汽轮机课程设计资料.docx
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汽轮机课程设计资料
汽轮机课程设计资料
汽轮机课程设计资料
课程设计的目的
1．系统的总结，巩固并加深在汽轮机课程中已学得的理论知识，掌握汽轮机热力设计的原则、方法和步骤。
2．通过设计，对整个汽轮机结构作进一步了解，明确主要零部件在整个机组上的作用、位置及相互关系。
3．通过设计，掌握利用资料进行设计及论证的一般方法。
设计包括热力设计和强度设计，由于时间紧，仅作通流部分热力设计，主要内容及设计程序如下：
（一）热力设计前需论证确定有关项目
（1）汽轮机容量、参数和型式的选择；
（2）汽轮机转速的选择；（3）汽轮机调节方式的选择。
（二）热力系统计算
（1）原则性回热系统的拟定；
（2）汽轮机近似热力过程线的拟定；（3）汽耗量的计算；
（4）汽轮发电机组技术经济指标的初步估算。
（三）汽轮机通流部分的热力计算
（1）根据汽轮机运行特征、经济要求及结构强度等因素比较和确定调节级的形式、比焓降、叶型及尺寸等；
（2）根据通流部分形状和回热抽汽点要求，确定压力级的级数和排汽口数，并进行各级比焓降分配；
（3）对各压力级进行详细的热力计算，求出各级通流部分的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机实际的热力过程线。
压力级的详细设计有关问题
1．叶型及有关几何参数的选择.
（1）叶型的选择
1p1121
（1）Mn（）2p0
1p2121
（1）Mb（）2p1
M＜1亚音速“A”，M=0.8~1.3跨音速“B”
（2）叶片宽度B和弦长b的选择
叶片宽度B根据叶型选择，弦长b由B和安装角计算得到（3）相对节距t和叶片数的确定最佳相对节距top由叶型选择nnnn
tzdetb
4）汽流出口角α1、β2的确定
汽流在出口不偏转α1=α1g，β2=β2g否则要加上偏转角2．速比的选用
xa3．冲动级内反动度的确定根部反动度
tzbdbetbu0.4~0.52car3%~5%m1（1r）（dblb）db4．动叶盖度的选择.pg1665．动静间隙的选择.pg1666．级的部分进汽度的选择：
叶高损失与部分进汽损失之和最小。
ln15mm7．叶型损失系数选择
喷嘴φ取0.97，动叶查图pg=166，计算动叶损失。
8．流量系数μn,μb.pg=167
（四）．整机校核计算
1.通流部分光滑变化；画出调节级结构图和压力级通流部分尺寸比例示意图
3%内效率误差:
功率误差：
p3%
通流部分修正：
在实际汽态线下，功率达设计值时的流量误差按比例修正叶高；D3%重计算。
D3%不修正叶高；D1%
汽轮机课程设计报告的组成
1．封面；2．目录；3．课程设计题目；
4．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
4．1汽轮机热力过程线的拟定；4．2凝汽式汽轮机总蒸汽量D0的估算；4．3汽轮发电机组汽耗率与热耗率的初算
5．调节级的热力设计；5．1调节级选型；5．2调节级热力参数的选择；5．3调节级详细热力计算
6．压力级热力设计；6．1压力级的焓降分配及级数确定；6．2压力级详细热力计算7．整机校核
8．整机热力过程线和压力级速度三角形汇总9．热力计算数据汇总表10．课程设计小结
扩展阅读：
汽轮机课程设计
第二部分使用说明书
一、软件简介
汽轮机课程设计教学软件《设计宝典Xp》是由蚂蚁虫工作室马唯唯开发的。
适合热动及相关专业汽轮机课程设计使用。
设计汽轮机级数不超过12级。
软件特点：
1．查焓熵图由计算机查取，快速，准确。
输入输出采用了OLE高级拖放技术，自动截取数据，无需手动输入。
（参见《焓熵查表通》介绍）
2．《新视图1.0》包含了设计中的所有视图，可以直接打印，可以查取各个系数。
3．可以自动生成设计报告。
4．可以随时查看每一步或者每一级的详细计算过程。
5．可以模拟组装汽轮机通流部分。
6．支持dbf到xls文件格式转换。
7．强大的数据逻辑性检测将大大减少人为的错误。
8．可以设计个性化界面。
9．可以播放背景音乐。
软件安装最低要求：
1．中央处理器为80486或更高。
2．已设虚拟内存的计算机要求内存在4MB以上，未设虚拟内存的计算机内存
至少要16MB内存，安装后不少于15MB的自由空间。
3．与windows配套的鼠标。
《新视图1.0》介绍
（1）《新视图1.0》中包含了课程设中使用的各幅图，每一幅图中的符号都有解释，只需鼠标移到符号上即可。
（2）系数采用鼠标移动查取。
当鼠标移动时，横纵坐标值会变化。
（3）压力级平均直径确定采用作图法，采用计算机作图，快速准确。
点击详细过程可以看到每一段的长度，改变比例尺寸后会从新量取。
《焓熵查表通》介绍理论来源：
焓熵查表采用国际公式化委员会（IFC）提供的标准计算公式。
软件特点；
（1）计算和输出可采用国际单位和工程单位。
系统默认已知参数为国际单位。
（2）查出来参数与水／水蒸气性质表上的数据有所误差。
误差均小于1/100。
（3）采用了自动对位数字输入，系统会自动切换成英文状态输入小数。
（4）可以判断在计算机范围内的两个性质参数对应的状态。
（5）可以根据焓值来判断熵值的大小范围。
（6）数据可以手动输入也可以使用拖放技术。
操作说明：
（1）焓、熵、压力、比容、一般取4位小数，温度和干度一般取2位小数进行计算。
（2）如果想计算另一种单位制下的结果，选择单位制后一定要点确定才能生效。
（3）建议查焓熵图时采用拖放技术，它可以自动截取有效数据，减少人为判断。
设计经常要使用焓熵查表通，你可以点击就可以缩小为一个标题栏大小，它悬浮在主界面上，要展开只需点一下“焓熵查表通”这几个字。
在数据上点击并按住鼠标左键，数据上显示一只表示系统已抓取该数据，按住鼠标左键实现拖动。
16定制界面
设置菜单中有界面、工具条、状态条及OLE拖放技术设置，可以根据自己的喜好来设置界面。
二、使用须知：
（1）每一个用户的数据表都不要重命名（系统设有保留字段，也不要随意更改数据结构的设计基准表为系统文件表，不得更改，删除，移动。
（2）软件中蓝色标签表示可设参数，黑色标签表示计算结果或者是由前面导入的数据。
（3）在不熟悉计算及设计步骤时，请先阅读《汽轮机课程设计指导书》，这样会节省你的时间。
一般在熟悉操作过程后1个小时可以全部算完。
（4）确定按钮操作：
左键计算，右键向后跳转。
三、使用说明：
（一）建立用户数据表或用户登录
点击“用户登录”即可。
如果用户存在则导入数据，如果不存在则为你新建一个数据库，可以设置密码。
（二）设计内容1．课程设计题目
可以先以默认题试算一遍，了解其过程之后才自己设计汽轮机。
2．配汽方式和调节级选型
有四种配汽方式和两种调节级型式（单列级）可供选择。
3．汽轮机总进汽量Do初步估算
首先要假想一个相对内效率，然后设置后面的参数。
由Po，to查ho，So，由Pc，So查Hc，之后点击“确定”。
4．计算调节级进汽量Dg直接点击“确定”。
5．确定速比Xa和理想比焓降Δht
首先选择调节级平均直径dm，选择速比Xa和平均反动度Ωm后，点击“确定”。
206．计算喷嘴前后压比εn
先点击“确定”计算出h1t，Po"，再由Po"，ho查P1，由h1t，So"查P1，V1t，再次点击“确定”，最后根据压比εn选择喷嘴型号，最后选择喷嘴出口角α１。
7．喷嘴出口气流速度C1
设置速度系数Ф后，点击“确定”。
218．计算喷嘴损失δhn直接点击“确定”。
9．计算喷嘴出口面积An
设置喷嘴流量系数μn后，点击“确定”。
2210．计算部分进汽度e
设置各系数后，点击“确定”。
11．计算喷嘴高度ln直接点击“确定”。
2312．计算动叶高度lb
设置盖度Δ后，点击“确定”。
13．检验根部反动度Ωr直接点击“确定”。
2414．计算动叶进口气流角β1相对速度w1和δhw1直接点击“确定”。
15．确定动叶前参数S1和V1
先点击“确定”计算出h1，由h1，P1查S1，V1。
2516．计算动叶理想比焓降Δhb和滞止理想比焓降Δhb（o）直接点击“确定”。
17．计算动叶出口气流相对速度w2
先点击“确定”计算出w2t，再由w2t和Ωm查系数Ψ，再点击“确定”。
2618．计算动叶损失δhb直接点击“确定”。
19．计算动叶出口面积Ab
先点击“确定”计算出h2t，h2（S1由前面导入），再由h2t，S1查P2，由P2，h2查V2，再次点击“确定”。
20．计算动叶出口气流角β2直接点击“确定”，根据β1，β2选择动叶型式。
21．计算动叶出口气流绝对速度Ｃ2和出气角α2直接点击“确定”。
2822．计算余速损失δhc2及轮周有效比焓降Δhu＇直接点击“确定”。
23．计算级的理想能量Ｅo和轮周效率ηu＇（无限长叶片）直接点击“确定”。
2924．校核轮周效率直接点击“确定”。
25．计算出叶高损失δh1、轮周有效比焓降Δhu、轮周效率ηu设置系数a后点击“确定”。
30
26．计算叶轮摩擦损失δhf和部分进汽损失δhe设置系数k后点击“确定”。
27．计算级效率和级内功率直接点击“确定”。
3128．压力级喷嘴高度检测和压力级平均直径确定
设置参数dm（I）、Xa（I）、Ωm、μn、e、α1、Dg后点击“确定”，计算出Δht（I）、Δhn（I）、h1t。
参数ho，So是由调节级导入的，如果不算调节级而直接算压力级，这两个参数需要人为的输入。
由Po，ho查So，由h1t，So查V1t，由Pc，So查hc＇。
输入末级直径dm（z），再次点击“确定”。
29．确定压力级的平均比焓降及级数
设置重热系数α，平均速比Xa后点击“确定”。
3230．压力级排汽压力及抽汽点检测
先点击“确定”计算出各级的排汽压力，再选择抽汽点，输入给定的抽汽压力（可以在此值2%波动，使各级焓降分配的合理些）有抽汽点则必须修正，请记住计算机为你修正的级数，后面第34步中的参数μ1就是由第几级有抽汽决定．
31．压力级的详细热力计算（１）
首先选择要计算的级数，再由P2，So查h2t＇，然后点击“确定”。
（注意：
在计算下一级之前，请先保存上一级的数据。
）
32．压力级的详细热力计算（２）输入选取Ωm，系数Ф后点击“确定”，再由h1t，So查V1t，P1，再次点击“确定”，根据压比εn判断流动状态，选择喷嘴型式和出汽角α1。
33．压力级的详细热力计算（３）
输入系数μn和部分进汽度e，点击“确定”算出w2t，由w2t和你选择的反动度Ωm查系数Ψ，再次点击“确定”算出h2，由h2，P2查V2，输入盖度Δ后点击“确定”算出β2，根据β1，β2选择动叶型式。
（一般各级参数μn，e，Δ都可以不变，粗略计算认为各级系数Ψ不变。
）
3434．压力级的详细热力计算（４）
根据是否有抽汽点设置参数μ1。
可以认为各级系数a，k，dp，δp，zp，δz，Δs都不变，当然你也可以自己设置这些参数，最后点击“确定”。
35．压力级的详细热力计算（５）查取系数μ1，μ2，Ψt（注意：
这一步的μ1与上一步的μ1不同，在粗略计算时也可以认为各级的这三个参数都不变），点击“确定”后，由P2，h3查S3，再由h3（o），S3查P3（o）。
看右下角的状态栏当总进程的比值为１时，说明热力计算全部算完。
就可以跳转到下一步进行整机组对内效率校核及修
正。
当总进程比值小于１时，说明只是把当前级数的参数算完，再返回到31步选择下一级计算。
（注意：
选择级数时一定要先将上一级计算的数据保存）。
36．整机组相对内效率校核及修正
点击“确定”即可。
符合要求之后就可以查看报告。
注意在计算机整机参数时应该将所有的级数算完并保存到数据库中才能计算。
（1）数据汇总
选择要汇总的类型（压力级数据汇总，汽轮机课程设计数据汇总，速度三角形数据汇总）你可以更改汇总路径和文件名，但路径要合法，否则会找不到。
建议使用路径及文件后的那个打开图标取回完整的路径及文件名。
36
（2）文件格式转换
汇总完成后，可以点击数据格式转换，将dbf数据转化成excel表格，转换完成后，为了使表格更清楚可将excel表格中所有的０都删除掉。
（参见报告样本中的数据表）如果不转换也可以输出。
但只能输出汽轮机课程设计汇总报表（课程设计要求也只需要输出这个表）。
（3）设计报告
选择报告类型后，点击“确定”，要打印报告，建议使用WPS或者Word进行编辑排版后打印。
四、组装汽轮机通流部分
软件提供了汽轮机通流部分的各个组件，通过绘图板菜单的“图象”中的透明处理以及工具栏中的第二个“选定”工具进行组装。
组装时请同时打开两个绘图板，一个用于取组件，一个用于组装。
取组件一般是采用全选，复制，将它粘贴到另一个绘图板里，通过“选定工具”调整组件位置。
如果组件没有放到位，可以撤消操作再进行组装。
依照报告样本中的流通图进行组装。
五、注意事项：
1．因为第30步中计算量大，占有的资源较多，所以请不要在第30步打开别的程序。
悬浮的焓熵查表通也必须关闭，这样才可以加快计算速度。
在这一步中反应较慢，但不要认为是死机，也不要因为点击了确定没有反映而多点几次，这样它又从头开始计算，请耐心的的等待。
2．在学校的电脑上使用本软件，注意离开时备份数据到Ａ盘。
（可能机房的电脑的硬盘设置了保护，一旦关机你的写入的文件会自动的清除）每一个用户有两个数据表，如用户是mww，则该用户的数据表为
mww调节级数据表.dbfmww压力级数据表.dbf
将这两个数据复制到Ａ盘中，别的文件可以不用复制．文件不要重命名，千万不要自己更改数据表中的数据，否则后面的数据都将变化，如果计算达不到要求，系统是不会为你创建报告的。
如果电脑中你的数据表丢失了，你必须将备份盘Ａ中的两个文件复制到该程序的原始目录中，否则系统会找不到该文件。
3．整机计算的几个参数（Pi（s），hi，，ri，Pe，Pel）是暂存态，这些数据只存到汽轮机课程设计数据汇总报表中。
所以每次汇总之前你必须再计算一下整机参数（点击“确定”即可）。
第三部分报告样本
姓名：
学号：
班级：
学校：
华北电力大学
39汽轮机课程设计报告
汽轮机课程设计报告
一、课程设计的目的、任务与要求
通过设计加深巩固《汽轮机原理》中所学的理论知识，了解汽轮机热力设计的一般步骤，掌握设计方法。
并通过设计对汽轮机的结构进一步了解，明确主要零件的作用与位置。
具体要求就是按给定的设计条件，选取有关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。
二、设计题目
机组型号：
B25-8.83/0.981
机组型式：
多级冲动式背压汽轮机新汽压力：
8.8300Mpa新汽温度：
535.0℃排汽压力：
0.9810Mpa额定功率：
25000.00kW转速：
3000.00rpm三、课程设计：
（一）、设计工况下的热力计算1．配汽方式：
喷嘴配汽2．调节级选型：
单列级3．选取参数：
（1）设计功率=额定功率=经济功率
（2）汽轮机相对内效率ηri=80.5%（3）机械效率ηm=99.0%（4）发电机效率ηg=97.0%4．近似热力过程线拟定
（1）进汽节流损失ΔPo=0.05*Po
调节级喷嘴前Po"=0.95*Po=8.3885Mpa
（2）排汽管中的压力损失ΔP≈05．调节级总进汽量Do的初步估算
由Po、to查焓熵图得到Ho、So，再由So、Pc查Hc。
查得Ho=3474.9375kJ/kg，Hc=2864.9900kJ/kg
通流部分理想比焓降（ΔHt（mac））"=Ho-Hc=609.9475kJ/kgDo=3.6*Pel/（（ΔHt（mac））"*ηri*ηg*ηm）*m+ΔD
Do=3.6*25000.00/（609.9475*0.805*0.970*0.990）*1.05+5.00=205.4179（kJ/kg）6．调节级详细热力计算
（1）调节级进汽量DgDg=Do-Dv=204.2179t/h
41
（2）确定速比Xa和理想比焓降Δht
取Xa=0.3535，dm=1100.0mm，并取dn=db=dm由u=π*dm*n/60，Xa=u/Ca，Δht=Ca^2/2u=172.79m/s，Ca=488.80m/s
Δht=119.4583kJ/kg在70~125kJ/kg范围内，所以速比选取符合要求。
（3）平均反动度Ωm的选取取Ωm=6.50%
（4）喷嘴理想比焓降Δhn
Δhn=（1-Ωm）*Δht=（1-0.0650）*119.4583=111.6935（kJ/kg）（5）喷嘴前后压比εn
根据h1t=ho-Δhn=3363.2440和So"查焓熵图得到P1=6.0231Mpa，V1t=0.0540m^3/kgεn=Po/Po"=8.8300/8.3885=0.7180
根据喷嘴叶型表选择TC-1A喷嘴，出汽角α1=10.00°（6）喷嘴出口汽流速度C1
C1t=（2*Δhn）^0.5=（2*111.6935*1000）^0.5=458.46（m/s）C1=φ*C1t=0.970*472.64=458.46m/s（7）喷嘴损失δhn
δhn=（1-φ^2）*Δhn=（1-0.970^2）*111.6935=6.6011（kJ/kg）（8）喷嘴出口面积An
An=Gn*V1t/μn*C1t=56.7272*0.0540/0.970/458.46=0.0067（m^2）（9）部分进汽度e令y=δhl+δhe=f（e）
使其一阶导数为零，即求y的极值，得到e=0.3902（10）喷嘴高度ln
ln=An/（e*π*dm*sin（α1））
ln=0.0067/10000.3902/π/1100.0/sin10°=28.6（mm）（11）动叶高度lb
lb=ln+Δ=28.6+2.5=31.1（mm）（12）检验根部反动度Ωr
Ωr=1-（1-Ωm）*db/（db-lb）=1-（1-0.0650）*1100.0/（1100.0-31.1）=0.03780.0378在0.03~0.05范围内，符合要求。
（13）求动叶进口汽流相对速度w1和进汽角β1tgβ1=c1*sin（α1）/（c1*cos（α1）-u）w1=c1*sin（α1）/sin（β1）δhw1=w1^2/2
β1=arctg（458.46*sin10.00°/（458.46*cos10.00°-172.79））=15.94°w1=458.46*sin10.00°/sin15.94°=289.85（m/s）δhw1=289.85^2/2/1000=42.0078（kJ/kg）
42（14）动叶前蒸汽参数
由h1=h1t+δhn和P1查焓熵图得到P1=6.0231Mpa
S1=6.8111kJ/（kg*K）V1=0.0543m^3/kg
（15）动叶理想比焓降Δhb和动叶滞止理想比焓降Δhb（o）Δhb=Ωm*Δht=0.0650*119.4583=7.7648（kJ/kg）
Δhb（o）=Δhb+δhw1=7.7648+42.0078=49.7726（kJ/kg）（16）动叶出口汽流相对速度w2
w2t=（2*Δhb）^0.5=（2*49.7726*1000）^0.5=315.51（m/s）
w2=ψ*w2t=0.920*315.51=290.27（m/s）其中ψ由Ωm和w2t查ψ图得到（17）动叶损失δhb
δhb=（1-ψ^2）*Δhb（o）=（1-0.920^2）*49.7726=7.6451（kJ/kg）（18）动叶后蒸汽压力P2和比容V2由h2t和S1查P2，再由P2、h2查V2查焓熵图得到
P2=5.8836Mpa，V2=0.0556m^3/kg（19）动叶出口面积Ab
Ab=Gb*V2/w2（因未靠考虑叶顶漏气,故Gb=Gn）=56.7272*0.0556/290.27=0.0109（m^2）（20）动叶出口汽流角β2sin（β2）=Ab/（e*π*db*lb）
β2=arcsin（0.0109/0.3902/π/1100.0/31.1）=15.07°
根据β1和β2和动叶叶型表选取动叶叶型为TP-1A型（21）动叶出口汽流绝对速度c2和出汽角α2c2=（w2^2+u^2-2^w2*u*cos（β2））^0.5
=（290.27^2+172.79^2-2*290.27*172.79*cos15.07°）^0.5=131.34（m/s）α2=arctg（w2*sin（β2）/（w2*cos（β2）-u））=arctg（290.27*sin15.07°/（290.27*cos15.07°-172.79））=35.07°（22）余速损失δhc2
δhc2=0.5*c2^2=0.5*35.07^2=8.6251（kJ/kg）（23）轮周效率比焓降Δhu"（无限长叶片）
Δhu"=Δht（o）-δhn-δhb-δhc2=119.4583-6.6011-7.6451-8.6251=96.5870（kJ/kg）（24）级消耗的理想能量EoEo=δhco+Δht-u1*δhc2
对于调节级Eo=Δht（o）=Δht，得Eo=119.4583kJ/kg（25）轮周效率ηu"无限长叶片）
ηu"=Δhu"/Eo=96.5870/119.4583=0.8085（26）校核轮周效率
43单位质量蒸汽对动叶所作的轮周功WuWu=u*（c1*cos（α1）+c2*cos（α2））=172.79*（458.46*cos10.00°+131.34*cos35.07°）=96.5879（kJ/kg）轮周效率ηu＂
ηu＂=Wu/Eo=96.5879/119.4583=0.8085
用两种方法计算所得轮周效率的误差为Δηu=|ηu"-ηu＂|/ηu"*100%Δηu=|0.8085-0.8085|/0.8085*100%=0.0000%=（204.2179-3.8000）/3.6=55.6716（kg/s）
喷嘴出口汽流速度c1t=（2*Δhn（I））^0.5=（2*57.9512*1000）^0.5=340.44（m/s）由连续性方程Gn（I）=μn*An*c1t/V1t，其中μn为流量系数
而An=e*π*dm（I）*ln（I）*sin（α1）求取ln=17.7mm>12mm，符合要求。
（2）末级平均直径的确定给定dm（z）=1019.5mm
（3）确定压力级平均直径的变化采用作图法
（4）压力级的平均直径dm（平均）
dm（平均）=（AB+（1-1）+（2-2）++CD）/（m+1）*k=999.5mm
（5）压力级的平均比焓降Δht（平均）Δht=0.5*（π*dm（平均）*n/60/Xa（平均））^2选取平均速比Xa（平均）=0.4367
Δht（平均）=0.5*（π*1.0*3000.00/60/0.4367）^2=64.6263（kJ/kg）（6）压力级级数的确定Z
Z=（1+α）*Δht（p）/Δht（平均），（α为重热系数）
其中Δht（p）=ho-hc"=3389.8335-2898.8591=490.9744（kJ/kg）
Δht（p）─为压力级的理想比焓降，压力级入口ho=调节级出口h3Z=（1+0.050）*490.9744/64.6263=7.9770取整Z=8
（7）各级平均直径的求取数据见数据汇总报表（8）各级比焓降分配
根据求出的各级平均直径，选取相应的速比，求出各级的理想比焓降ΔhtΔht=0.5*（π*dm*n/60/Xa）^2（9）各级比焓降的修正
在拟定的热力过程线上逐级作出各级理想比焓降Δht,计算ΔhΔh=（1+α）*Δht（p）-ΣΔht=-0.1029（kJ/kg）（10）检查各抽汽点压力值是否符合要求其误差小于2%，符合要求
（11）最后按照各级的dm和Δht求出相应的各级速比Xa8．压力级详细热力计算
（1）本级的比焓降Δht和本级滞止比焓降Δh
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