《汽轮机课程设计》版Word文件下载.docx

1、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= 11 OOnun汽轮机转速 n=3OOOr/niin调节级反动度Q

2、m=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dv cm 3.4 3.6径向间隙8r cm 0.02 0.02间隙面积Avcm2 0.214

3、 0.227 分段长度 1 cm2 41.8 11 5.8 33.3 4 3.8 （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dl cm 3.4 3.6 55.3 45.8 径向间隙 81 cm 0.05 0.05 轴封齿数 z 78 36 10 12 9 6 2.1.5加热器汽水参数表 项目单位Hl H2 H3 （HD） H4 H5 H6 H7 SG C 回热 抽汽 抽汽压力 pj MPa 2.62 1.49 0.976 0.464 0.181 0.085 0.043 0.095 0.0055 抽汽温度以干度羽）C 387 319 272 196 0.

4、997 0.958 0.932抽泣比焰值 lij kJ/kg 3208.68 3080.53 2992.15 2849.22 2695.04 2564.19 2473.34 2737.51-抽汽压损Apj % 8 8 40 8 8 8 8加热器汽侧压力 pj MPa 2.4104 1.3708 0.588 0.42688 0.16652 0.06532 0.03284-pj下的饱和 水温tbj C 222.01 194.06 158 145.97 114.52 88.12 71.19-pj下饱和水 比焰 libj kJ/kg 953.01 825.73 667.08 614.88 480.5

5、369.06 298 411.42-抽汽放热 qj kJ/kg 2360.16 2369.74 2325.07 2234.34 2214.54 2195.13 2175.34 2326.09-疏水上端差 6j C 5 5 0 5 5 5 5-下端差 盯C 10 10疏水温度tsj C 199.06 168疏水比焰 hsj kJ/kg 848.52 710.79疏水放热力 kJ/kg- 137.73 43.71- 134.38 111.44 71.06一水 侧 加热器岀口水温阿C 217.01 189.06 158 141.25 110.08 83.96 67.31 35.5 34.4 加热器水

6、侧 压力 pw MPa 13.73 13.73 0.588 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33-加热 器出口水 比焰 hwj kJ/kg 933.55 809.35 674.7刀 667.08 595.16 462.55 352.59 282.85 150.09 144.17 给水比焰升 Tj kJ/kg 124.2 134.58 73.1 133.78 111.14 70.92 141.16 5.38-2.1.6 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

7、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

8、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

9、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.

10、 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=0.03687 c. 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） =0.87086 d. 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=0.03345 f. 6 号低压加热器和7号低压加热器。6、7号低压加热器

11、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）/ 0.98 7 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

12、-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, =0.708222.4、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

13、）* 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=0.26

14、06.（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） x 101.75=6.013kJ/kg （13）、喷嘴岀口比焰 值 h 1 =h 1 t+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

15、/s w2=|/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

16、AhtO临hu=11021.2=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=0.0545011 m3/kg V=0.0538502m3/kg=1.2*（

17、170.7/100） x（1100xl03）2/0.0538502=134.12kW =kJ/kg式中KI经验系数，一般取KU1.01.3. （4）、部分 进 汽 损 失 鼓 风 损 失=（le）=0.15*（l0.3328）*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）

18、, v2 =0.055346m3/kg, t2491.62C 244、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G kg/s 51.79 50.28 35.93喷嘴平均直 径 dn nun 1100 997 2007 动叶平均直径 db nmi 1100 997 2007级前压力p0 MPa 8.32 6.05998 0.022级前温度/干度 to/xo C 533.1 491.6 62.2 级前速度 Co ni/s 0 0 1

19、64 级前比 焰值 h0 kJ/kg 3476.8 3401.7 2426.9 圆周速度 p ni/s 170.7 156.61 315.26 理想比恰降 Aht kJ/kg 110 51.2321 162.92 理 想速度 Ca ni/s 469 320.1 593.92 假想速比 xa 0.364 0.489 0.552反动度Qm % 0.075 0.0735 0.574利用上级余速动 能 Ahco kJ/kg 0 0 13.448 喷嘴滞止比焰降 Ahon kJ/kg 101.75 47.47 75.13 喷嘴出口理想速度 clt ni/s 451.11 308.11 387.64喷嘴速

20、度系数cp 0.97 0.97 0.97喷嘴岀口实际速度 cl ni/s 437.58 298.87 376.01 喷嘴损失 5hon kJ/kg 6.01 2.81 4.44喷嘴后压力pl MPa 6.2141 5.23 0.014喷嘴后温度/干 度tl/xl C 483 468.3 0.899喷嘴出口理想比体积vlt m3/kg 0.053 0.06196 9.5791 喷嘴出口截面积 Ail m2 0.00583 0.009485 1.3210 喷嘴出汽角 al （） 12.9 10.75 18.33 喷嘴高 度In nmi 23 16418部分进汽度e 0.3328 1 1动叶进口相对

21、 速度 wl ni/s 273.87 147.92 125.38相对于wl的比焰降 Ahwl kJ/kg 37.5 10.94 7.86 动叶滞止 比焰降 Ahob kJ/kg 45.75 14.7 109.1 动叶出口理想速度 w2t ni/s 302.5 171.5 467.11动叶速度系数V 0.925 0.9355 0.95动也损失8hb kJ/kg 6.6 1.836 10.64 动叶出口相对速度 w2 ni/s 278.3 160.44 443.75 动叶出口绝对速度 c2 ni/s 130.9 49.44 247.71 余速损失8hc2 kJ/kg 8.57 1.22 30.68

22、动叶后压力p2 MPa 6.06 5.187 0.00478 动叶后温度/干度 t2/x2 C 481.6 467.2 0.874 动叶出口 比体积 v2 m3/kg 0.05426 0.0626 19.446 动 叶岀口面积 Ab m2 0.008734 0.017337 2.2750动叶岀汽角 卩2 （） 19.7 17.89 32.89 动叶高度 lb nun 25 18.5 423 级理想 能量 Eo kJ/kg 110 50 176.4 轮周有效比焰降 Ahu kJ/kg 88.8 45.4 130.6 轮周功率 pu kW 4278.66 2131.42 4261.87 轮周效 率

23、 qu % 80.73 90.72 74.6 叶高损失 8hl kJ/kg 4.63 3.4 0.375 叶轮摩擦损失8hf kJ/kg 2.59 1.47 0.29部分进汽损失She kJ/kg 6.842 0 0 漏气损失 5h8 kJ/kg 0 1.016 0.127 湿汽损失 Slix kJ/kg 0 0 13.7442 级内有效比焰降 Ahi kJ/kg 74.5 39.37 110.69级相对内效率qi % 67.73 78.73 62.76级的内功率 pi kW 3858.51 1979.77 3977.14 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

24、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q0 263、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Qt Qi=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=1820,，

25、代入后得 6=0.0036。附表B5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 =32696.82 mm2,附表中 =32712mm2。（5）求q q=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

26、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+83.5478.3=20710.6N 2.7.3、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=1234，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,（p

27、0-p2）=0.0725MPa,代入后，Fzl=12960.09191N。（3 ）求当量隔板漏气面积 其中dp=0.5 9m,8p=0.0005m?Zp=5,代入后=457inm2。dr= 1065nnn, 5z=2nun,代入得=6692.2 inm2 （5）求 q q=0.4（6）求叶轮反动度Qd （7）求Pd式中：p2=0.1835MPa, （p0p2）=0.0725MPa, 代 入 得Pd=0.188285kPaodi-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=0.8kP

28、a,代入得 Fz2=2954.3N（10 ） 综上作用在中间级级的力 F=12960.1+2954.3=15914.4N 2.7.4、设计工况安全性核算（1 ） 总的叶片轴向力 ZFzlSFzl=4932.14+20710.6+14*12960.09191=207084.03N （2）总的叶轮轴向力 SFz2Fz2=0+0+24*2954.3=70903.2N （3） 总的转子轴向力XFz3 ZFz3=-150235N （4）总的各级轴向力 SFz ZFz=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ig=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