结水流经抽气冷却器的温升A%可根据冷却器的热平衡公求得其比焙升为：式中/%=558.3kJkg为抽气冷却器中蒸汽的比焰降。Dl.=1.2(th)为抽气汽耗量，两者为数据考虑传热效率等因素，凝结水泵压头匕=l18MPa,该压力下水在3040"C之间比熔升对应的温升Aq=35,取Mj=3。H4低压加热器凝结水进口水温=31.5+3=34.5对应的比焙值相=145.61kJkg区的计算抽气量为：%的疏水流入”4引起末级回热抽气量减少的相当量为：区的实际回热抽气量为5 .流经汽轮机各级组的蒸汽流量及其内功率计算调节级（调节级后压力为3.1IMPa,比焰值H=3181kJkg0待调节级型式选定及热力计算后求得，第一次估算时，可估取调节级理想比焰降及级效率后在h-s图的近似热力过程曲线上查得）第一级组Dl=D0-g=142.79-1=141.79(th)第二级组D2=D1-AD1=141.79-7.592=134.198(th)第三级组D3=D2-AD2=134.198-6.146=128.052(t/h)第四级组D4=D3Zed=128.052-4.815=123.237(th)第五级组D5=D4-ADe3=123.237-5.789=117.448(t/h)第六级组D6=D5-M)e4=117.448-4.891=112.557(th)整机内功率6Pi=EPiij=0=11863.1+9570.8+4957.9+4730.8+3971.0+3882.3+5330.8=44306.7(kW)6 .计算汽轮机装置的经济性Pa=PIz=44306.7-443.1= 43863.6(kW)机械损失Pe = PaXL= 43863.6×0.97 =汽轮机轴端功率发电机出线端功率符合设计工况Pe=40000(kW)的要求，说明原估计的蒸汽量Do正确汽耗率不抽气时(回热抽气停用)估计汽耗率：汽轮机装置的热耗率：汽轮机装置的绝对电效率：本机计算结果列于表2内表250MW凝汽式汽轮机热平衡计算数据汽轮机初压MPa8.5射汽抽气器汽耗