汽轮机课程设计重点讲义资料.docx
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汽轮机课程设计重点讲义资料
ChinaUniversityOfMiningAndTechnologyYinchuanCollege
汽轮机课程设计
学年第学期
院系：
机电动力与信息工程系
专业：
热能与动力工程
学生姓名：
学号:
课程设计题目汽轮机课程设计
起迄日期9月1日~9月30日
指导教师
1课程设计的目的和意义1
2已知数据2
3课程设计的主要步骤2
3.1级内比焓降分配计算2
3.1.1喷嘴的理想滞止比焓降2
3.1.2喷嘴热力计算3
3.2动叶入口、出口速度三角形4
3.2.1圆周速度4
3.2.2动叶入口相对速度4
3.2.3动叶入口相对气流角4
3.2.4动叶出口相对速度4
3.2.5动叶出口绝对速度5
3.2.6动叶出口绝对气流角5
3.2.7速度三角形5
3.3轮周功、轮周效率5
3.3.1轮周功5
3.3.2轮周效率6
3.4级内损失计算6
3.4.1喷嘴损失6
3.4.2动叶损失6
343余速损失6
344叶高损失6
345扇形损失7
3.4.6叶轮摩擦损失7
3.4.7部分进汽损失8
3.4.8漏汽损失8
3.4.9湿汽损失9
3.5级的相对内效率10
3.5.1级的相对内效率10
3.5.2热力过程线10
四、结论及讨论10
五、课程设计心得体会13
六、参考文献14
1课程设计的目的和意义
汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。
来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。
蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
它具有单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。
汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机（或其他被驱动机械）以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。
汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。
汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。
汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成，调节保安油系统主要包括调节气阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、旁路系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。
汽轮机是现代火力发电厂应用最广泛的动力机械，并且通常在高温、高压和高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械。
它的制造和发展涉及到许多工业部门和科学领域，如高强度耐热合金钢的研制，优质的大型锻铸件的供应，高效长叶片的设计和研制，在加工制造中，新工艺新技术的应用等。
通过进行汽轮机课程设计，让我学会运用《汽轮机原理》的知识以及设计中选取每级焓降和有关参数进行有关汽轮机的热力设计和计算，掌握热力过程线和速度三角形的绘制过程。
本次的课程设计为我们所学的专业知识提供了一次很好的实践机会，我们可以通过课程设计锻炼我们应用所学的东西解决实际问题的能力，提高计算机等工具的使用能力，为今后的工作和学习打下坚实的基础。
2已知数据
级前压力
p0=0.0679MPa
级前温度
t0=89.2乜
初速度
余速利用系数
G=0m/s
已=1
速比
隔板汽圭寸直径
xa=0.53
dp=650mm
部分进气度
动静叶轴向间隙
e=1
6z=2mm
级后压力
p2=0.0357MPa
流量
G=127000kg/h
转速
反动度
n0=3000r/min
0m=47.9
隔板汽圭寸齿数
隔板汽封间隙
Zp=5
6p=0.5mm
叶顶间隙
叶顶汽封齿数
6r=1.2mm
Zr=4
3课程设计的主要步骤
3.1级内比焓降分配计算
3.1.1喷嘴的理想滞止比焓降
（1）根据p。
、to、P2在h-s图上查得h。
=2655kj/kg、①=2560kj/kg
也=0-①=95kj/kg（3-1）
⑵级的入口初速动能
12
;hc^2co=0kj/kg（3-2）
⑶喷嘴的理想滞止比焓降
ht*=打％=095=95kj/kg（3-3）
=（1-「m）=（1-0.479）95=49.495kj/kg（3-4）
（4）蒸汽在动叶中的理想比焓降
%"」mIh*=0.47995=45.505kj/kg（3-5）
中国矿业大学银川学院课程设计
3.1.2
喷嘴热力计算
（1）喷嘴前后蒸汽参数的确定
hi=hQ-.hn=2605.505kj/kg、•‘=0.97、选择喷嘴型号TC-1A则取出汽角：
^10
定熵过程查h-s图得p1=0.035MPa
（2）计算喷嘴出口气流速度
取0-0面与1-1面列能量方程
11
h°C0*c1
22
喷嘴出口理想绝对速度
Hh0-ht<=丄2巾；=..249.4951000=316.070kj/kg
喷嘴出口实际绝对速度
G二c1t=0.97316.070=306.588m/s
（3-6）
（3-7）
（3-8）
（3）确定喷嘴出口速度
等熵绝热指数：
过热蒸汽■=1.3,°=0.546；对于干饱和蒸汽，.=1.135,心=0.577；湿
蒸汽’•=1.0350.1x,^cr也随干度变化而变化。
Pcr2Po
：
?
cr'1：
?
0
Pcr
*
P0
=_P1n_*
P0
判断：
若n-；cr,斜切部分只改变气流方向;
若；n：
：
：
；cr，蒸汽在斜切部分膨胀，发生偏转，则
sin（>1*、1）crccLsin：
1
（3-9）
（3-10）
（3-11）
（3-12）
（3-13）
在喷嘴中蒸汽始终为过热蒸汽
cr=0.546、n=P
Po
■0035=0.515
0.0679
.；n-；cr，只改变气流方向
3.2动叶入口、出口速度三角形
3.2.1圆周速度
（3-14）
u7.=0.532951000=231.022m/s
3.2.2动叶入口相对速度
根据余弦定理，确定动叶入口相对速度及方向
（3-15）
=c12u2_2qucos：
〔
=』306.5882231.0222-2306.588231.022cos10=88.670m/s
3.2.3
动叶入口相对气流角
=36.90
3.2.4动叶出口相对速度
取1-1面与2-2面列能量方程
h£2=h
1212t
2
2t
（3-17）
动叶出口的理想相对速度
2f扭h-h2tr2=.2：
hb45.505100088.6702=301.826m/s
（3-18）
动叶出口实实际相对速度
取=0.95
2-■2t=0.95301.826=286.735m/s（3-19）
3.2.5动叶出口绝对速度
辽—1-（3~5）=36.90-（3~5）=31.90（3-20）
C2f匚；u2-22UCOS打=」286.7352231.0222-2286.735231.022cos31.90、152.029m/s
（3-21）
3.2.6
动叶出口绝对气流角
/380sin26^n^85.32-
179.6
（3-22）
3.2.7速度三角形
3.3轮周功、轮周效率
3.3.1轮周功
Pj-hn-、1%-、hc2=95-2.925-3.873-11.556=76.646kj/kg
3.3.2
轮周效率
uuE。
.huA-、此-J%-％950-2.925-3.873-11.556
95-111.556
3.4
级内损失计算
3.4.1
喷嘴损失
3.4.2
「hn=1J
2
动叶损失
12
—C1
2
二1-0.97249.495二2.925kj/kg
、hb
二1-'-2
12
2t
2
2、+空
2丿
；二1-'-^=hb
=（1-0.95）45.505+
88.6702、
2」
（3-23）
91.853%
（3-24）
（3-25）
3-26）
二3.873kj/kg
3.4.3
余速损失
二丄152.0292
2
=11.556kj/kg
3.4.4
叶咼损失
hl
=eE0
a1
经验系数,选择单列级9.9
ra1
l
2
Xa
n
（3-27）
3-28）
（3-29）
由h-s图查得、1t-3.5m3/kg且％=1.02,Gn=127000kg/h=35.278kg/s
根据以上公式得
60U60231.°22=1471mm
二3000
ln
345扇形损失
G^-1t
1%Gt
352783・5=3830mm2
1.02316.070
3830
5mme二dmsin：
“"：
：
1471sin10
a1
=匸Xa2E0
992
0.53295-46.998=26.709kj/kg
”0.7
由h-s图查得m=3.5m3/kg、2t
-3.5m3/kg,可知进出口比体积相差不大，故可取
3-30）
（3-31）
3-32）
（3-33）
（3-34）
lb=lb
根据喷嘴高度嶄=5mm查课本表
2-3得打=1.5r=0.5
.m-0.7db2Eo=0.7
贝Ulb=ln：
-tr=7mm且db：
dm=1471mm
"95—46.998）=0.183kj/kg1471
3.4.6叶轮摩擦损失
取经验系数K1=1.2，查h-s图得^-3.5m3/kg、2=5m3/kg
.w=3：
*5=4.25m3/kg
阳tR眯卜47"42r7.533kw
△Pf7392
=33.61=。
⑵钢/心
347部分进汽损失
（1）、鼓风损失
取Be=0.15、ec=O
（3-37）
.w=0.1511一1一00.533=0kj/kg
1
、.hw=wE°=0kj/kg
（2）、斥汽损失
（3-38）
'hs=0.11~Bl2Xaum=ht
An
Ce---与级类型有关的级数单列级0.01-0.015,—般取0.012
当e=1时，m=0
hs二0kj/kg
（3）、部分进汽损失
he二hwhs=0kj/kg
3.4.8漏汽损失
（1）、隔板漏汽损失
-pAPc1p
★
（3-39）
取Jp=0.8、Ap"dp-ip
Gp=0.8二6500.510“
249.4951000
3.5^5
=0.0328kg/s
hp
■':
Gp
3-40）
*（3-41）
心h=晰一和n—6hb-戲日一妣—6h-和c2
=95_2.925_3.873_0.183_0—26.709_46.998=14.312kj/kg
-:
;hp=
0.032814.312=0.0133kj/kg
35.278
（2）、叶顶漏气损失
（3-42）
sHAtCtet>（db+lt0tj20Ah*-Gt
Jt=0.6^=0.60.97=0.582
10.582二147170.575.20.47995100010』
5
弋AGt»'0.094
、htL.14.312=0.0381kj/kg
G35.278
（3）、漏汽损失
、h=、hpht=0.01330.038仁0.0515kj/kg
3.4.9湿汽损失
湿汽损失的大小主要与级前后的平均干度有关
（3-44）
Xg=X2=1
hx二1-0.954514.312=0.651kj/kg
3.5级的相对内效率
3.5.1
级的相对内效率
*h[-■-hn-、hb--、he-•h「_、hf-■--hx-、h.-—he?
"一汎」山2©45）
95-2.925-3.873-9.305-0-0.183-0.214-0.651-0.032-11.556
==79.4%
95-11.556
3.5.2
热力过程线
4结论及讨论
序号
项目名称
符号
单位
数据来源及计算公式
结果
1
级前压力
P0
MPa
已知
0.0679
2
级前温度
t0
€
已知
89.2
3
流量
G
kg/h
已知
127000
4
级后压力
P2
MPa
已知
0.0357
5
动叶入口进气角
0（1
o
由喷嘴型号TC-1A选取
10
6
动叶入口速度
c1
m/s
306.588
7
叶栅高度
打
mm
lAn
*neMmSing
5
8
叶栅出口截面积
An
mm2
八Gn\1t
AnAnC1t
3830
9
叶栅平均直径
dm
mm
d=-60u
Mmjin
1471
10
轮周功
Pu
kw
Pj=Aht—&九-叽-叽2
41.204
11
轮周效率
nu
%
q_©u涪n心/2
uEoZh；-!
4岳2
85.84
12
叶咼损失
和1
kj/kg
巾=着Xa2E。
26.709
13
扇形损失
盹
kj/kg
叫=0.7（令）2E°
0.183
14
叶轮摩擦损失
%f
kj/kg
0.214
15
部分进气损失
kj/kg
6he=6h^5hs
0
16
漏气损失
kj/kg
旳汀6hp"ht
0.0515
17
级的相对内效率
\i
%
口心-O5样事电x-$fy^C2
ri_A；4C~
79.4
在本次课程设计过程中，我们遇到了一些问题，在计算漏气损失和湿气损失时因为计算问题浪费了一些时间，并且在计算带入数据时出现不必要的失误，这些问题我们先后通过与同学讨论和请教老师解决的。
在与同学讨论过程中，我们发现有些课本上基础知识的掌握还不是很牢固，以至于好多公式与知识点不能很快的从书上找到，走了很多弯路，解决了基础知识缺漏的问题我们请教了老师，解决了许多书上没有的应用知识，这对我们的课程设计有了很大的推动作用，同样对我们后面的设计课题有很大的帮助。
此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关汽轮机方面的知识，在这次设计中使我对以前的所学的知识有了更大的巩固，同时也提高了我的各方面的能力，在设计中遇到了很多问题，最后在朱杰老师的指导下，最终完成。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关汽轮机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
5课程设计心得体会
在本次课程设计中，我们在《汽轮机原理》中所学的理论知识得到了巩固和加深，并通过绘制热力过程线和速度三角形，我们对汽轮机结构和作用原理有了更清楚的认识。
在绘制过程中，我们灵活运用CAD绘图软件绘制图像，达到了课程设计的研究与CAD制图软件的双重学习。
在整个课程设计的过程中，我们遇到了很多问题，通过老师的指导和同学的细心讲解，我们都一一克服了它们，使自己的独立思考能力，与同学团结协作合力解决问题的能力以及通过CAD软件的作图能力得到了很好的锻炼，从而学到了许多新东西和课程设计的技巧。
此次课程设计完成后，我们对汽轮机的工作原理有了新的认识，这不仅对我们今后的工作有很大的益处，更对后面的课程设计有极大的帮助，相信两个课程设计完成后我们对电厂中的各个设备操作原理都有熟练的掌握。
参考文献
[1]黄树红等，汽轮机原理，中国电力出版社，2008
[2]沈士一等，汽轮机原理，水利电力出版社，1995
[3]翦天聪，汽轮机原理，水利电力出版社，1986
[4]
2004
靳智平等，电厂汽轮机原理及系统，中国电力出版社，
⑸何铭新等，机械制图，高等教育出版社，2010
[6]曾宗福等，机械设计基础，浙江大学出版社，2004
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