汽轮机课程设计报告书

军工路男子职业技术学院课程设计报告书

课程名称：透平机械原理课程设计

院（系、部、中心）：能源与动力工程学院

专业：能源与动力工程

班级：2013级

姓名：JackT

学号：131141xxxx

起止日期：2016.12.19---2017.1.6 指导教师：万福哥

我校研究的透平机械主要是是以水蒸汽为工质的旋转式动力机械，即汽轮机，常用于火力发电。汽轮机通常与锅炉、凝汽器、水泵等一些列的设备、装置配合使用，将燃煤热能通过转化为高品质电能。与其它原动机相比，汽轮机机具有单机功率大、效率高、运转平稳和使用寿命长等优点，但电站汽轮机在体积方面较为庞大。

汽轮机的主要用途是作为发动机的原动机。与常规活塞式内燃机相比，其具有输出功率稳定、功率大等特点。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用以汽轮机为原动机的汽轮发电机组，这种汽轮机具有转速一定的特点。汽轮机在一定条件下还可变转速运行，例如驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，我国第一艘航母“辽宁号”就是以汽轮为原动机。汽轮机的排汽或中间抽气还可以用来满足工业生产（卷烟厂、纺织厂）和生活（北方冬季供暖、宾馆供应热水）上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以用各种类型的工业汽轮机（包括发电、热电联供、驱动动力用），使用不同品位的热能，使热能得以合理且有效地利用。

汽轮机与锅炉（或其他蒸汽发生装置，比如核岛）、发电机（或其他被驱动机械，比如泵、螺旋桨等）、凝汽器、加热器、泵等机械设备组成成套装置，协同工作。具有一定温度和压力的蒸汽可来自锅炉或其他汽源，经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅（或静叶栅）和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械功，通过联轴器驱动其他机械，如发电机。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机的排汽部分排出。在火电厂中，其排气通常被引入凝汽器，向冷却水或空气放热而凝结，凝结水再经泵输送至加热器中加热后作为锅炉给水，循环工作。

前言 (2)

目录 (3)

一、课程设计任务书 (5)

1.1 设计题目 (5)

1.2 已知参数 (5)

1.3 任务与要求 (5)

二、汽轮机近似热力过程线的拟定及汽轮发电机组经济指标的初算 (6)

2.1 汽轮机近似热力过程线的拟定 (6)

2.1.1 进汽压力损失的初步估计 (6)

2.1.2 选取机组的相对内效率、发电效率和机械效率 (7)

2.1.3 近似热力过程曲线的初步拟定 (7)

2.2 汽轮机总蒸汽量D0的估算 (8)

2.3 汽轮发电机组汽耗率与热耗率的初算 (8)

2.4 整机相对内效率 (8)

三、焓降分配与级数确定 (9)

3.1 第一级平均直径的估计 (9)

四、级的热力设计 (10)

4.1 调节级选型 (10)

4.2 调节级热力参数的选择 (11)

4.3 调节级详细热力计算 (11)

4.4其它压力级的详细计算 (14)

五、整机热力性能校核 (16)

5.1 功率校核 (16)

5.2 相对内效率校核 (16)

六、转子临界转速强度校核 (17)

6.1 转子临界转速计算 (17)

6.2 叶片强度校核 (18)

6.3 叶根强度校核 (19)

6.4 轮缘强度计算 (21)

七、轴封漏气量计算 (23)

7.1 高压端轴封漏汽 (23)

7.2 低压端轴封漏汽 (24)

八、整机热力过程线和压力级速度三角形汇总 (26)

8.1整机热力过程线 (26)

8.2压力级速度三角形汇总 (27)

九、热力计算数据汇总表 (28)

十、各级叶片型号及参数汇总 (29)

参考文献 (30)

一、课程设计任务书

1.1 设计题目

冲动式机轮机通流部分热力设计

1.2 已知参数

额定功率：P e=350kw

额定转速：n=10000r/min

进汽压力：P0=2.45MPa

进气温度：t0=3900c

排汽压力：P c=0.50MPa

1.3 任务与要求

１．汽轮机近似热力过程线的拟定及汽轮发电机组经济指标的初算１．1 汽轮机热力过程线的拟定；

１．2 汽轮机总蒸汽量D0的估算；

１．3 汽轮发电机组汽耗率与热耗率的初算

２．调节级的热力设计；

２．1调节级选型；

２．2调节级热力参数的选择；

２．3调节级详细热力计算;

3 ．整机热力性能校核

4 ．整机热力过程线和压力级速度三角形汇总

5 ．热力计算数据汇总表

6 ．设计小结

二、汽轮机近似热力过程线的拟定及汽轮发电机组经济指标

的初算

2.1 汽轮机近似热力过程线的拟定

2.1.1 进汽压力损失的初步估计

进汽节流损失：

ΔP=0.05*P0=0.1225MPa

进汽前压力：

P1=P0-ΔP=2.3275MPa

2.1.2 选取机组的相对内效率、发电效率和机械效率

由于汽轮发电机组的额定功率：P r=350kw ,所以取汽轮机相对内效率: ηri=0.73，发电机效率ηg=0.970 (全负荷)，机械效率ηm=0.987

2.1.3 近似热力过程曲线的初步拟定

由P0=2.45MPa，t0=3900c，确定初始状态点“0”，

查表知

h0=3216.88kJ/kg, s0=6.7kJ/(kg.K)

节流后

h1=h0=3216.88kJ/kg, P1=2.3275MPa

确定点“1”。

过“0”点做定熵线与P c=0.50MPa的定压线交于“z”点，

查表知

h zt=2827.37kJ/kg, t zt=187.2470c

整机理想焓降

Δh t*=h0-h zt=389.51kJ/kg

整机有效焓降

Δh i*=ηriΔh t*=280.45kJ/kg

从而确定“z’”点的比焓为

H z’*=h0-Δh i*=2936.43kJ/kg

然后过“z’”作等焓线交过“z”的等压线于点2，过“1”、“2”点作光滑曲线即为汽轮机的近似热力过程线