课程设计热力设计说明书.doc

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设计初始参数 P0=2.917Mpa，T0=335℃，P2 =2.1287Mpa，n=5000r/min, Ne=1500kW 1. 理想比焓降的确定，单级的选择依据根据已知的P0，T0和P2，确定机组的理想绝热焓降h0,由于机组的进气管和排气管都有压力损失，所以级内的理想绝热焓降hs应小于机组的理想绝热焓降h0。再根据级内的理想焓降确定选用压力级或者速度级，单级或者多级。在实际应用中，压力级的最佳速比大于速度级的最佳速比，所以在相同转速下，速度级的级内焓降要大于压力级的焓降。速度级常用来在一级中承担较大焓降的任务，也常用来作为调节级。但本次课设设计任务中要求设计双列速度级，所以这一步只来作为参考。 2. 速比和节圆直径的选择选定双列速度级后，通过查速度级轮周效率与速比的关系得知，当速比在。0.2-0.28时轮周效率有最大值。根据图表我们先初步选择了速比Xo，通过速比Xo和级理想出口速度得到圆周速度U，再通过圆周速度U和转速n确定了节圆直径Dcp。由于Dcp还受加工工艺的限制，所以要将Dcp取整。取整后重新调整圆周转速U。最后得到级的最佳速比（考虑了工艺要求）Xo。图1 速度级轮周效率与速比的关系 3. 反动度的选取在级内引入少量的反动度对改善动叶片中的流动有利，可以提高速度系数。但随着反动度的提高最佳速比也会变大，从而使级的焓降降低，故引入的反动度不能过大。而且多数的速度级处在部分进气的状态下工作，如果引入的反动度过大，必将明显地引起部分进气损失和叶端漏气的增加。根据说明书中的建议，应从18-20范围内选取。我们组选取的反动度为18。根据反动度对速度级轮周效率的影响，最终将反动度在第一列动叶，导叶和第二列动叶内的焓降分配为5，6，7。图2 反动度对速度级轮周效率的影响 4. 叶型的选取通过喷嘴实际出口马赫数选取机组叶型组合，本组喷嘴出口马赫数为0.748，查表得级组叶型组合KC-1A（喷嘴叶型TC-2A，第Ⅰ列动叶型TP-1A，导叶叶型TP-3A，第Ⅱ列动叶叶型TP-5A）。序号名称符号单位公式及来源备注结果 1 新蒸汽压力 MPa 给定 2.99 2 新蒸汽温度 ℃ 给定 385 3 新蒸汽焓 KJ/kg 按、查i-s图 [4] 3197.47 4 新蒸汽比容 m3/kg 按、查i-s图 [4] 0.09711 5 机组背压 Mpa 给定 2.14 6 机组绝热终焓 KJ/kg 按、、查i-s图 [4] 3103.906 7 机组绝热焓降 KJ/kg - 93.56412 8 级进汽压力损失 Mpa (0.03-0.05) 取0.05 [1,P14] 0.1495 9 级进汽压力 Mpa ~ 2.8405 10 级进汽焓 KJ/kg [1,P14] 3197.47 11 级进汽温度 ℃ 按、查i-s图 [4] 383.8079 12 下的饱和温度 ℃ 按、查i-s图 [4] 230.8477 13 级进汽过热度 ℃ — 152.9602 14 阻力系数 — （0.05~0）内选取 [1,P16] 0.02 15 排气管中汽流速度 m/s （40~60）内选取 [1,P15] 50 16 级后至排汽管的排汽损失 Mpa [1,P15] 0.0107 17 级排汽压力 Mpa + 说明书 2.1507 18 级绝热终态蒸汽干度 — 按、、查i-s图 [4] 1 19 级绝热终焓 KJ/kg 按、、查i-s图 [4] 3119.142 20 级绝热终比容 m3/kg 按、、查i-s图 [4] 0.126864 21 级绝热焓降 KJ/kg - 78.32764 22 机组额定功率 KW 给定 3500 23 机组经济功率 N0 e KW （0.9~0.98）取0.95 3325 24 机组有效效率 — 选取 [2] 0.633 25 级理想出口速度 m/s 395.797 26 节圆直径 m 杭汽厂d双尺寸系列 0.344 27 转速 n r/s 给定 93.33333 28 圆周速度 U m/s 100.8663 29 速比 — U/ 说明书 0.254844 30 级进汽流量 Q kg/s N0 e /（h0 ） 56.1408 31 过热蒸汽绝热指数 K — 查取 [5,P272] 1.3 32 临界压比 — [2,P10] 0.545728 33 喷嘴喉部压力 MPa 1.55014 34 喷嘴喉部绝热终焓 KJ/kg 按、、查i-s图 [4] 3033.032 35 喷嘴喉部绝热焓降 KJ/kg - 164.4377 36 喷嘴喉部理想出口速度 m/s 573.4765 37 喷嘴速度系数 — （0.95~0.97）范围内选取 [2,P48] 0.96 38 喷嘴喉部实际出口速度 m/s ● 550.5374 39 喷嘴喉部前损失 KJ/kg [2,P65] 12.89191 40 喷嘴喉部出口焓 KJ/kg + 3045.924 41 喷嘴喉部出口比容 M3/kg 由、查i-s图 0.165335 42 喷嘴喉部计算面积 Q./ 0.01686 43 级反动度 % (18~20) 范围内选取说明书 18 44 喷嘴绝热焓降 KJ/kg (1-) [3,P47] 64.22866 45 喷嘴绝热终焓 KJ/kg - 3133.241 46 喷嘴出口压力 MPa 由、、查i-s图 [4] 2.264079 47 喷嘴理想出口速度 m/s [2,P47] 358.4094 48 喷嘴实际出口速度 m/s ● [2,P48] 344.0731 49 喷嘴损失 KJ/kg [2,P49] 5.035527 50 喷嘴出口焓 KJ/kg + 3138.277 51 喷嘴实际出口温度 ℃ 按、查i-s图 [4] 352.7561 52 喷嘴实际出口比容 M3/kg 按、查i-s图 [4] 0.122427 53 喷嘴出口计算面积 Q●/ [2,P29] 0.019976 54 过热蒸汽气体常数 R J/kg.k 查得 461.76 55 喷嘴出口马赫数 — [2,P9] 0.747711 56 级组叶型组合 — — 按选取 [1] KC-1A 57 喷嘴叶型 — — 查表 [1] TC-2A 58 第Ⅰ列动叶型 — — 查表 [1] TP-1A 59 导叶叶型 — — 查表 [1] TP-3A 60 第Ⅱ列动叶叶型 — — 查表 [1] TP-5A 61 喷嘴安装角 º 查取 [7] 38 62 喷嘴出口汽流角(含汽流偏转角) º 选取 [1] 15.1 63 喷嘴出口边厚度 m 查取 [7] 0.0008 64 喷嘴最佳相对节距 — （0.70~0.75）内选取 0.72 65 喷嘴宽度 m 查取 [7] 0.0308 66 喷嘴弦长 m [2,P63] 0.050027 67 喷嘴节距 m ● 0.03602 68 喷嘴嘴宽 m （-）● 0.009175 69 喷嘴喉部减窄系数 — 0.97779 70 喷嘴高度×部分进汽度 m 0.072566 71 喷嘴高度 m 选定 0.098 72 喷嘴部分进汽度 — 0.740473 73 喷嘴数目只取整 22 74 喷嘴喉部实际面积 [2,P43] 0.019781 75 喷嘴出口汽流角(未偏转时) º [2,P14] 14.99651 76 汽流偏转角 º 0.103486 77 喷嘴出口至级背压绝热终焓 KJ/kg 按、、查i-s图 [4] 3124.118 78 喷嘴出口至级背压绝热焓降 KJ/kg - 14.15813 79 喷嘴出口至级背压理想出口速度 m/s 168.2744 80 喷嘴出口至级背压绝热终态比容 M3/kg 按、、查i-s图 [4] 0.127397 81 喷嘴与动叶Ⅰ的轴向间隙 m 参考母型动叶Ⅰ有径向汽封齿 0.001 82 动叶Ⅰ安装角 º 查取 [7] 77.33 83 动叶Ⅰ进口角 º 查取 [1] 21.2 84 动叶Ⅰ出口角 º 查取 [1] 17.9 85 动叶Ⅰ出汽边厚度 m 查得 [7] 0.0004 86 动叶Ⅰ宽度 m 选取 [7] 0.025 87 动叶Ⅰ弦长 m =/ 0.025624 88 动叶Ⅰ最佳相对节距 — (0.60~0.65)内选取 [1] 0.62 89 动叶Ⅰ节距 m ● 0.015887 90 动叶Ⅰ喉宽 m 0.00476 91 动叶Ⅰ部分进汽度 — 取比稍大说明书 0.794 92 动叶Ⅰ数目只取整 68 93 动叶Ⅰ高度 m 先暂定，后由流量方程校核 0.113 94 动叶Ⅰ顶部和根部间隙面积 0.001081 95 动叶Ⅰ与喷嘴间隙处流量系数 — 参考母型 0.15 96 动叶Ⅰ与喷嘴间隙漏汽量 Kg/s ●●●/ 流量公式 0.170012 97 动叶Ⅰ流量 Kg/s Q- 55.97079 98 动叶Ⅰ进口相对转速 m/s 248.0849 99 折入焓 KJ/kg 30.77305 100 动叶Ⅰ进口相对角度 º 速度△ 21.17994 101 动叶Ⅰ汽流偏折角 º - -0.02006 102 级反动度 % 见本表[43]项 18 103 动叶Ⅰ反动度 % 见本表[43]项说明书 5 104 动叶Ⅰ绝热焓降 KJ/kg 定义 3.916382 105 动叶Ⅰ绝热终焓 KJ/kg - 3134.36 106 动叶Ⅰ总焓降 KJ/kg + 34.68943 107 动叶Ⅰ排汽压力 MPa 按、、查i-s图 [4] 2.232264 108 动叶Ⅰ理想出口速度 m/s [2,P48] 263.3987 109 动叶Ⅰ速度系数 — 按、查曲线 0.912 110 动叶Ⅰ实际相对出口速度 m/s ● [2,P48] 240.2196 111 动叶Ⅰ损失 KJ/kg [2,P49] 5.836705 112 动叶Ⅰ出口焓 KJ/kg + 3140.197 113 动叶Ⅰ出口温度 ℃ 按，查i-s图 [4] 353.3122 114 动叶Ⅰ出口比容 m3/kg 按，查i-s图 [4] 0.124377 115 动叶Ⅰ出口计算面积 m2 ●/ 0.02898 116 校核动叶Ⅰ叶高 m 0.109881 117 确定动叶Ⅰ叶高 — — 比较本表第[93]项和[116]项，大者回代入第[93]项 0.113 118 动叶Ⅰ与喷嘴喉部计算面积比 — 本表第[115]项与第[42]项 1.718845 119 动叶Ⅰ出口实际面积 m2 ●●● 0.029041 120 动叶Ⅰ与喷嘴喉部实际面积比 — 本表第[119]项与[74]项 1.468124 121 动叶Ⅰ出口至级背压绝热终焓 KJ/kg 按，，查i-s图 [4] 3129.905 122 动叶Ⅰ出口至级背压绝热焓降 KJ/kg - 10.29149 123 动叶Ⅰ出口至级背压绝热终态比容 m3/kg 按，，查i-s图 [4] 0.128016 124 动叶Ⅰ出口至级背压理想出口速度 m/s 143.4677 125 动叶Ⅰ排汽绝对速度 m/s 147.5299 126 折入焓 KJ/kg 10.88254 127 动叶Ⅰ排汽绝对角度 º 速度△ 30.03055 128 动叶Ⅰ与导叶间轴向间隙 m 参考母型 0.003 129 导叶安装角 º 查得 [7] 79 130 导叶出口角 º 选取 [1] 24 131 导叶进口角 º 选取 [1] 31 132 导叶出汽边厚度 m 查取 [7] 0.000387 133 导叶最佳相对节距 — （0.56-0.63）内选取 [1] 0.612 134 导叶宽度 m 选取 [7] 0.032 135 导叶弦长 m =/ 0.032599 136 导叶节距 m ● 0.019951 137 导叶喉宽 m （-） 0.007957 138 导叶部分进汽度 — 0.8 139 导叶数目只取整 44 140 导叶流量 kg/s = 说明书 55.97079 141 导叶反动度 % 见本表第[43]项说明书 6 142 导叶绝热焓降 KJ/kg ● 定义 4.699658 143 导叶绝热终焓 KJ/kg - 3135.497 144 导叶出口压力 MPa 按查i-s图 [4] 2.194726 145 导叶总焓降 KJ/kg + 15.5822 146 导叶绝热出口速度 m/s 176.5344 147 导叶速度系数 — 按、查曲线 0.934 148 导叶实际出口速度 m/s ● 164.8831 149 导叶损失 KJ/kg [2,P49] 1.988974 150 导叶出口焓 KJ/kg + 3137.486 151 导叶出口温度 ℃ 按查i-s图 [4] 351.759 152 导叶出口比容 m3/kg 按查i-s图 [4] 0.126231 153 导叶出口的计算面积 m2 / 0.04285 154 导叶叶高 m 0.123 155 导叶与喷嘴喉部计算面积比 — 本表第[153]项与第[42]项 2.541513 156 导叶出口实际面积 m2 ●● 0.043064 157 导叶与喷嘴喉部实际面积比 — 本表第[156]项与第[74]项 2.177047 158 导叶出口至级背压绝热终焓 KJ/kg 按，查i-s图 [4] 3131.885 159 导叶出口至级背压绝热焓降 KJ/kg - 5.601078 160 导叶出口至级背压理想出口速度 m/s 105.8402 161 导叶出口至级背压绝热终态比容 m3/kg 按，查i-s图 [4] 0.128228 162 导叶与动叶Ⅱ轴向间隙 m 参考给定值 0.003 163 动叶Ⅱ安装角 º 查得 [7] 78 164 动叶Ⅱ出口角 º 查取 [1] 33 165 动叶Ⅱ进口角 º 查取 [1] 57 166 动叶Ⅱ出汽边宽度 m 查得 [7] 0.00034 167 动叶Ⅱ最佳相对节距 — （0.50~0.56）内选取 [1] 0.54 168 动叶Ⅱ宽度 m 选取 [7] 0.025 169 动叶Ⅱ弦长 m / 0.025559 170 动叶Ⅱ节距 m 0.013802 171 动叶Ⅱ喉宽 m （-） 0.007332 172 动叶Ⅱ部分进汽度 — 0.81 173 动叶Ⅱ数目只取整 78 174 动叶Ⅱ流量 kg/s = 说明书 55.97079 175 动叶Ⅱ进口相对速度 m/s 83.50947 176 折入焓 KJ/kg 3.486916 177 动叶Ⅱ进口相对角度 º 速度△ 53.42435 178 动叶Ⅱ反动度 % 见本表[43]项说明书 7 179 动叶Ⅱ绝热焓降 KJ/kg ● 定义 5.482935 180 动叶Ⅱ绝热终焓 KJ/kg - 3132.003 181 动叶Ⅱ排汽压力 MPa 按，查i-s图 [4] 2.151622 182 动叶Ⅱ总焓降 KJ/kg + 8.96985 183 动叶Ⅱ理想相对出口速度 m/s 133.9392 184 动叶Ⅱ速度系数 — 按，查曲线 0.937 185 动叶Ⅱ实际相对出口速度 m/s ● [2,P48] 125.501 186 动叶Ⅱ损失 KJ/kg [2,P49] 1.0946 187 动叶Ⅱ出口焓 KJ/kg + 3133.098 188 动叶Ⅱ出口温度 ℃ 由、查i-s图 [4] 349.403 189 动叶Ⅱ出口比容 m3/kg 由、查i-s图 [4] 0.128302 190 动叶Ⅱ出口计算面积 m2 / 0.05722 191 动叶Ⅱ与喷嘴喉部计算面积比 — 本表第[190]项与第[42]项 3.393831 192 动叶Ⅱ高度 m 0.124 193 动叶Ⅱ出口实际面积 m2 ●●● 0.057439 194 动叶Ⅱ与喷嘴喉部实际面积比 — 本表第[193]项与第[74]项 2.903728 195 动叶Ⅱ排汽速度 m/s 68.49342 196 动叶Ⅱ排汽速度损失 KJ/kg 2.345675 197 动叶Ⅱ排汽绝对角度 º 速度△ 86.32712 198 动叶Ⅰ轮周功率 KW 2596.5 199 动叶Ⅱ轮周功率 KW 875.1528 200 级总轮周功率 KW + 3471.653 201 轮周焓降 KJ/kg /Q 61.83832 202 轮周效率 % / 0.789483 203 喷嘴进汽弧段数 — 选取 2 204 喷嘴出口实际面积 m2 0.020095 205 部分进汽损失(斥汽损失) KJ/kg [2,P56] 1.022244 206 汽室中气体的比容 m3/kg 0.125364 207 工质性质系数 — 选取 [2,P55] 1 208 摩擦耗功 KW [2,P55] 0.968681 209 鼓风损失 KW Dcp， l 单位mm， n-r/min 27.61058 210 摩擦鼓风损失 KJ/kg 0.509064 211 叶高损失 KJ/kg 0.759504 212 级的内部损失 KJ/kg ++ 2.290812 213 级的内部焓降 KJ/kg - 59.54751 214 级的排汽焓 KJ/kg 3137.922 215 级的排汽温度 ℃ 由、查i-s图 [4] 351.5412 216 级的排汽比容 m3/kg 由、查i-s图 [4] 0.128873 217 级的内效率 % / 0.760236 218 机组的内效率 % / 0.636435 219 级功率 KW Q． 3343.045 220 机组的机械效率 % 选取 [1] 0.995 221 机组的有效效率 % ● 0.633253 222 有效效率的比较 % 本表第[221]项与第[24]项要求值<(1~3)% 0.0004 223 汽轮机出轴功率 N KW ● 3326.33 224 相对功率比较 % （N - N0 e）/ N0 e 要求值<(1~3)% 0.0004 225 汽耗 D kg/(KW.s) Q/N 0.016878 226 保证汽耗 kg/(KW.s) 1.05d 0.017722 图3 热力过程焓熵图图4 双列速度级速度三角形涡轮机专业方向课程设计指导教师：谢蓉组员：邵文洋邢建峰

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