汽轮机热力设计说明书

中温中压冷凝式汽轮机课程设计说明书

目录

一．总述

1．课程设计的目的及要求

2．设计题目

3．热力设计内容

4．主要参数

二．热力设计内容

㈠回热系统计算

㈡调节级

㈢中间级焓降分配及级数确定

㈣压力级计算

㈤汽封漏气量、叶顶漏汽量计算

㈥末级扭叶片叶型

附：上述计算程序详见相关文件

一．总述

1．课程设计的目的及要求

任务：N25－3.43/435 冷凝式汽轮机组热力设计

目的：①系统总结巩固已有知识

②对汽轮机结构、通流部分、叶片等联系

③对于设计资料的合理利用

要求：①掌握汽轮机原理的基本知识

②了解装置间的相互联系

2．设计题目

本次课程设计采用的基本数据为上海汽轮机厂数据设计题目：中温中压冷凝式汽轮机课程设计

设计原则：⑴安全性：采用合理结构、安全材料、危险工况校核

⑵经济性：设计工况效率高

⑶可加工性：工艺、形状、材料有一定要求

⑷新材料、新结构选用需进行全面试验

⑸节省贵重材料的用量与消耗

3．热力设计内容

⑴调节级计算速比选用0.23/0.26

⑵非调节级热降分配

⑶压力级的热力计算

⑷作h-s 热力过程线，速度三角形

⑸整理说明书，计算结果以表格呈现

4．主要参数

⑴ P0=3.43Mpa t0=435℃

⑵额定功率 Nm=25000 kw 承担尖峰负荷工况

经济负荷 Ne=0.8—0.85Nm

⑶转速 n=3000 rad/min

⑷背压Pk=4.9kPa

⑸冷却水温 tw=20℃

二．热力设计内容

㈠回热系统计算：

1．基本参数： Ne t0 p0 pc

2．设计工况的确定

中温中压，取设计工况为额定工况的80％

3．回热系统说明

⑴已知参数：

t fw=160.4℃加热器端差θ＝6℃抽汽压损△p=4%p0

⑵型式：两高两低一除氧

除氧室压设计：压力pN=0.118Mpa （定压）

⑶给水泵压力为 0.272Mpa

凝水泵压力为 1.176Mpa

⑷作过程线

⑸热平衡计算

取加热器温升为 25℃±5℃，计算结果见热平衡图

㈡调节级

采用喷嘴调节的汽轮机在运行时，主汽门全开。当负荷发生变化时，依次开启或关闭若干个调节阀，改变调节级的通流面积，以控制进入汽轮机的蒸汽量。调节级的喷嘴分成若干个独立的组，通常每个调节阀控制一组喷嘴。因此调节级为部分进汽。

对于参数不高的中小功率汽轮机，宜采用热降较大的双列调节级，可使整个机组级减小，结构紧凑，造价降低，且负荷适应性好，但效率低，所以宜应用于带尖峰负荷的机组上。

1．双列级主要参数选取见表一

2．调节级计算见表二

3. 调节级热力过程线见附图

㈢ 中间级焓降分配及级数确定

目地：在保证最佳速度比的条件下，要满足通流部分平滑变化的要求，不仅与级

组的平均直径有关，还将依赖于每一级焓降地变化。为此，必须对级组各级焓降进行合理的分配。

作用：确定喷嘴动叶栅几何尺寸、功率、效率。 1．确定第一级平均直径 d m1 d m1=d 调－50=1100 mm 2．末级平均直径 dz

2

22sin 2αξπνθc t t

b z H G d ∆=

计算得 dz=1436 mm

式中 υ2t △Ht 的确定 ⑴ △Ht

由于背压pk=0.49 Mpa 已进入湿蒸汽区

查得：h`=134.23 kJ/kg h``= 2559.03 kJ/kg 由p0 t0 pk 根据h-s 图查得湿蒸汽干度 Χ=0.82

kg kJ h h h t /2123)1(```2=-+=χχ

kg kJ h h H t /118520=-=∆

⑵ υ2t

查上表得：υ`=0.00100515 m³/kg υ``= 25.22m³/kg

kg m t /68.20)1(3```2=-+=νχχνν

3．焓降分配及级数确定

根据第一级平均直径和末级直径拟定同流部分各级平均直径得变化规律，然后选定速度比变化规律（Χ=0.426--0.525） 各级焓降分配 见附表

本表计算公式：

2)60(2

1a a i

t

n d h χπ=∆

n

h h h h n m

m m m ∆+⋅⋅⋅+∆+∆=

∆21

2745.14)

1(=∆+∆=

m

t h H z α 取z=15级

将计算得到的z 取整数后，再将焓降用图分为z-1断，即可在对应点上求得各级

㈣压力级

⑴结构分析：

高压级组特点：

高压级组结构尺寸小，比容小、动静叶片短，对材料要求较高。喷嘴高度损失大，漏气和摩擦损失较大。

中压级组特点：

中压级组的蒸汽容积流量已相当大，叶片也有足够高度，当尚未达到造成强度方面的困难程度，故可以方便地保持通流部分的平滑变化，所以中压级组的级效率较高，设计较容易。

低压级组特点：

低压级组结构尺寸大，因低压级参数低、比容大，对材料的要求较低，但叶片较长，对叶片材料要求较高。由于参数低，因而湿气损失大，余速损失大，但漏气和摩擦损失小。此外低压级组应尽量采用扭叶片。同时为避免湿度增大的影响应考虑除湿装置。

⑵热力参数与损失分析见表三

㈤汽封漏气量、叶顶漏汽量计算见表四

㈥末级扭叶片叶型

由于汽轮机级内汽流参数是沿叶高变化的，一般径高比θ<8—12，若不考虑汽流参数沿叶高的变化，就将产生许多附加损失，使叶片的级效率显著下降。其原因有：⑴沿叶高圆周速度不同所引起的损失

⑵沿叶高相对节距不同所引起的损失

⑶轴向间隙中汽流径向流动所引起的损失

综上，为了避免长叶片中由于按照平均直径上的汽流参数进行设计所带来的附加损失，一获得较高的级效率，就必须把长叶片设计成叶片进出口角以及截面积延叶片高度变化的变截面叶片，即扭叶片，以适应汽流参数沿叶高变化的规律。

末级扭叶片计算见表五