《汽轮机课程设计》版Word文件下载.docx

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第2章特定冷端条件下的设计工况热力计算§

2.1、原始资料，机组的基本参数原始资料包括：

机组的类型、基本参数、热力系统、阀杆与轴封数据，加热汽水参数表及其他参数。

2.1.k机组的类型机组型号：

N50-8.82/535.机组形式:

高压、单缸单轴凝汽式汽轮机。

2丄2、基本参数名称设计负荷下的参数名称设计负荷下的参数额定功率Pel=50MW调节级形式单列调节级新蒸汽压力P0=8.82MPa调节级的比焰降112kJ/kg新蒸汽温度tO=535°

C调节级速比xa=0.364凝汽器压力Pc=5.5kPa调节级平均直径dm=11OOnun汽轮机转速n=3OOOr/niin调节级反动度Qm=0.075回热抽汽级数两高、四低、一除氧部分进汽度e=0.3328给水温度tfw=217°

C喷嘴汽流出汽角al=12.9°

工作压力pd=O.588MPa动叶汽流出汽角卩2=19.7°

2.1.3、热力系统

（1）50MW机组热力过程线

（2）、具有给水回热的热力系统图（3）、N50-8.83/535型汽轮机回热系统示意图

（4）、50MW汽轮机轴封系统图2.1.4、阀杆与轴封数据

（1）主汽阀和调节汽阀阀杆数据项目符号单位主汽阀调节汽阀1段2段3段1段2段3段阀杆数Z14阀杆直径dvcm3.43.6径向间隙8rcm0.020.02间隙面积Av

cm20.2140.227分段长度1cm241.8115.833.343.8

（2）

轴封数据项目符号单位前轴封后轴封1段2段3段4段5段6段1段2段3段轴封直径dlcm3.43.655.345.8径向间隙81cm0.050.05轴封齿数z78361012962.1.5加热器汽水参数表项目单位HlH2H3（HD）H4H5H6H7SGC回热抽汽抽汽压力pjMPa2.621.490.9760.4640.1810.0850.0430.0950.0055抽汽温度以干度羽）°

C3873192721960.9970.9580.932—抽泣比焰值lijkJ/kg3208.683080.532992.152849.222695.042564.192473.342737.51-抽汽压损Apj%88408888—加热器汽侧压力pj'

MPa2.41041.37080.5880.426880.166520.065320.03284-pj'

下的饱和水温tbj°

C222.01194.06158145.97114.5288.1271.19-pj'

下饱和水比焰libjkJ/kg953.01825.73667.08614.88480.5369.06298411.42-抽汽放热qjkJ/kg2360.162369.742325.072234.342214.542195.132175.342326.09-疏水上端差6j°

C5505555-下端差盯°

C1010——疏水温度tsj°

C199.06168——疏水比焰hsjkJ/kg848.52710.79——疏水放热力kJ/kg-137.7343.71-134.38111.4471.06一水侧加热器岀口水温阿°

C217.01189.06158141.25110.0883.9667.3135.534.4加热器水侧压力pwMPa13.7313.730.5881.331.331.331.331.33-加热器出口水比焰hwjkJ/kg933.55809.35674.7刀667.08595.16462.55352.59282.85150.09144.17给水比焰升TjkJ/kg124.2134.5873.1133.78111.1470.92141.165.38-2.1.6其他参数给水泵出口压力pfp=13.73MPa；

凝结水泵岀口压力pcp=1.33MPa；

机械效率qm=0.98；

加热器效率qh=0.98。

汽轮机的相对内效率主汽阀和调节汽阀节流压力损失。

排气阻力损失。

孚.2、阀杆漏汽量与轴封漏汽量计算汽轮机进汽量设m=1.15,机械效率r）m=0.98,发电机效率qg=0.98,汽轮机漏汽量△D0=3%D0,额定功率Pel=50MW,则：

=3.6x50000/（1191.7x0.98x0.98）+0.03D0=186.46t/h该机组有一个主汽阀和4个调节汽阀，阀杆漏汽大部分漏到除氧器中，另外一少部分通过真空管道被射汽抽汽器吸入轴封冷却器。

221、主汽阀阀杆漏汽量的计算主汽阀杆间隙面积；

第

1段阀杆漏汽系数；

第1段阀杆前蒸汽参数为，。

则主汽阀杆漏汽量。

第2段阀杆漏汽系数；

第2段阀杆前蒸汽参数为，o

则流经第2段阀杆漏汽量。

222、调节汽阀阀杆漏汽主汽阀杆间隙面积；

第1段

阀杆漏汽系数；

则调节汽阀杆漏汽量。

根据主汽阀杆和调节汽阀阀杆的漏汽计算，可得阀杆总漏汽量；

轴封冷却器回收阀杆漏汽其余除氧器回收。

223、前轴封漏汽轴封1、2、3段间隙面积；

第1段轴封前蒸汽参数为，（调节级喷嘴后参数）。

第1段轴封后蒸汽参数为。

判别系数则前轴封漏汽量；

第2段轴封前蒸汽参数为，。

第2段轴封后蒸汽参数为。

第3段轴封前蒸汽参数为，。

第3段轴封后蒸汽参数为。

轴封4、5、6段间隙面积:

;

第4段轴封前蒸汽参数为，。

第4段轴封后蒸汽参数为。

判别系数第4段轴封流经蒸汽量；

第5段轴封前蒸汽参数为，O

第5段轴封后蒸汽参数为。

判别系数第5段轴封流经蒸汽量。

224、后轴封漏汽轴封1、2段间隙面积；

第1段轴封前蒸汽参数为，O

判别系数第1段轴封流经蒸汽量；

第2段轴封前蒸汽参数为，O

判别系数第2段轴封流经蒸汽量。

由上面计算可得：

阀杆漏汽量除氧器回收前轴封漏汽量流到2号高压加热器的蒸汽量流到5号低压加热器的蒸汽量流到7号低压加热器的蒸汽量均压箱向前轴封供汽量；

均压箱向后轴封供汽量；

均压箱总供汽量轴封冷却器回收前轴封漏汽量轴封冷却器回收后轴封漏汽量轴封冷却器总回收§

2.3、汽轮机各部分汽水流量a.1号高压加热器。

1号高压加热器热平衡图如下热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列岀方程b.2号高压加热器。

2号高压加热器热平衡图如上的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列岀方程==0.03687c.除氧器。

除氧器热平衡图如下的热平衡图所示。

根据混合式加热器热平衡原理可列出方程=0.01820=1-（0.0537+0.03687+0.01767+0.0148+0.0061）=0.87086d.4号低压加热器。

4号低压加热器热平衡图如上的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列岀方程=e.5号低压加

热器。

5号低压加热器热平衡图如下的热平衡图所示。

根据表面式加热器热平衡原理可列出方程=0.03345f.6号低压加热器和7号低压加热器。

6、7号低压加热器热平衡图如下的热平衡图所示。

根据混合点及表面式加热器热平衡原理可列出方程6号低压加热器及混合点由则（2564.19-369.06+298-282.85）+0.09316x（480.5-369.06+298-282.85）

+0.0026（298-282.85）+（298-282.85）=0.87086x（352.59-282.85）/0.987号低压加热器由则（2473.34-298+282.85-150.09）+0.09316x（369.06-298+282.85-150.09）

+（369.06-298+282.85-150.09）+0.0026

（3205.25-298+282.85-150.09）=0.87086x（282.85-150.09）/0.98联立求解上述方程，得到=0.01786,=0.03789,=0.70822^2.4、调节级详细计算241、喷嘴部分的计算

（1）、调节级进口参数及调节级的滞止理想比焙降AhOto

调节级进口参数即为高压缸进口参数，由于进入调节级的汽流速度很小，可以近似认为滞止参数与进口参数相等。

由热力过程线的确定步骤可得：

,,,,由前面选取其理想比焰降为。

（2）、调节级进汽量则调节级喷嘴流量（3）、平均反动度，由原始资料可知。

（4）、喷嘴的滞止理想比焰降

AhOn=（l-Qm）AhOt=（1-0.075）*110=101.75kJ/kg（5）、喷嘴岀

口汽流速度其中…喷嘴速度系数，取0.97o

（6）、喷嘴出口等比爛出口参数hit、vlt、plo

由hOT和AhOn求出喷嘴岀口理想比焰降

hlt=h0T-Ah0n=3476.75-101.75=3375kJ/kgo

该过程为等比爛膨胀过程，由hlt=3375kJ/kg、s0T=6.8042kJ/（kg-°

C）查水蒸气li-s图得出口比体积vlt=0.052982m3/kg,喷嘴出口压力pl=6.2141MPa。

（7）、喷嘴压比由此可知，喷嘴中为亚音速汽流，釆用减缩喷嘴，选取喷嘴型号为TCJA、a=12.9。

、sinal=0.2606.

（8）、喷嘴出口面积An。

喷嘴中是亚音速流动，故（9）、级的假想速度（10）、级的圆周速度（11）、喷嘴高度（12）、喷嘴损失5hn=（l-2）Ah0n=（1-0.972）x101.75=6.013kJ/kg（13）、喷嘴岀口比焰值h1=h1t+8hn=3375+6.013=3381.013kJ/kg由111>

pl查得sl=6.8122kJ/（kg*K）,vl=0.0531993m3/kg（14）、求动叶进

口汽流相对速度wl和进汽角pl==273.87in/s=20.9°

242、动叶部分计算

（1）、动叶出口相对速度w2t和w2=302.5ni/sw2=\|/w2t=0.925x302.5=278.3in/s式中屮…动叶速度系数，由屮与Qm、w2t的关系曲线查得屮=0.925.

（2）、动叶等比爛

岀口参数h2t与v2t由li2t,sl=6.8122kJ/（kg-K）,查得v2t=0.0542553m3/kg,动叶出口压力p2=6.05998MPa.（3）、动叶出口面积Ab=（4）、动叶高度lb。

lb=hi+At+Ai=24+l+l=25mm（5）、作动叶出口速度三角形。

由、、I】确定速度三角形=（6）动叶损失（7）动叶出口比焰值由、查得，（8）余速损失（9）轮周损失（10）轮周有效比焰降Ahi尸AhtO临hu=110・21.2=88.8kJ/kg（11）轮周效率。

调节级后余速不可利用，系数为（12）校核轮周效率nu=170.7x（437.6x0.9748+130.9x0.7009）=88.39kJ/kg,误差在允许范围内。

2.4.3、级内其他损失的计算

（1）、叶高损失==x88.8=4.633kJ/ka・经验系数,单列级a=1.2。

（2）、扇形损失=0.7=0.7x（）2x（110-8.57）=0.035kJ/kg

（3）、叶轮摩擦损失由前面，vl=0.0531993m3/kg,v2=0.0545011m3/kgV==0.0538502m3/kg

=1.2*（170.7/100）x（1100xl03）2/0.0538502=134.12kW=kJ/kg式中KI■经验系数，一般取KU1.0〜1.3.（4）、部分进汽损失鼓风损失

=（le）=0.15**（l・0.3328）*0.3643=0.0145斥汽损失==0.012**=0.0477故有=+=0.0145+0.0477=0.0622所以=llx0.0622=6.842kJ/kg（5）级内各项损失之和S8hkJ/kg（6）下一级入口参数=+Y5h=3379.4+8.57+14.297=3402.267kJ/kg由，P2查得s2=6.8511kJ/（kg-k）,v2=0.055346m3/kg,t2~491.62°

C244、级效率与内功率的计算

（1）级的有效比焰降

（2）级效率（3）级的内功率g2.5、压力级计算取第一级和最末级进行详细热力计算，计算过程同调节节详细计算，结果如下表所示项目符号单位调节级第一压力级末级蒸汽流量Gkg/s51.7950.2835.93喷嘴平均直径dnnun11009972007动叶平均直径dbnmi11009972007级前压力p0MPa8.326.059980.022级前温度/干度to/xo°

C533.1491.662.2级前速度Coni/s00164级前比焰值h0kJ/kg3476.83401.72426.9圆周速度pni/s170.7156.61315.26理想比恰降AhtkJ/kg11051.2321162.92理想速度Cani/s469320.1593.92假想速比xa0.3640.4890.552反动度Qm%0.0750.07350.574利用上级余速动能AhcokJ/kg0013.448喷嘴滞止比焰降AhonkJ/kg101.7547.4775.13喷嘴出口理想速度cltni/s451.11308.11387.64喷嘴速度系数cp0.970.970.97喷嘴岀口实际速度clni/s437.58298.87376.01喷嘴损失5honkJ/kg6.012.814.44喷嘴后压力plMPa6.21415.230.014喷嘴后温度/干度tl/xl°

C483468.30.899喷嘴出口理想比体积vltm3/kg0.0530.061969.5791喷嘴出口截面积Ailm20.005830.0094851.3210喷嘴出汽角al（°

）12.910.7518.33喷嘴高度Innmi2316418部分进汽度e0.332811动叶进口相对速度wlni/s273.87147.92125.38相对于wl的比焰降AhwlkJ/kg37.510.947.86动叶滞止比焰降AhobkJ/kg45.7514.7109.1动叶出口理想速度w2tni/s302.5171.5467.11动叶速度系数V0.9250.93550.95动也损失8hbkJ/kg6.61.83610.64动叶出口相对速度w2ni/s278.3160.44443.75动叶出口绝对速度c2ni/s130.949.44247.71余速损失8hc2kJ/kg8.571.2230.68动叶后压力p2MPa6.065.1870.00478动叶后温度/干度t2/x2°

C481.6467.20.874动叶出口比体积v2m3/kg0.054260.062619.446动叶岀口面积Abm20.0087340.0173372.2750动叶岀汽角卩2（°

）19.717.8932.89动叶高度lbnun2518.5423级理想能量EokJ/kg11050176.4轮周有效比焰降AhukJ/kg88.845.4130.6轮周功率pukW4278.662131.424261.87轮周效率qu%80.7390.7274.6叶高损失8hlkJ/kg4.633.40.375叶轮摩擦损失8hfkJ/kg2.591.470.29部分进汽损失ShekJ/kg6.84200漏气损失5h8kJ/kg01.0160.127湿汽损失SlixkJ/kg0013.7442级内有效比焰降AhikJ/kg74.539.37110.69级相对内效率qi%67.7378.7362.76级的内功率pikW3858.511979.773977.14§

2.6热经济性指标计算261、汽轮机汽耗量计算及校核

（1）、做功不足系数的计算

（2）、汽轮机的汽耗量计算及校核合理（3）、汽轮机功率核算合理262、汽轮机热耗量Q0、热耗率q0263、绝对电效率na.el§

2.7轴向推力计算及安全性核算2.7.1、调节级轴向推力计算

（1）计算叶根反动度QtQi=Qm=0.075

（2）求叶片受到的轴向推力其中e=0.3328,lb=0.0247m,（p0-p2）=2.315MPa,代入后，Fzl=4932.14N。

即：

调节级受到的轴向推力为4932.14N。

2.7.2、末级轴向推力计算

（1）计算叶根反动度Qt以末级进行计算其中Qm=0.574?

rm【=lm,n-0.6675m,alm=18°

20,，代入后得6=0.0036。

附表B・5中Qi=0.4%\

（2）求叶片受到的轴向推力其中lb=0.665.m?

（p0-p2）=0.0088MPa?

代入后，Fzl=21105.5No

（3）求当量隔板漏气面积其中dp=0.745m?

8p=0.0005m?

Zp=3,代入后=675inm2。

（4）求叶根齿隙面积式中：

di=1335nnn,8z=7.8mm,代入得=32696.82mm2,附表中=32712mm2。

（5）求qq=2.18（6）求叶轮反动度Qd（7）求Pd式中：

p2=0.00461MPa,（p0-p2）=0.0088MPa,代入得Pd=4.68kPa。

（8）求轮盘面积Ad式中：

dT=978inm,dp=590mm,代入得Ad=963352nmi2（9）求轮盘轴向推力Fz2式中:

Ad=477581mm2,pd-p2=6.7-6=0.8kPa,代入得Fz2=83.5N

（10）作用在转子轴肩的推力（11）综上作用在末级的力F=21105.5+83.5・478.3=20710.6N2.7.3、中间级轴向推力计算

（1）计算叶根反动度Qr以17级进行计算其中Qm=034,rm

【=0.602m,n-0.5325m,alm=12°

34'

，代入后得6=0.165。

附表B-5中Qr=15.6

（2）求叶片受到的轴向推力其中lb=0.139.ni,（p0-p2）=0.0725MPa,代入后，Fzl=12960.09191N。

（3）求当量隔板漏气面积其中

dp=0.59m,8p=0.0005m?

Zp=5,代入后=457inm2。

dr=1065nnn,5z=2nun,代入得=6692.2inm2（5）求qq=0.4

（6）求叶轮反动度Qd（7）求Pd式中：

p2=0.1835MPa,（p0・p2）=0.0725MPa,代入得

Pd=0.188285kPao

di-1065nun,dp=590nun,代入得Ad=617421nmi2（9）求轮

盘轴向推力Fz2式中：

Ad=617421mm2,pd-p2=6.7-6=0.8kPa,代入得Fz2=2954.3N

（10）综上作用在中间级级的力F=12960.1+2954.3=15914.4N2.7.4、设计工况安全性核算

（1）总的叶片轴向力ZFzl

SFzl=4932.14+20710.6+14*12960.09191=207084.03N

（2）

总的叶轮轴向力SFz2》Fz2=0+0+24*2954.3=70903.2N（3）总的转子轴向力XFz3ZFz3=-150235N（4）总的各级轴向力SFzZFz=207084.03+70903.2-150235=129421.66N（5）安全系数n=1.50991第3章变工况核算§

3.1变工况调节级详细计算90%工况汽轮机进汽量设111=1.15,机械效率nm=0.98,发电机效率i]g=0.98,汽轮机漏汽量△D0=3%D0,设计功率Pel=45MW,则：

=3.6x45000/（1191.7x0.98x0.98）+0.03D0=167.81t/h通过全部气门的流量第一个汽门全开时：

第二个汽门全开时：

第三