25MW汽轮机课程设计计算书.doc

汽轮机课程设计汽轮机参数： 容量：25MW 蒸汽初参数：压力:3.43Mpa 温度:435 排汽参数：冷却水温20背压：0.0050.006Mpa (取0.005 Mpa) 前轴封漏汽与轴封加热器耗汽量为0.007D,轴封加热器焓升 21KJ/Kg 加热器效率jr=0.98 设计功率:Pr=25MW 最大功率P=25*(0.20.3)1. 近拟热力过程图在焓熵图上选取进口参数P0=3.43MPa,t0=435,可得h0=3304kJ/Kg.设进汽机构的节流损失P0=0.04P0，可得调节级压力=3.3 MPa,并确定调节级前蒸汽状态点1（3.3 MPa, 435）过1点作等比熵线向下交PZ线于2点，查得h2t=2128KJ/Kg,整机理想比焓降（htmac）=h0-h2t=3304-2128=1176 KJ/Kg.选取汽轮机的内效率=0.85，有效比焓降himac=（htmac）*ri=999.6 KJ/Kg,排气比焓和hz=2304kj/kg.在焓熵图上得排汽点Z，用直线连接1，Z，去两点的中点沿等压线下移21-25Kj/Kg，用光滑曲线连接1，3两点，得热力过程曲线的近似曲线见图1， T P0 P0 t0 H0 1 2 Hi Ht Pc0 Pc S图1 选取给水温度T=160 回热级数:5 内效率=0.85主汽门和调节阀中节流损失P0=(0.030.05)PO排汽管中压力损失 PC=(0.020.06)PC回热抽汽管中的压力损失 PE=(0.040.08)PE2.汽轮机进汽量Dm=0.99 g=0.97 m=1.15 D=0.03DOD0=/ himacmg*m+D=3.6*20000*1.15/(93*0.99*0.97) +0.03D =107.19 t/h2. 抽汽压力确定采用大气式除氧器 压力为0.118 MPA 饱和温度为104.3CY 轴封加热器1# 2# 3# 4#加热器号抽汽压力Pe抽汽比焓he抽汽管压损加热器工作压力Pe饱和水温度te饱和水比焓he出口端差给水出口温度tw2给水出口比焓hw2H10.9296302480.8552172.5730.177165.5697.4H20482888804416147619.277140592.4Hd0.1917276480.1764115.8437.770115.8486.7H30.09553264480.0878995.9402.2592.9381.5H4003643249280.0335471.9300.9566.7276.23. 回热抽汽流量的计算(1) H1高加给水量 De=0.5 DL1=0.77 DC=1Dfw=D0-DC+DL1+Dej =107.19-1+0.77+0.5=107.46 t/h抽汽量De1(he1-he1) jr= Dfw(hW2-hw1)（t/h） （2）H2高加 抽汽量 （t/h） H1疏水流入H2放热 (t/h) 考虑前轴封漏汽 (t/h) (t/h) (3) Hd除氧器 (4)H3低加 (5)H4低加回热系统的校验 4. 流经各级组蒸汽量及其内功率调节级 第一级组 第二级组 第三级组 第四级组 第五级组 第六级组 整机内功率 5. 计算汽机装置的热经济性机械损失: 汽机轴端功率: 发电机功率: 内功率大于25000KW,合格汽耗率: 不抽汽估计汽耗率:汽轮机装置的热耗率绝对电效率 25MW凝汽式汽轮机热平衡计算数据基本数据汽机初压P0MPa3.43汽机初温T0435汽机初比焓H0Kj/kg3304工作转速nr/min3000冷却水温度Tc120射汽抽气器耗汽量ejt/h0.5射汽抽气器比焓降hejKj/kg21汽轮机总进汽量D0t/h107.19前轴封漏汽DTt/h0.75流入凝汽器汽量DCt/h70.272汽机背压PC/PCMPa0.005/0.0052凝汽器出口水温tc36.1给水泵压头PfpMPa6.4抽汽冷却器出口水温tej40凝结泵压头pcpMPa1.2 6. 双列速度级的热力计算（1） 速度级的选择选择双列速度级（195-250KJ/Kg）选择焓降为250kj/kg.故速度级的参数为： 1. 喷嘴热力计算(1) 喷嘴理想焓降(2) 喷嘴进口状态参数 (3) 喷嘴出口状态参数由hn可以从H-S图上查得: (4) 喷嘴形状的确定前后压比: 选用渐缩型喷嘴.(5) 喷嘴出口速度理想速度: 速度系数实际速度: 喷嘴出口汽流偏转角喷嘴出口汽流方向角 (6) 轮周速度u(7) 速度级的平均直径dm(8) 喷嘴出口面积An(9) 喷嘴出口高度ln 选取部分进汽度e=0.6则叶高ln=16mm15mm(10) 喷嘴损失2. 第一列动叶热力计算(1) 动叶进口汽流的相对速度(2) 根据C1,U1作速度三角形，由余弦定理可得： (3) 动叶出口汽流相对速度因为 则查图, 复速级动叶出口汽流角取(4) 动叶绝对速度 (5) 动叶进口状态参数喷嘴出口实际状态点参数动叶比焓 由H-S图查得动叶进口密度(5)动叶进口高度 (r t由表1-1查得) (6)动叶出口面积 ( 由图1-11查得)(7)动叶出口高度 (8)动叶损失 (9)动叶出口汽流状态参数 动叶出口比焓 查H-S图得:出口密度 因为则3. 导叶热力计算 (1) 导叶中汽流的理想比焓降 (2)导叶出口汽流理想状态参数 由导叶进口状态( 第一列动叶出口状态)参数和hgb从H-S图查得 导叶出口压力 导叶出口比焓 导叶出口密度 (3)导叶出口汽流理想速度导叶出口实际速度(由图1-18查取)导叶出口汽流角(4)导叶进口高度(6) 导叶顶部漏汽量 (7) 导叶出口面积(8) 导叶出口高度 (9) 导叶损失(10) 导叶出口汽流实际状态参数导叶出口焓 由H-S图查得导叶出口密度 4. 第二列动叶热力计算(1) 动叶中汽流的理想比焓降(2) 动叶出口汽流理想状态参数由H-S图查得动叶出口压力 动叶出口密度 (3) 动叶进口相对速度 (4) 动叶出口汽流相对速度相对理想速度:相对实际速度:(由图1-18查得)动叶出口汽流相对速度角(5) 动叶出口汽流绝对速度 (6) 动叶损失(7) 余速损失(8) 动叶出口汽流实际状态参数动叶出口实际比焓 (9) 动叶进口高度(10) 动叶顶部漏汽量由于,根部反动度 顶部反动度 (11) 动叶出口面积(由图1-11查得)(12) 动叶出口高度5. 轮周功校核1KG蒸汽所做的轮周功 计算符合要求6. 轮周效率 7. 级内损失的计算(1) 叶轮摩擦损失 (2) 叶高损失 (3) 部分进汽损失鼓风损失 斥汽损失 (4) 导叶及动叶顶部漏汽损失 8. 级的内功率9. 级的内效率7. 压力级的确定及焓降的分配1. 第一压力级的平均直径 =1.11m2. 凝汽式汽轮机末级直径的估算3. 平均理想焓降的计算各级组的直径及反动度L155.5mmd11100mmX10.421L257.5mmd21150mmX20.431L362.5mmd31250mmX30.441L467.5mmd41350mmX40.4446L573.5mmd51470mmX50.456L683mmd61660mmX60.5各级的理想焓降估算级的平均理想焓降 级数目的确定 比焓降分配辅助表格级号平均直径速比计算比焓取定比焓级后压力dmXahthtPi111100.42185.67681.3211300.4385.107208311600.4486.56760.58412100.4589.10800.4512700.45596.01800.26613400.46104.58840.14713800.47106.21840.08814400.48110.961040.03915400.49121.731040.0151016000.5135.84120.00518. 回热系统抽汽压力的重新确定加热器号抽汽压力Pe抽汽比焓he抽汽管压损加热器工作压力Pe饱和水温度te饱和水比焓he出口端差给水出口温度tw2给水出口比焓hw2H11307480.8552177749.97170723H20.58290480.5336154649.67147622.83Hd0262748170.2392125.6527.60125.6531.6H30.08260880.073694393.78589372H40.035250080.03266.13276.75561276.75(1) H1高加给水量Dfw=D0-DC+DL1+Dej =107.19-0.75+0.58+0.5=107.52 t/h抽汽量De1(he1-he1) jr= Dfw(hW2-hw1)（t/h）(2) H2高加(t/h) (t/h)(3) Hd除氧器 (4) H3低加(5) H4低加回热系统的校验 流经各级组流量及其内功率调节级 第一级组 第二级组 第三级组 第四级组 第五级组 第六级组 整机内功率 装置热经济性机械损失 汽机轴端损失 发电机功率 汽耗率 不抽汽估计汽耗率 汽机装置热耗率绝对电效率9.压力级第九级第十级的详细热力计算演示 1.级内的比焓降分配 (1)焓降 104kj/kg 初焓 2500 初压 0.037MP 初速 反动度 等熵滞止焓降 (2) 蒸汽在动叶的理想比焓降：2.喷管的热力计算 喷管前后的蒸汽参数 根据,以由h-s图得 喷管滞止压力=0.037 滞止比焓=2540.3 滞止密度=0.22 喷管前比焓2500 喷管后压力=0.017MP 理想密度 =0.125理想比焓 =2418 喷管截面积形状的确定 等熵指数 k=1.035+0.1=1.129 临界压比 =0.566喷管前后压力比 =0.016/0.035=0.457因为0.457，所以汽流在喷管出口为超声速流动但是0.30.4故喷管应该是渐缩型超音速斜切部分达到超音速。 临界参数的计算 临界压力 =*=0.037*0.566=0.021MP 临界焓 =2440 临界密度 =0.147 临界速度 =358.6m/s 喷管出口汽流速度 喷管出口汽流理想速度 =416.25m/s 喷管出口的实际汽流速度 =0.97*416.25=403.77m/s 喷管出口汽流出口角 因为喷管出口压力，斜切部分中汽流产生膨胀， 发生偏转，所以喷管汽流出口角应为喷管出气角加上 而 隔板漏气量计算 流经喷管的流量 、 喷管叶栅出口面积 喷管出口高度 喷管损失 喷管出口蒸汽参数 喷管出口实际比焓值 喷管出口的实际密度值 3 动叶栅热力计算（1） 动叶栅进口速度圆周速度动叶进口相对速度的方向角（2） 动叶出口速度动叶进口汽流焓动叶出口汽流理想相对速度动叶出口汽流的实际相对速度动叶出口相对速度汽流角一般选取时应使动叶出口高度不低于进口高度现取根据2，u，可作出动叶出口速度三角形动叶出口汽流绝对速度C2 =114.2m/s动叶出口汽流的速度方向角2： =83.840 (3)动叶损失hb=2t2(1-2)/2=4.56kj/kg(4)动叶出口蒸汽参数动叶出口理想比焓降h2t=h1-hb=2423-21.66=2401.34kj/kg动叶出口理想密度2t=0.111kg/m3动叶出口压力P2=0.016MPa动叶出口实际比焓动叶出口实际密度2=0.115 kg/m3动叶出口干度x2=0.917 （5）动叶出口高度 （6）动叶定不漏气量积计算 （7）动叶出口截面积 （8）动叶出口高度 lblb 故2选择符合要求。 （9）余速动能hc2 4. 轮周功及功率的计算 通过轮周的有效焓降计算轮周功 通过速度三角形计算的轮周功Pu与Pu基本相同，符合要求。 5.级内的各项损失的计算 （1）叶高损失 （2）叶轮摩擦损失 摩擦耗功 用能量表示摩擦损失（3） 隔板漏汽损失 （4）顶部漏气 （5）湿气损失 （6）级的内功率10.第十级的详细热力计算1.级内的比焓降分配 (1)焓降 102kj/kg 初焓 2404 初压 0.016MP 初速 反动度 等熵滞止焓降 (3) 蒸汽在动叶的理想比焓降：2.喷管的热力计算 喷管前后的蒸汽参数 根据,以由h-s图得 喷管滞止压力=0.037MP a 滞止比焓=2540.3 kj/kg 滞止密度=0.117 喷管前比焓2404喷管后压力=0.0055 理想密度 =0.05理想比焓 =2328 kj/kg 喷管截面积形状的确定 等熵指数 k=1.035+0.1=1.1235 临界压比 =0.579喷管前后压力比 =0.016/0.035=0.35因为0.457，所以汽流在喷管出口为超声速流动但是0.30.4故喷管应该是渐缩型超音速斜切部分达到超音速。 临界参数的计算 临界压力 =*=0.037*0.566=0.009246MPa 临界焓 =2352kj/kg 临界密度 =0.0769 临界速度 =340.57m/s 喷管出口汽流速度 喷管出口汽流理想速度 =450.72m/s 喷管出口的实际汽流速度 =0.97*416.25=436.6m/s 喷管出口汽流出口角 因为喷管出口压力，斜切部分中汽流产生膨胀， 发生偏转，所以喷管汽流出口角应为喷管出气角加上 而 隔板漏气量计算 流经喷管的流量 、 喷管叶栅出口面积 喷管出口高度 喷管损失 喷管出口蒸汽参数 喷管出口实际比焓值 喷管出口的实际密度值 3 动叶栅热力计算（4） 动叶栅进口速度圆周速度动叶进口相对速度的方向角（5） 动叶出口速度动叶进口汽流焓动叶出口汽流理想相对速度动叶出口汽流的实际相对速度动叶出口相对速度汽流角一般选取时应使动叶出口高度不低于进口高度现取根据2，u，可作出动叶出口速度三角形动叶出口汽流绝对速度C2 =142.3动叶出口汽流的速度方向角2： =82.30 (3)动叶损hb=2t2(1-2)/2=5.4kg(4)动叶出口蒸汽参数动叶出口理想比焓降h2t=h1-hb=2324-25=2299kj/kg动叶出口理想密度2t=0.045kg/m3动叶出口压力P2=0.0045 MPa动叶出口实际比焓动叶出口实际密度2=0.005 kg/m3动叶出口干度x2=0883 （5）动叶出口高度 （6）动叶定不漏气量积计算 （7）动叶出口截面积 （8）动叶出口高度 lblb 故2选择符合要求。 （9）余速动能hc2 5. 轮周功及功率的计算 通过轮周的有效焓降计算轮周功 通过速度三角形计算的轮周功Pu与Pu基本相同，符合要求。 5.级内的各项损失的计算 （1）叶高损失 （2）叶轮摩擦损失 摩擦耗功 用能量表示摩擦损失（6） 隔板漏汽损失 （4）顶部漏气 （5）湿气损失 （6）级的内功率级数1234焓降ht68727680初焓h06146307429902904初压p01.71.30.80.58初速C0198.9991.898892.577反动度0.080.080.090.09等熵滞止焓降87.7976.2279.87284.258喷嘴等熵滞止焓降80.7770.12472.68376.699喷嘴理想出口速度401.93374.497381.27391.66等熵出口焓值3065.5230032917.312827V1t0.190.310.270.6P11.30.780.750.4出口面积An144.47195207433等熵滞止焓3165.7893003.8729932908查得P0(0)1.71.410.95压比0.7640.72220.80.421隔板漏气量0.003650.3290.310.143流量107.19102.46102.4698.85有效流量106.725102.13102.4698.76级速比0.420.430.4190.45 级理想速度419.04390.44399.67410.57 圆周速度175.99167.88167.46184.75 平均直径动叶1065106910671177 平均直径喷嘴1063106810661176 喷嘴出口角a113131313叶片数46464646估算玄长110110110110喷嘴节距76.4572.972.7680.27相对节距0.6950.660.660.729 喷嘴高度18262852 动叶高度20283054 喷嘴实际出口速度389.87363.26369.82379.91 喷嘴损失4.774.144.294.53 喷嘴实际出口焓3069.9993008.022921.612831 动叶进口角B10.43010.4390.43130.4609(反正切）角度B123.27523.723.3324.74 动叶进口相对速度251.61203.28210.06204.16 理想相对速度221.94203.21210.06238.44h2t3064.5300229142824查P21.31.10.820.4V2t0.190.250.290.621动叶出口面积Ab237.65325.53361.15732.4122 动叶出口角B20.33750.34630.35930.3669（反正玄）角度B219.7220.26521.0521.53需动叶数目212203202223Tb0.6470.6470.6470.647Bb25.625.625.625.623 动叶出口相对速度235.759216.71226.63223.4224 动叶损失3.863.263.5693.4625动叶绝对出口角a21.7332.111.843.55(反正切）角度60.01564.7461.5974.28426 动叶绝对出口速度91.8882.9992.5785.1727 余速损失4.223.444.283.62728 叶高损失4.993.012.91.67729 轮周焓降74.9465.36967.7272.6530 轮周效率85.35585.7684.7886.231扇形损失0.0190.036640.04410.124132 摩擦耗功1.2160.76240.6490.5310934 隔伴汽封漏汽损失1.5190.98070.95750.4935 叶顶漏汽损失1.89891.081.0460.5628顶部反动度0.06320.0550.060.04624当量间隙0.640.640.640.6437 有效焓降65.2959.49462.1269.26938 焓降H23080.730142927283439 效率65.2981.1691.4985.3利用系数0.770.810.850.8540 做功1944169317681902级数5678焓降ht808484104初焓h02811274826522608初压p00.40.30.190.202初速C085.178685.005580.062292.45反动度0.10.10.1140.13等熵滞止焓降83.627687.612987.2049108.2736喷嘴等熵滞止焓降75.264978.851677.263694.198喷嘴理想出口速度387.9817197.1188393.0995434.0462等熵出口焓值2735.7352669.14832574.73632513.8019V1t1111.6P10.180.20.180.1出口面积An728.9814693.5174700.6148961.3623等熵滞止焓2814.62772751.61292655.2052612.2736查得P0(0)0.320.320.1950.21压比0.56250.6250.923120.48隔板漏气量0.085230.087240.086360.0596流量98.8596.2696.2691.13有效流量98.764796.172796.173691.07级速比0.4550.460.470.48 级理想速度408.9687418.5999417.6241465.3463 圆周速度186.0807192.5559196.2833223.3662 平均直径动叶1185122612501423 平均直径喷嘴1184122512491422 喷嘴出口角a113131313叶片数54545658估算玄长110112114116喷嘴节距68.847471.231470.033276.9841相对节距0.62580.63590.61430.6637 喷嘴高度87807996 动叶高度8982180200 喷嘴实际出口速度376.3423385.2052381.3065421.0248 喷嘴损失4.44814.66014.56625.5671 喷嘴实际出口焓2740.18322673.80842579.30262519.369 动叶进口角B10.4687210.474890.4894440.506829(反正切）角度B125.113525.365126.079226.88 动叶进口相对速度199.4722202.2767195.1155209.4982 理想相对速度237.7282241.7404240.7338268.4038h2t2732.18322665.40842569.72662505.8491查P20.180.20.180.1V2t10.921.11.821动叶出口面积Ab1225.08931079.28741295.86011800.974422 动叶出口角B20.36990.34190.40750.41129（反正玄）角度B221.711819.992924.054124.2858需动叶数目225232237270Tb0.6470.6470.6470.647Bb25.625.625.625.623 动叶出口相对速度222.7513226.5108225.5676254.178424 动叶损失4.80643.56563.5363.716925动叶绝对出口角a23.94883.81429.482112.567(反正切）角度75.789375.30983.979785.4526 动叶绝对出口速度85.005580.062192.451104.871227 余速损失3.61293.20494.27366.509528 叶高损失0.99471.14271.13661.168629 轮周焓降72.118276.182274.82993.490530 轮周效率86.237386.953185.808286.246531扇形损失0.33020.27430.25630.359432 摩擦耗功0.32970.43660.4020.495634 隔伴汽封漏汽损失0.28970.32180.31280.284935 叶顶漏汽损失0.26330.37460.38170.4342顶部反动度0.02690.035480.052610.0656当量间隙0.640.640.640.6437 有效焓降69.910473.632172.339590.747838 焓降H22741.08952674.36792579.66052517.252239 效率86.784186.739586.55987.59485利用系数0.850.850.850.8540 做功1919.62451968.83981934.27682297.1797参考文献1.工程热力学中国建筑工