汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)計(jì)算說明書-西安交大

目錄透平機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目:700kW單級(jí)凝汽式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)班級(jí)動(dòng)力機(jī)械2班姓名覃建華指導(dǎo)教師趙志軍2015年1月3日汽輪機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、設(shè)計(jì)任務(wù)書初步設(shè)計(jì)一臺(tái)沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，用以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。原始參數(shù)蒸汽初參數(shù)p0=凝汽器進(jìn)口處壓力pc給水溫度t經(jīng)濟(jì)功率P汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速n=3000r/min汽輪機(jī)內(nèi)效率ηoi=(80±1)%設(shè)計(jì)任務(wù)（1）熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算擬定具有三級(jí)抽汽的熱力系統(tǒng)，其中第二級(jí)抽汽供除氧器加熱用；做原則性熱力系統(tǒng)圖；計(jì)算系統(tǒng)的熱耗率。（2）汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)及計(jì)算調(diào)節(jié)級(jí)與非調(diào)節(jié)級(jí)的焓降分配；調(diào)節(jié)級(jí)的方案比較與詳細(xì)熱力計(jì)算；非調(diào)節(jié)級(jí)的熱力設(shè)計(jì)及計(jì)算；按比例繪出各級(jí)速度三角形及汽輪機(jī)在i-s圖上的熱力膨脹過程曲線圖。（3）繪制一張汽輪機(jī)縱剖面圖。（4）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。二、設(shè)計(jì)步驟1.畫出原則性熱力系統(tǒng)圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，參考同類型機(jī)型設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)用下圖3-1表示。為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。首先，應(yīng)作出汽輪機(jī)蒸汽膨脹近似過程曲線。其次，確定各加熱器溫度，抽汽壓力等有關(guān)的數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)能量守恒計(jì)算每一個(gè)加熱器的抽汽量，同時(shí)對(duì)功率進(jìn)行平衡（<5%）。2.初步擬定熱力過程線（1）由p0=3.43MPa，pc=5.5kPa（2）取進(jìn)汽節(jié)流損失?p則p（3）取λ=0.04c節(jié)流損失Δpp（4）由p0'=3.29MPapc'（5）由hi=確定汽輪機(jī)出口點(diǎn)狀態(tài)5點(diǎn)：h5=2377.85MPa4點(diǎn)：h4s（6）初步設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)級(jí)a選取中徑db小機(jī)組取雙列復(fù)速級(jí)ca=2hs，xc由dm=1.1m，xa=0.24d由hs定出調(diào)節(jié)級(jí)后狀態(tài)點(diǎn)1s，h1sp1s=1.325MPae由《汽輪機(jī)原理》P85-P87調(diào)節(jié)級(jí)ηoi-x初步確定1點(diǎn)h1=3125.81kJ/kg，s（7）以1點(diǎn)和4點(diǎn)相連，與飽和線相交得a點(diǎn)，1與a的中點(diǎn)沿等壓線上浮10-20kJ/kg得2點(diǎn)，a點(diǎn)沿等壓線下浮10-20kJ/kg得3點(diǎn)，實(shí)線0-1-2-3-4近似為熱力過程線。其特點(diǎn)滿足：調(diào)節(jié)級(jí)效率較低，中間級(jí)效率較高，濕蒸汽級(jí)效率較低。3.蒸汽流量估算流量D其中，ηoi=80%，ηm=0.98，ηg=0.95，hs=1168.66kJ/kg則計(jì)算得D4.回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算（1）由pc=5.5kPa凝汽器端差?tk（2）泵中為壓縮過程，泵后壓力p1=0.118MPa，（3）射汽抽汽器中加熱凝結(jié)水，壓力p2取t2=（4）除氧器工作參數(shù)0.118MPa，104.3℃a抽汽壓力0.295MPab除氧器出口溫度tc漏氣量按1%計(jì)算d補(bǔ)水水壓0.2MPa，水溫25℃，補(bǔ)水量500kg/h（5）給水泵出口溫度t（6）確定高加、低加抽汽點(diǎn)a加熱器給水出口溫度由等焓升原則確定，tb高加、低加抽汽點(diǎn)計(jì)算值加熱器給水出口溫度(℃)傳熱器端差(℃)加熱器飽和水溫(℃)加熱器壓力(MPa)抽氣管壓損?P抽汽壓力(MPa)抽汽焓值(kJ/kg)飽和水焓值(kJ/kg)給水出口焓值(kJ/kg)n15031530.5158%P0.5562983645.22632.28除氧器104.30104.30.1180.1770.2952880437.26437.26n81.3384.30.05638%P0.06082633353.06340.41（7）對(duì)加熱器由能量關(guān)系確定抽汽量a高壓加熱器給水量=進(jìn)入通流蒸汽量+射汽抽汽器=27477.7kg/h抽汽量=給水量×給水焓升/抽汽焓降=2142.7kg/hb除氧器給水量=進(jìn)入通流蒸汽量+射汽抽汽器-高加抽汽量-補(bǔ)水-除氧器抽汽量=23998.5kg/h抽汽量=給水量×給水焓升/抽汽焓降=836.5kg/ha高壓加熱器給水量=進(jìn)入通流蒸汽量+射汽抽汽器-高加抽汽量-補(bǔ)水-除氧器抽汽量=除氧器給水量=23998.5kg/h抽汽量=給水量×給水焓升/抽汽焓降=1881.5kg/h5.功率校核三個(gè)抽汽點(diǎn)將過程線分為四段（1）進(jìn)汽-高加抽汽流量：27341kg/h（2）高加抽汽-除氧器流量：25198kg/h（3）除氧器-低加抽汽流量：24361kg/h（4）低加抽汽-凝汽器流量：22480kg/h調(diào)節(jié)級(jí)1234有效焓降(kJ/kg)178.8142.8103247260流量(kg/h)2734127341251982436122480功率kW1358108472116711623則P總偏差為?P=0.76%<1%6.調(diào)節(jié)級(jí)熱力計(jì)算本設(shè)計(jì)中，采用了雙列調(diào)節(jié)級(jí)，蘇字調(diào)節(jié)級(jí)葉柵。為擇出最佳方案，至少應(yīng)考慮d與xa變化時(shí)的不同結(jié)果。限于時(shí)間，本設(shè)計(jì)僅給出d=1100mm時(shí)，速比為0.21，0.22，0.23，0.24，0.25，0.26共六個(gè)方案。詳細(xì)計(jì)算過程見調(diào)節(jié)級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算表。在選擇調(diào)節(jié)級(jí)方案時(shí)，應(yīng)考慮多方面因素，至少包含以下幾點(diǎn)：由于調(diào)節(jié)級(jí)效率較低，如果hs由于高加抽汽點(diǎn)的限制而第一非調(diào)節(jié)級(jí)利用的焓降一般也比較小，所以調(diào)節(jié)級(jí)后到高加抽汽之間的壓力級(jí)級(jí)數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)方案選擇施加了較大的限制。調(diào)節(jié)級(jí)焓降越大，變工況越惡劣，機(jī)組運(yùn)行危險(xiǎn)增加，可靠性下降。工藝性方面的考慮，應(yīng)盡量采用少的級(jí)數(shù)。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用速比為0.21，這樣調(diào)節(jié)級(jí)到高加抽汽之間可用一級(jí)，給以后的設(shè)計(jì)帶來方便。調(diào)節(jié)級(jí)計(jì)算結(jié)果見附表所示。7.壓力級(jí)熱力計(jì)算綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用xa=0.21，這樣調(diào)節(jié)級(jí)后到高設(shè)計(jì)思想：首先，避免直徑突跳，以期獲得變化光滑的通流部分，尤其在高、中壓部分，減少由于汽流通道突跳擾動(dòng)引起的熵增；其次，注意良好地組織流動(dòng)，控制超高，以及末級(jí)葉片的徑高比；最后，在設(shè)計(jì)中，從制造角度考慮，在滿足要求的經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)的前提下，盡量采用已有的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)通用性，減少加工量。A．通流部分：在本設(shè)計(jì)中是一個(gè)被充分重視的問題，前面已經(jīng)提到過當(dāng)前在設(shè)計(jì)中，通流部分的改進(jìn)是一項(xiàng)主要的工作，在這里無法對(duì)進(jìn)汽部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以把重點(diǎn)放在了高、中壓通流部分，力求平緩的變化。B．良好地組織汽流：在壓力級(jí)計(jì)算中，應(yīng)該對(duì)進(jìn)口汽流角給予足夠重視，注意他們是否滿足《汽輪機(jī)原理》中所導(dǎo)出的相互關(guān)系，是否符合所用葉型的要求C．工藝方面：在保證經(jīng)濟(jì)性達(dá)到要求的情況下，減少零件的種類會(huì)降低制造成本。本設(shè)計(jì)試圖在這些方面做出努力，比如各級(jí)動(dòng)葉的一致（除高度的差別）和葉輪的一致。壓力級(jí)計(jì)算結(jié)果見附表所示。8.其他計(jì)算（1）調(diào)節(jié)級(jí)速度三角形u(m/s)u(m/s)u(m/s)u(m/s)172.7172.7172.7172.7(m/s)(m/s)(m/s)(m/s)746.63562.94429.55286.06(°)(°)(°)(°)14.5015.8015.7518.29（2）壓力級(jí)速度三角形u(m/s)178.98189.97196.25208.81218.23233.93240.21265.33(°)14.515.015.015.116.117.017.117.1(m/s)385.48401.77406.39418.07413.88411.20423.31440.13(m/s)216.88223.74222.69223.20212.99199.58206.20202.19(°)23.122.9622.922.8522.5252527(m/s)213.58220.56224.23230.18238.77259.32271.94305.39(m/s)85.6087.0087.8689.4591.40109.6115.1138.8汽輪機(jī)發(fā)出的總功率為：發(fā)電機(jī)功率：所以發(fā)電裝置汽耗率：發(fā)電裝置熱耗率：三、心得與體會(huì)通過這次沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與熱力學(xué)原理有了更深的理解，不僅將在汽輪機(jī)原理課中學(xué)到的理論知識(shí)融會(huì)貫通，同時(shí)也更好地理解了在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中見到的汽輪機(jī)生產(chǎn)過程。在課程設(shè)計(jì)過程中，由于在汽輪機(jī)原理課程中學(xué)到的知識(shí)遺忘較多，一度使得工作中斷，沒有頭緒。后來，通過認(rèn)真的復(fù)習(xí)了課本，同時(shí)聯(lián)想在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中見到的汽輪機(jī)具體結(jié)構(gòu)，才逐步解開了一個(gè)又一個(gè)難題?？傮w來說，這次課程設(shè)計(jì)收獲還是很大的，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一、通過查閱圖書館中的書籍與電子文獻(xiàn)，使得收集資源與信息的能力有了很大提高；二、將書本上的理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)的具體實(shí)踐