汽輪機課程設計指導書

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 汽輪機課程設計指導書 汽輪機課程設計指導書 馮慧雯編 華中科技大學 能源與動力工程學院 1 / 31 第一節(jié) 課程設計的任務與要求 1設計題目 N25-3.5/435汽輪通流部分熱力設計 2已知參數 額定功率： P r =25MW ， 額定轉速： n=3000r/min ， 設計功率：P e =20MW, 新蒸汽壓力：p 0=3.5 MPa, 新蒸汽溫度：t 0=435, 排汽壓力：c p =0.005MPa ， 給水溫度： t fw =160170， 冷卻水溫度：t w 1=20， 給水泵壓頭：p fp =6.3MPa ， 凝聚水泵壓頭：p cp =1.

2、2 MPa ， 射汽抽汽器用汽量 D ej =500kg/h ， 射汽抽汽器中凝聚水溫升 t ej =3， 軸封漏汽量 D l =1000 kg/h ， 其次高壓加熱器中回收的軸封漏汽量 1D =700kg/h 。 3任務與要求 （1） 估算整機蒸汽流量及擬定熱力過程曲線； （2） 回熱系統(tǒng)熱平衡初步計算及回熱系統(tǒng)示意圖繪制； （3） 非調理級理想比焓降分派和級數確實定； （4） 計算調理級與非調理級通流部分幾何尺寸：各級平均直徑d n （b ）、葉片高度l n （b ）、通流面積A n （b ）、葉片數Z n （b ）、葉寬B n （b ）、節(jié)距t n （b ）、靜葉片安裝角y 、動葉片安裝

3、角y 、及出汽角（1）、（2）等； （5） 計算級效率、級內功率、整機內功率及相對內效率； （6） 整機校核（電功率、內效率）； （7） 按比例繪制通流部分子午剖面流道圖和各級速度三角形圖，以及調 節(jié)級細致熱力過程曲線示意圖，整機熱力過程曲線圖； （8）編寫計算機程序方框圖； （9）編寫計算機運算程序； （10）調試并運行熱力設計計算機程序； （11）編寫課程設計說明書（說明書規(guī)格按學校要求，內容為上述計算內容）。 其次節(jié)多級汽輪機熱力計算一般原則 各級型式、結構、參數的選擇 一、通流部分的合理成型 在凝汽式汽輪機中，由于蒸汽在膨脹過程中比容變化的結果，蒸汽的容積流量GV變化很大。所以在設計凝

4、汽式汽輪機時，如何使蒸汽通流部分的成型滿足于蒸汽滾動的這一特性使通流部分平滑地變化極為重要，務必以此作為出發(fā)點。誠然，要使設計的汽輪機有較高的效率，尚須使各級的速度比x a=u/c a等于其最正確值，各級的噴嘴，動葉片有足夠的高度，選擇最好的型線，合理的間隙和反動度等，但最終須保證通流部分平滑，不然以上的措施就會失去其積極意義。一般使機組的通流部分輪廓的錐角不超過30o。 可采用改變各級的理想比焓降分派，直徑，噴嘴和動葉片的型線（角度）以及反動度的方法，來保證通流部分平滑變化。保證了通流部分平滑地變化就能實現全部或部分利用前級余速損失這個要求。 另外，噴嘴、動葉型線（角度）的選擇除了根據效率及

5、通流部分平滑的條件外，最好在各個級組或整個機組中用統(tǒng)一的型線。 設計通流部分時，要保證熱力計算中的數據和要求。除調理級和末幾級外，其它各級應盡量避免使蒸汽速度超過臨界值。 2 / 31 3 / 31 為保證機組有較高的效率，除了上述措施外對下面幾個問題也應重視。 （a ）各級反動度的合理選擇： 實際運行證明，反動度（平均輪徑處）m 選擇得過大或過小，都會帶來附加損失。根據試驗資料，建議在設計工況下選擇反動度m 的原則是：使葉根部處的反動度在3%5%之間。對調理級可使根部反動度為05%。 （b ）各級速度比x a 的合理選取。 為使整機的效率高，務必使各級的速度比x a 接近最正確值。尋常選取范

6、圍如下： 復速級的速度比范圍： x a =0.200.28 單列調理級的速度比范圍： x a =0.400.45 高、中壓非調理級的速度比范圍： x a =0.460.50 扭葉片低壓級的速度比范圍： x a =0.480.6 速度比x a 與反動度m 、部分進汽度e 有密切的關系。對應一定的m 、e ，有一x a 與之對應。一般說來，最正確的x a 值隨反動度m 、部分進汽度e 的增加而增大，隨m 、e 的減小而減小。 另外，噴嘴與葉片出口截面積之比f =A b /A n 主要取決于反動度m 和速度比x a ，m 越小，x a 越小，f 就越大。m 與f 之間是相互對應的，選定其中一個參數，

7、另一個參數也就決定了。 （c ）合理地選擇通流部分的各項間隙： 葉頂徑向間隙，r =(0.51.5)(mm)；s 圍帶厚度，s =2.0 4.0（mm ）； 4 / 31 2噴嘴閉式間隙，3動葉閉式間隙，t ?頂部蓋度，r ?根部蓋度，以及葉片高度可查表1。 這些幾何參數選擇得合理與否，直接影響到機組運行的經濟性與可靠性。 二、配汽機構的合理選擇 汽輪機的配汽機構有各種不同的型式。由于它們各具自己的優(yōu)缺點，因而應根據所設計機組的類型和用途的不同來選取。一般來說，設計帶基本負荷的機組，由于其在運行過程中，長期處在經濟工況下工作，要求有較高的經濟性，可采用節(jié)流配汽或噴嘴配汽。設計帶尖峰負荷的機組，

8、希望在變動工況下效率變化對比小，一般采用噴嘴配汽較合理。 三、調理級理想比焓降的合理選擇 現代汽輪機大多數采用噴嘴配汽，影響其經濟性的主要因素之一是調理級理想比焓降值的大小。在選擇調理級理想比焓降值時，應充分考慮到該機組在變工況時的工作條件，正確地選擇調理級的尺寸和型式，使它能保證在給定的蒸汽參數和功率的各個持久工況時，具有較高的經濟性。這是汽輪機初步設計的主要任務之一。 （a ） 調理級型式的選擇，即采用單列級還是復速級，須根據機組承受負荷狀況而定。單列級在設計工況下有較高的效率，但能承受的理想比焓降較小，機組投資費用較大，因此大容量機組及帶基本負荷的機組采用單列級作為調理級。復速級能承受的

9、理想比焓降較大，在變工況時其效率變化較小，可減小機組級數、轉子長度和尺寸，使結構簡化；還可降低調理汽室壓力和溫度，減小軸封漏汽。中、小型汽輪機常采用復速級作調理級。 （b ） 調理級理想比焓降的選擇： 復速級一般在195300（KJ/kg ）之間； 單列級一般在80130（KJ/kg ）之間。 （c ） 調理級平均直徑的選擇 中壓機組（套裝葉輪） d m =(10001200mm) 高壓機組（整鍛轉子）d m=(9001100mm) 除此之外還要求最大工況下調理汽室的最高溫度符合材料要求，對套裝葉輪不超過350（），對整鍛載子不超過530（）。 四、非調理級特點 一般對于凝汽式輪機，非調理級即

10、調理級后各級按特點分為：高壓級、中間級和低壓級。 （a）高壓級：蒸汽容積流量很小，設計時應盡量提高葉片高度。常選用較小直徑，或較小的比焓降，或較小的噴嘴出汽角1(1=11o14o)，以提高葉高l n，來提高效率。當l n過低時，則采用部分進汽來提高級效率。 （b）容積流量較大的中間級：葉片高, 效率也高，較易設計。 （c）末幾級在真空下工作的低壓級：為適應容積流量急劇變化的需要，葉高和平均直徑同時放大。當徑高比d/l810時選用扭葉片級。根部反動度r 可選用(05)%。為使通流部分平滑變化，并且設法避免采用縮放噴嘴，級平均輪徑處反動度m應逐級增大。末級m可達0.30.55。 第三節(jié)多級汽輪機初步熱力設計一般程序 初步熱力設計的主要任務是：根據給定的條件（汽輪機型式，額定功率P r，蒸汽初參數p0、t0，排汽壓力p c及工作轉速n）確定機組的相對內效率，汽耗量及通流部分的主要幾何尺寸。