多级冲动式背压汽轮机课程设计说明书--大学毕业设计论文.doc

目 录一、课程设计的目的和要求 2二、设计题目 2三、设计工况汽轮机进汽量的确定21、设计工况的功率22、设计工况汽轮机进汽量的近似量2四、调节级热力计算31、调节级部分相关参数的确定32、喷嘴部分计算43、第一列动叶部分计算54、导叶部分计算75、第二列动叶部分计算86、各项损失计算107、调节级焓降及功率11五、压力级热力计算121、压力级级数的确定122、压力级的部分相关参数的确定123、反作用度的选取及喷嘴部分计算124、动叶部分计算135、各项损失计算145、压力级焓降及功率15六、功率校核15七、总结分析16附：数据汇总表17一、课程设计的目的和要求课程设计是一个综合性的学习过程。目的在于总结和巩固已学得的基础理论，培养查阅资料、进行工程计算、识图和绘图能力，并在实践过程中吸取新的知识。具体要求是按照给定的设计条件，选取相关参数，进行详细的调节级和压力级的热力计算，确定汽轮机流通部分的尺寸，以求达到较高的汽轮机效率。二、设计题目机组型号：B50-8.82/3.43机组型式：多级冲动式背压汽轮机新汽压力：8.82 Mpa新汽温度：535.0排汽压力：3.43 Mpa额定功率：25MW转 速：3000 rpm三、设计工况汽轮机进汽量的确定1、设计工况的功率 汽轮机设计工况的选取，一般按其在电网或热网中承担的负荷的性质决定。本课设设计汽轮机承担基本负荷，故其设计工况的功率Ne为额定功率，以便在运行过程中获得最高的平均效率。2、设计工况汽轮机进汽量计算1、配汽方式：喷嘴调节2、调节级型式：双列级。3、参数选取(1)设计功率=额定功率=经济功率=25 MW(2)汽轮机相对内效率ri=70.00%(3)机械效率m=99%(4)发电机效率g=97% 4、近似热力过程线拟定(1)进汽节流损失P0=0.03P0=0.2646 Mpa 调节级喷嘴前P0=0.97Po=8.5554Mpa (2)排汽管中的节流损失:Pc=0.0188 Pc=0.06448Mpa 5、总进汽量的计算由P0，t0查焓熵图可得H0=3476.7452kJ/kg，S0=6.782kJ/(kgK).再由S0，Pc查得Hc=3177.02kJ/kg.所以流通部分理想比焓降Ht=H0-Hc=299.73kJ/kg.由可得=4460.5063.四、调节级热力计算1、调节级部分相关参数的确定：（1）调节级型式调节级分双列级和单列级两大类，双列速度级的最佳能量转换较大的理想焓降，使汽轮机级数相应减少，转子承受的蒸汽温度降低，变工况时级效率降低较少。中小型机组，为了简化结构常采用双列速度级作为调节级。大型汽轮机，为了获得较高的，通常采用单列级作为调节级。本机组为25MW小型机组，故调节级采用双列级。（2）调节级进汽量：由于门杆漏汽Do的1%，因而调节级实际进汽量G=0.99D0=455.9012.（3）调节级的平均直径和速度比：对于25MW的中压汽轮机，采用整锻转子，平均直径d2=1000mm，对于双列速度级，取Xa=0.23.（4）调节级内蒸气的理想焓降：（5）平均反作用度的选取为提高调节级的级效率，一般都带有一定的反动度。由于调节级为部分进汽级，为了减少漏气损失反动度不宜选的过大。反动度在各列叶栅中的分配应以各列叶栅通道光滑为变化为原则。反动度的大小由调节级各列叶栅出口面积予以确定。本题目取反动度Wm=0.18，其中第一列动叶栅、导叶、第二列动叶栅的反动度分别为：W1=0.06，W=0.06，W2=0.06。2、喷嘴部分计算（1）喷嘴叶栅蒸汽的理想焓降：（2）喷嘴出口汽流速度：据资料查得=0.97（3）喷嘴损失：（4）喷嘴出口蒸汽参数： 据和H0查焓熵图得=6.811077 由和查得：（5）喷嘴压比及型号：汽流在喷嘴中为亚音速流动，选喷嘴型号为TC26，取。由于汽流流速为亚音速，所以=0，即（6） 喷嘴叶栅出口面积： 其中为喷嘴流量。（7） 部分进汽度： 由平行计算可得 最佳部分进汽度e=0.513最佳喷嘴叶高1=35mm3、第一列动叶部分计算（1）动叶高度l1以及动叶平均直径d1：（2）解动叶栅进口速度三角形：圆周速度： 入口相对速度：（3）求动叶栅出口相对速度：查表得动叶系数动叶出口相对速度（4）动叶损失：（5）动叶出口蒸汽参数：动叶出口蒸汽焓值：由查焓熵图可得，由查焓熵图可得，（6）第一列动叶顶漏汽量：其中： 所以即（7）动叶出口面积：（8）选取动叶型线：，所以由查表确定动叶型线为TP-1A。（9）第一列动叶出口速度三角形：4、导叶部分计算（1）导叶叶片高度和导叶平均直径：（2）导叶出口速度：导叶焓降：导叶出口理想速度： 查表得导叶速度系数：导叶出口实际速度：（3）导叶损失：（4）导叶出口蒸汽参数：据，h2查焓熵图得=6.842627由和查得：（5）导叶汽封漏汽量：=2.3387其中（6）导叶出口面积：据查得，则导叶出口面积：（7）导叶栅型线选取：即，又，据表选取导叶栅型号为TP-3A5、第二列动叶部分计算（1）动叶高度l2以及动叶平均直径d1：（2）解动叶栅进口速度三角形：入口相对速度：（3）求动叶栅出口相对速度：查表得动叶系数动叶出口相对速度（4）动叶损失：（5）动叶出口蒸汽参数：动叶出口蒸汽焓值：由查焓熵图可得，由查焓熵图可得，（6）第一列动叶顶漏汽量：其中： 所以即（7）动叶出口面积：（8）选取动叶型线：由查表确定动叶型线为TP-5A。（9）第一列动叶出口速度三角形：6、各项损失计算 （1）余速损失：（2）叶高损失：（3）扇形损失： （4）叶轮摩擦损失： （5）部分进汽损失：由部分进汽度的计算部分可知，将代入鼓风损失和斥汽损失公式中可得：1）鼓风损失： 2）斥汽损失：（6）漏气损失：轮周理想比焓降：错误！未找到引用源。轮周效率： (注：排气干度为1，过热蒸汽，不存在湿气损失)（7）级内其他损失之和：（8）级内所有损失之和：7、调节级焓降及功率：调节级焓降：调节级功率：排气焓：五、压力级热力计算1、压力级级数的确定：由调节级排汽参数可以查得s=6.894808，又，由查得，即压力级理想焓降，根据经验取压力级级数为1。2、压力级部分相关参数的确定：（1）压力级流量：由于门杆漏汽和前轴封漏汽量占总进汽量Do的3%，因而压力级实际进汽量G=124.0809kg/s。（2）平均直径的选取：动叶平均直径，其中取最大值。即喷嘴平均直径3、反作用度的选取及喷嘴部分计算：取反作用度，验证叶根反作用度如下：圆周速度：最佳速比查表得流量系数,喷嘴损失喷嘴焓降由排汽状态点参数和在焓熵表中查得喷嘴出口状态参数：，喷嘴面积：叶根反作用度：在0.030.05之间，符合条件。4、动叶部分计算（1）解动叶栅进口速度三角形：圆周速度： 入口相对速度：（2）求动叶栅出口相对速度：查表得动叶系数动叶出口相对速度（3）动叶损失：（4）动叶出口蒸汽参数：动叶出口蒸汽焓值：由查焓熵图可得，由查焓熵图可得，（5）第一列动叶顶漏汽量：其中： 所以即（6）动叶出口面积：（7）选取动叶型线：，所以由查表确定动叶型线为TP-2A。（8）第一列动叶出口速度三角形：5、各项损失计算 （1）余速损失：（2）叶高损失：（3）扇形损失： （4）叶轮摩擦损失： （4）漏气损失：轮周理想比焓降：轮周效率：（5）级内所有损失之和：6、压力级焓降及功率：压力级焓降：压力级功率：六、功率校核机组的总功率为，符合设计功率要求，无需修正。七、总结分析经过近两周的计算与分析，最后的计算功率与设计功率相差0.87%，相差比较小，总的来说设计比较成功，但汽轮机相对内效率相对比较低，总结起来原因有以下几点：1、本次设计的汽轮机本身功率较小（25MW），而且背压较高（3.43MPa），故机组总焓降较小，即使取最小平均直径调节级的焓降也将达到总焓降的70%左右，而调节级效率较低，损失较大，故总体效率较低。2、查焓熵图所用软件不同，查得的数据有所不同，对后续的计算有所影响。3、流量系数与速度系数均取自表格，有一定误差。4、由于功率和背压的较小，喷嘴角度选取也存在一定偏差，叶型只能选择相近的叶型，存在一点误差。由于以上几个原因，导致只有在较低的相对内效率的情况下才能使计算得出的功率与设计功率相近，但总体而言，设计结果比较成功。附表一：B25-8.82/3.43调节级各项参数表 喷嘴第一列动叶项目符号数值项目符号数值理想焓降 191.041理想焓降hb13.9786入口压力 P08.5554反动度0.06入口比焓 h03476.75出口压力P24.5851出口压力 P14.796出口比焓h23305.4482出口比焓 h13296.9995叶顶围带漏气量G11.5960出口比体积 v1t0.065088出口绝对速度c2285.2794出口绝对速度 c1599.584出口相对速度w2429.7777出口相对速度 w1449.006入口角度1 18.85出口角度 114出口角度218.40叶片型线 TC-26叶片型线TP-1A叶片宽度 bn25叶片宽度b125叶高 ln35叶高l237平均直径 dn999平均直径d21000喷嘴流量系数 n0.97动叶速度系数10.902喷嘴速度系数 0.97动叶流量系数b0.935出口面积 An0.01363出口面积Ab0.01882导叶第二列动叶项目符号数值项目符号数值理想焓降hd13.97862理想焓降hb13.97862反动度d0.06反动度20.06出口压力P14.38457出口压力P24.1579出口比焓h13300.1683出口比焓h23290.4922出口比体积v1t0.070952出口比体积v20.07453叶根漏气量Gd2.3387叶顶围带漏气量G22.7778出口绝对速度c1330.66839出口绝对速度c2139.4753出口相对速度w1177.8890出口相对速度w2225.8246入口角度228.39入口角度1 50.62出口角度126.98出口角度239.64叶片型线TP-3A叶片型线TP-5A叶片宽度bd25叶片宽度b225叶高l139叶高l241平均直径d11001平均直径d21002导叶流量系数d0.935动叶速度系数20.925导叶速度系数d0.917动叶流量系数b0.937出口面积Ad0.02853出口面积Ab0.03814级内参数项目符号数值出口压力P24.192413出口比焓hp3314.6047进汽量G126.6392喷嘴损失n11.2905第一动叶损失b122.4273导叶损失d8.6987第二动叶损失b24.3025余速损失hc29.7267叶高损失hl9.1650扇形损失h0.2476叶轮摩擦损失h1.0767鼓风损失hw1.2422斥汽损失hs1.7115漏汽损失ht7.6448轮周理想比焓降hu174.1356轮周效率u0.7474级内其他各项损失和h21.0878级内总损失(h)079.9292级内有效焓降hi153.0478调节级内效率i0.6569调节级功率Ni19.3818附表二：B25-8.82/3.43压力级各项参数表序号计算项目符号单位数值1级反动度m0.082级平均直径dnmm9503级的理想比焓降htkJ/kg56.4884通过级的流量Gt/h446.69125通过级的流量Gkg/s124.08096圆周速度um/s 149.22577上级余速利用系数008喷嘴理想比焓降HnkJ/kg51.9699级的入口焓值h1kJ/kg3314.604710喷嘴后理想出口焓h1tkJ/kg3262.635711喷嘴后蒸汽压力P1tMpa3.539912喷嘴后蒸汽比容V1tm/kg0.08606813喷嘴前后压力比n0.844414喷嘴中流动状态亚临界15喷嘴叶型TC-2616出气角11517喷嘴出口气流理想速度C1tm/s322.394018喷嘴速度系数0.9719喷嘴出口实际气流速度C1m/s312.722220喷嘴流量系数n0.93821喷嘴出口面积Anm20.03525222喷嘴高度lnmm64.523喷嘴损失hnkJ/kg3.071424动叶进口汽流角127.7225动叶进口相对速度w1m/s172.821226动叶理想比焓降hb kJ/kg4.519027动叶速度系数0.93328动叶出口汽流理想相对速度W2tm/s197.244229动叶出口汽流相对速度W2m/s184.028830动叶损失hbkJ/kg2.519331动叶出口焓值h2kJ/kg3263.707432动叶后压力P2MPa3.494333动叶后比容V2m3/kg0.08717734盖度mm235动叶出口高度lbmm66.536动叶汽流出口角223.9437动叶岀汽角275.7538动叶出口汽流绝对速度C2m/s77.058439动叶余速损失hc2kJ/kg2.088540理想能量E0kJ/kg56.48841轮周效率-实际u0.85442轮周理想焓降hukJ/kg50.897343级的内功率Nimw6.42544喷嘴叶栅宽度Bnmm2545动叶叶型TP-3A46动叶叶栅宽度Bbmm2518