溫如新的汽輪機課程設計

1、汽輪機課程設計摘 要汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。汽輪機在設計參數(shù)下運行稱為汽輪機的設計工況。由于汽輪機的主要尺寸基本上是按設計工況要求確定的，而汽輪機功率在運行時將根據(jù)外界的需要而變化，汽機參數(shù)均有可能變化，從而引起蒸汽流量、各級參數(shù)和效率的變化，稱為汽輪機的變工況。為了估計汽輪機在新工況下運行的經(jīng)濟性，可靠性與安全性，有必要對新工況進行熱力核算。為了更好的適應社會發(fā)展加深大學生的研發(fā)技能及拓展大學生的理性思維，因此我們進行了2.5MW汽輪機的課程設計。核算項目有：動葉前后參數(shù)、級效率、級功率、反動度、速度比、漏汽量等。這次課程設計給了我們鍛煉自我能力和鞏固知識的機會，

2、為今后更好的對汽輪機設計打下了堅實的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：汽輪機；設計；流量；核算-I-AbstractSteam turbine is the energy conversion of steam into mechanical power of the rotary type power machinery. The design condition of steam turbine under design parameters is called steam turbine. Due to the main dimensions of the steam turbine is basicall

3、y according to the design requirements identified, and power of steam turbine at run time will be according to the need of external changes, turbine parameters have may change, causing steam flow rate, at all levels and efficiency of the parameter changes, called the change condition of the turbine.

4、 In order to estimate the economy, reliability and safety of steam turbine running under new conditions, it is necessary to calculate the new operating conditions.In order to better adapt to the social development of College Students' research and development skills and expand the rational think

5、ing, so we carried out the curriculum design of 2.5MW turbine. Accounting items are: the parameters of the front and rear of the blade, the level of efficiency, the level of power, the reaction rate, the speed ratio, the amount of leakage, etc. This curriculum design gives us the opportunity to exer

6、cise the ability of self and the consolidation of knowledge, for the future to better lay a solid foundation for the design of the steam turbine.Key words: steam turbine; design; flow; calculationIII目 錄摘 要IAbstractII設計任務書IV第1章 緒 論1第2章 設計方案2 2.1設計目的22.2 設計要求22.3 整體設計計算過程順序 2第3章 設計工況下的熱力計算33.1 主要

7、設計參數(shù)選擇33.1.1 設計功率33.1.2 汽輪機效率33.1.3 近似熱力過程線的擬定33.2 汽輪機總進汽量的初步估算3第4章 調(diào)節(jié)級的詳細熱力計算54.1 噴嘴參數(shù)計算54.1.1 噴嘴基本參數(shù)計算54.1.2 確定部分進汽度64.1.3 噴嘴其他系數(shù)計算64.2 動葉系數(shù)計算64.2.1 動葉進口參數(shù)計算64.2.2 動葉出口參數(shù)計算74.3 葉輪參數(shù)計算84.3.1 輪周效率計算84.3.2 葉輪其他參數(shù)計算8第5章 壓力級計算105.1 壓力級的平均直徑105.1.1 第一壓力級平均直徑的確定105.1.2 壓力級的平均直徑確定105.2 壓力級比焓降的計算11結(jié) 論12參考文

8、獻14-V-設計任務書一、設計主要條件及技術(shù)參數(shù)：1、機組型號:B2.5-3.43/0.9812、機組型式：多級沖動式背壓汽輪機3、汽輪機功率：2.5MW4、新蒸汽壓力：3.43MPa5、新蒸汽溫度：4356、排汽壓力：0.981MPa7、汽輪機轉(zhuǎn)數(shù)：3000rpm二、設計內(nèi)容及工作量：1、分析并確定汽輪機熱力設計的基本參數(shù)，如汽輪機容量、進汽參數(shù)、轉(zhuǎn)速、排汽壓力或循環(huán)水溫度、回熱加熱級數(shù)及給水溫度、供熱汽輪機的供汽壓力等。2、分析并選擇汽輪機的型式、配汽機構(gòu)型式、通流部分形狀及有關(guān)參數(shù)。3、擬定汽輪機近似熱力過程線和原則性熱力系統(tǒng)，進行汽耗量與熱經(jīng)濟性的初步計算。4、根據(jù)汽輪機運行特性、經(jīng)濟

9、要求及結(jié)構(gòu)強度等因素，比較和確定調(diào)節(jié)級的型式、比焓降、葉型及尺寸等。5、根據(jù)流通部分形狀和回熱抽汽壓力要求，確定壓力級的級數(shù)，并進行各級比焓降分配。6、對各級進行詳細的熱力計算，求出各級流通部分的幾何尺寸、相對內(nèi)效率和內(nèi)功率，確定汽輪機的實際熱力過程線。7、根據(jù)各級熱力計算的結(jié)果，修正各回熱抽汽點壓力以符合實際熱力過程線的要求。8、根據(jù)需要修正熱力計算結(jié)果。9、繪制流通部分及縱剖面圖。10、需要上交材料：計算手稿一份、說明書一本、A1圖紙一張。-VII-第1章 緒 論排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機稱為為背壓汽輪機。背壓式汽輪機結(jié)構(gòu)：由下列幾個部分組成：轉(zhuǎn)動部分由主軸、葉輪、軸封套和安裝在葉輪上的

10、動葉片等組成；固定部分由汽缸、隔板、噴嘴、靜葉片、汽封和軸封等組成；控制部分由調(diào)速裝置、保護裝置和油系統(tǒng)等組成。背壓式汽輪機發(fā)電機組發(fā)出的電功率由熱負荷決定，因而不能同時滿足熱、電負荷的需要。背壓式汽輪機一般不單獨裝置，而是和其他凝汽式汽輪機并列運行，由凝汽式汽輪機承擔電負荷的變動，以滿足外界對電負荷的需要。前置式汽輪機的電功率由中、低壓汽輪機所需要的蒸汽量決定。利用調(diào)壓器來控制進汽量，以維持其排汽壓力不變；低壓機組則根據(jù)電負荷需要來調(diào)節(jié)本身的進汽量，從而改變前置式汽輪機的排汽量。因此，不能由前置式汽輪機直接根據(jù)電負荷大小來控制其進汽量。由于供熱背壓式機組的發(fā)電量決定于熱負荷大小，宜用于熱負荷

11、相對穩(wěn)定的場合，否則應采用調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機。背壓式汽輪機的排汽壓力高,蒸汽的焓降較小,與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比，發(fā)出同樣的功率，所需蒸汽量為大，因而背壓式汽輪機每單位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽輪機。但是，背壓式汽輪機排汽所含的熱量絕大部分被熱用戶所利用，不存在冷源損失，所以從燃料的熱利用系數(shù)來看，背壓式汽輪機裝置的熱效率較凝汽式汽輪機為高。由于背壓式汽輪機可通過較大的蒸汽流量，前幾級可采用尺寸較大的葉片，所以內(nèi)效率較凝汽式汽輪機的高壓部分為高。在結(jié)構(gòu)上，背壓式汽輪機與凝汽式汽輪機的高壓部分相似。背壓式汽輪機多采用噴嘴調(diào)節(jié)配汽方式，以保證在工況變動時效率改變不大。因背壓機常用于熱負荷較

12、穩(wěn)定的場合，一般采用單列沖動級作為調(diào)節(jié)級。第2章 設計方案2.1設計目的1、系統(tǒng)地總結(jié)、鞏固并應用汽輪機原理課程中已學過的理論知識，重點掌握汽輪機熱力設計的方法、步驟。2、通過設計對整個汽輪機的結(jié)構(gòu)作進一步的了解，明確主要部件在整個機組中的作用、位置及相互關(guān)系。3、通過設計了解并掌握我國當前的技術(shù)政策和國家標準、設計資料等。2.2 設計要求1、運行時具有較高的經(jīng)濟性。2、不同工況下工作時均有較高的可靠性。3、還應考慮到汽輪機的結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡單、布局合理、成本低廉、安裝與維修方便以及零件通用化、系列標準化等因素。2.3 整體設計計算過程順序 1、分析并確定汽輪機熱力設計的基本參數(shù)2、

13、分析并選擇汽輪機的型式、配汽機構(gòu)形式、通流部分形式及有關(guān)參數(shù)。3、擬定汽輪機運行近似熱力過程線和原則性熱力系統(tǒng)，進行汽耗量與熱經(jīng)濟性的初步計算。4、比較和確定調(diào)節(jié)級的型式、比焓降、葉型及尺寸等。5、確定壓力級的級數(shù)，并進行各級比焓降的分配。6、對各級進行詳細的熱力計算，求出各級流通部分的幾何尺寸、相對內(nèi)效率和內(nèi)功率，確定汽輪機的實際熱力過程線。7、根據(jù)各級熱力計算的結(jié)果，修正各回熱抽汽點壓力以符合實際熱力過程線的要求。8、 根據(jù)需要修正熱力計算結(jié)果。9、 繪制流通部分及縱剖面圖。第3章 設計工況下的熱力計算3.1 主要設計參數(shù)選擇3.1.1 設計功率 機組的配汽方式采用噴嘴配汽，調(diào)節(jié)級采用單列

14、級，已知設計參數(shù)有MPa,MPa，rpm。 一般凝汽式機組有統(tǒng)一的系列標準，而背壓機組在國內(nèi)目前尚無統(tǒng)一的系列標準，可?。涸O計功率=經(jīng)濟功率=額定功率。3.1.2 汽輪機效率 汽輪機相對內(nèi)效率%（待各級詳細計算后與進行比較），機械效率%，發(fā)電效率%，給水回熱系統(tǒng)采用兩級加熱器，一級除氧器。3.1.3 近似熱力過程線的擬定當閥門全開時，進氣機構(gòu)的節(jié)流損失，通常取調(diào)節(jié)級噴嘴前,對排汽管中壓力損失，在本機，即,末級余速損失，m/s， 圖3-1 回熱加熱系統(tǒng)因調(diào)節(jié)機效率較低，而中間級效率較高。假定調(diào)節(jié)級%，而調(diào)節(jié)級后壓力MPa，作為初擬熱力過程線的參數(shù)?？刹捎梅侄螖M定熱力過程線。3.2 汽輪機總進汽量

15、的初步估算 -汽輪機的設計功率，kW，-汽輪機通流部分的理想比焓降，查表-汽輪機通流部分相對內(nèi)效率之初估值70%-機組的發(fā)電機效率99%-機組的機械效率97%由 可知 等熵可知 -考慮回熱抽汽引起汽量增大的系數(shù)，它與回熱級數(shù)、給水溫度、汽機容，及參數(shù)有關(guān)，取是考慮門桿漏氣及前軸封漏氣的蒸汽余量（t/h）給定前軸封漏氣t/h，門桿漏氣t/ht/ht/h17第4章 調(diào)節(jié)級的詳細熱力計算4.1 噴嘴參數(shù)計算 調(diào)節(jié)級進汽量t/h速度比取，取調(diào)節(jié)級平均直徑mm，計算時取由和，檢查是否在70-125kj/kg范圍內(nèi)，取平均反動度%，則噴嘴理想比焓降 4.1.1 噴嘴基本參數(shù)計算根據(jù)、以及查焓熵圖，得到噴嘴

16、后壓力和比容 ，由，判斷流動狀態(tài)，選擇噴嘴葉型和噴嘴出口角，噴嘴出口氣流速度，理想速度，取所以m/s 噴嘴損失kJ/kg，噴嘴出口面積-噴嘴流量，-噴嘴流量系數(shù)，取4.1.2 確定部分進汽度 確定部分進汽度的原則是選擇部分進汽度和噴嘴高度的最佳組合，使葉高 損失和部分進汽度損失之和最小。由得，而，取， 鼓風損失系數(shù)，取，斥汽損失系數(shù)，取，（噴嘴組數(shù)）令的一階導數(shù)為零令，解得4.1.3 噴嘴其他系數(shù)計算噴嘴高度：mm，對于本機取調(diào)節(jié)級蓋度mm，動葉高度mm，檢驗根部反動度4.2 動葉系數(shù)計算4.2.1 動葉進口參數(shù)計算 求動葉進口進汽角，所以求動葉進口氣流相對速度， m/skJ/kg，及查焓熵圖

17、得動葉前滯止壓力MPa 動葉理想比焓降kJ/kg，動葉滯止理想比焓降kJ/kg4.2.2 動葉出口參數(shù)計算m/s，由速度系數(shù)與和的關(guān)系曲線查得，動葉出口氣流相對速度，m/s 由和查焓熵圖得，動葉后蒸汽壓力MPa，比容，由于未考慮葉頂漏氣，故，動葉出口面積為：所以，則，選取TP-1A(6)型動葉 動葉出口氣流絕對速度m/s，動葉出汽角4.3 葉輪參數(shù)計算4.3.1 輪周效率計算余速損失kJ/kg，輪周效率比焓降（無限長葉片）：kJ/kg，級消耗理想能量，對調(diào)節(jié)級輪周效率（無限長葉片）單位質(zhì)量蒸汽對動葉所作的輪周kJ/kg 輪周效率，用兩種方法計算所得的輪周效率應接近，其誤差要求，葉高損失kJ/k

18、g，(式中取系數(shù)，已包括扇形損失） 輪軸有效比焓降kJ/kg，輪周效率4.3.2 葉輪其他參數(shù)計算計算部分進汽損失，先計算鼓風損失計算斥汽損失 部分進汽損失kJ/kg 級的有效比焓降，級效率, 內(nèi)功率kW，級后壓力和比焓由焓熵圖查得，MPa， 第5章 壓力級計算5.1 壓力級的平均直徑5.1.1 第一壓力級平均直徑的確定 本機組采用整段轉(zhuǎn)子，整段轉(zhuǎn)子的葉片根 部直徑一般采用相同的值，這樣，一面是加工方便，另一面使很多級的隔板體通用。 確定第一壓力級平均直徑，檢驗噴嘴高度，使不小于12-15mm，首先選取， kJ/kg， kJ/kg kJ/kg，查焓熵圖得 第一壓力級噴嘴流量為調(diào)節(jié)級流量減去前軸

19、封漏氣量，即 t/h，噴嘴出口氣流速度 m/s，由連續(xù)性方程，流量系數(shù)，而，其中，得 mmmm，符合要求。5.1.2 壓力級的平均直徑確定 給定mm，根據(jù)汽輪機原理所描述的蒸汽通道形狀，確定壓力級平均直徑的變化規(guī)律，通常采用作圖法。在縱坐標上任取長度為a的線段BD（一般cm），用以表示第一壓力級至末級動葉中心之軸向距離。在BD兩端分別按比例畫出第一壓力級與末級的平均直徑值。根據(jù)選擇的通道形狀，用光滑曲線將A、C兩點連接起來。AC曲線即為壓力級各級直徑的變化規(guī)律。 將BD線等分為m等分，取1、2、3m-1點。為了減小誤差，建議>6。從圖中量出割斷長度，求出平均直徑。（平均）mm（k為比例尺

20、）圖5-1 壓力級平均直徑變化曲線圖5.2 壓力級比焓降的計算 選取平均速度比，則 ，確定壓力級級數(shù)，取整個。 各級的平均直徑mm，根據(jù)求出的各級平均直徑，選取相應的速比，則各級的理想比焓降kJ/kg。結(jié) 論根據(jù)汽輪機設計標準，通過設計計算，根據(jù)給定的參數(shù)（汽輪機功率：2.5MW，新蒸汽壓力：3.43MPa，新蒸汽溫度：435，排汽壓力：0.981MPa，汽輪機轉(zhuǎn)數(shù)：3000rpm）并且通過熱力計算，部分計算結(jié)果匯總?cè)缦拢好Q符號單位調(diào)節(jié)級進氣量 31.65t/h理想比焓降 119.461kJ/kg噴嘴出口汽流速度 458.5m/s動葉進汽角19°噴嘴出氣角 12°噴嘴高度28.2mm部分進汽度0.4動葉進口相對速度292m/s動葉前滯止壓力2.50MPa動葉出口相對速度292.10m/s動葉損失7.726kJ/kg動葉出口絕對速度143.68m/s動葉出口汽流角20.65°動葉出汽角45.74°余速損失10.322kJ/kg葉高損失 2.114kJ/kg名稱單位符號動葉理想比焓降7.765kJ/kg動