汽轮机通流部分设计

1动力机械综合设计课程设计说明书班级：20111591姓名：王大淇学号：2011159116设计日期：2015.1.10-2015.1.222目录第一章18MW凝汽式汽轮机设计任务书.........................................31.1设计题目：18MW凝汽式汽轮机热力设计...............................31.2设计任务及内容.......................................................31.3设计原始资料.........................................................3第二章多级汽轮机热力计算...................................................42.1近似热力过程曲线的拟定...............................................42.2汽轮机总进汽量的初步估算.............................................52.3回热系统的热平衡初步计算.............................................62.4流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算...........................92.5计算汽轮机装置的热经济性............................................10第三章通流部分选型.......................................................133.1排汽口数和末级叶片..................................................133.2配汽方式和调节级选型...............................................133.3调节级几何参数的选择...............................................14第四章压力级的计算.......................................................174.1各级平均直径的确定..................................................174.2级数的确定及比焓降的分配............................................184.3各级的热力计算......................................................194.4压力级的热力计算....................................................194.5各级计算结果汇总....................................................23第五章整机校核及计算结果的汇总............................................275.1整机校核............................................................275.2级内功率校核........................................................27第六章设计总结............................................................27参考文献...................................................................283第一章18MW凝汽式汽轮机设计任务书1.1设计题目：18MW凝汽式汽轮机热力设计1.2设计任务及内容根据给定的汽轮机原始参数来进行汽轮机热力计算与设计：1.分析与确定汽轮机热力设计的基本参数，这些参数包括汽轮机的容量、进汽参数、转速、排汽压力或冷却水温度、回热加热级数及给水温度、供热汽轮机的供热蒸汽压力等；2.分析并选择汽轮机型式、配汽机构形式、通流部分形状及有关参数；3.拟定汽轮机近似热力过程线和原则性回热系统，进行汽耗率及热经济性的初步计算；4.根据汽轮机运行特性、经济要求及结构强度等因素，比较和确定调节级的型式、比烩降、叶型及尺寸等；5.根据通流部分形状和回热抽汽点要求，确定压力级即非调节级的级数和排汽口数，并进行各级比焙降分配；6.对各级进行详细热力计算，确定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；7.根据各级热力计算结果，修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程线的要求，并修正回热系统的热平衡计算；8.根据需要修正汽轮机热力计算结果。1.3设计原始资料额定功率：18MW设计功率：18MW×80%=14.4MW新汽压力：3.43MPa新汽温度：435℃排汽压力：0.005MPa冷却水温：20℃机组转速：3000r/min回热抽汽级数：44给水温度：160℃第二章多级汽轮机热力计算2.1近似热力过程曲线的拟定一、进排汽机构及连接管道的各项损失表2-1汽轮机各阀门及连接管道中节流损失和压力估取范围损失名称符号估算范围主汽管和调节阀节流损失0p△P=（0.03～0.05）0p排汽管中压力损失cp△P=（0.02～0.06）cp回热抽汽管中压力损失ep△P=（0.04～0.08）ep图2-1进排汽机构损失的热力过程曲线(Δhtmac)＇t0P0＇ΔhtmacΔP0Δhimac0ΔPc0＇shP0PcPc＇5二、汽轮机近似热力过程曲线的拟定由已知的新汽参数p0、t0，可得汽轮机进汽状态点0，并查得初比焓h0=3311KJ/kg。由前所得，设进汽机构的节流损失ΔP0=0.04P0，得到调节级前压力P0＇=P0-ΔP0=3.2928MPa，并确定调节级前蒸汽状态点1。过1点作等比熵线向下交于Px线于2点，查得h2t=2113KJ/kg，整机的理想比焓降'macth=3311–2113=1198KJ/kg。由上估计进汽量后得到的相对内效率ηri=84%，有效比焓降Δhtmac=（Δhtmac）＇ηri=1006KJ/kg，排汽比焓hz=h0–Δhtmac=3311-1006=1198KJ/kg，在h-s图上得排汽点Z。用直线连接1、Z两点，在中间'3点处沿等压线下移21～25KJ/kg得3点，用光滑连接1、3、Z点，得该机设计工况下的近似热力过程曲线，如图2-2所示图2-218MW凝汽式汽轮机近似热力过程曲线2.2汽轮机总进汽量的初步估算一般凝汽式汽轮机的总蒸汽流量0D可由下式估算：h2t=2113kJ/kg33＇02z435℃1198kJ/kg1006kJ/kgh0=3311kJ/kg21～25kJ/kg3.43Mpappapa3.29Mpa0.005Mpahz=2088kJ/kg6DmhPDmgrimacte'06.3t/h式中eP———汽轮机发电机组出线端的电功率，KW；'macth——汽轮机的理想比焓降，KJ/kg；ri———汽轮机的相对内效率；g———发电机的效率；m———汽轮机的机械效率；D———考虑阀杆漏气和前轴封漏汽及保证在处参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽裕量，通常取D/D0=3%～5%，t/hm————考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、汽轮机容量及参数有关，对中压机组m=1.08～1.15，高压机组m=1.18～1.25，背压式汽轮机m=1.设m=1.1,m=0.99，g=0.97，ri=0.84则D0=3.6×12000×1.1/(1006×0.97×0.99×0.84)+0.04D0=58.60t/hΔDl=1.4t/h,ΔDej=0.6t/h,D/D0=4%调节抽汽式汽轮机通流部分设计式，要考虑到调节抽汽工况及纯凝汽工况。2.3回热系统的热平衡初步计算汽轮机进汽量估算及汽轮机近似热力过程曲线拟定以后，就可进行回热系统的热平衡计算。一、回热抽汽压力的确定1.除氧器的工作压力给水温度fwt和回热级数fwz确定之后，应根据机组的初参数和容量确定除氧器的工作压力。除氧器的工作压力与除氧效果关系不大，一般根据技术经济比较和实用条件来确定。通常在中低参数机组中采用大气式除氧器。大气式除氧器的工作压力一般选择略高于大气压力即0.118MP。2.抽汽管中压力损失ep压力损失ep不超过抽汽压力的10%，一般取ep=（0.04～0.08）ep，这里取7ep=0.06ep。3.表面式加热器出口传热端差t一般无过热蒸汽冷却段的加热器取t=3～4℃；有过热蒸汽冷却段的加热器取t=-1～2℃。4.回热抽汽压力的确定在确定了给水温度fwt、回热抽汽级数fwz、上端差t和抽汽管道压损ep等参数后，可以根据除氧器的工作压力，确定除氧器前的低压加热器数和除氧器后的高压加热器数，同时确定各级加热器的比焓升wh或温升wt。这样，各级加热器的给水出口水温2wt也就确定了。根据上端差t可确定各级加热器内的疏水温度'et，即'et=2wt+t。从水和水蒸气热力性质图表中可查得'et所对应的饱和蒸汽压力-----个加热器的工作压力'ep。考虑回热抽汽管中的压力损失，可求出汽轮机得抽汽压力ep，即ep='ep+ep。在汽轮机近似热力过程曲线中分别找出个抽汽点得比焓值eh，并将上述参数列成表格如下：表2-218MW凝汽式汽轮机即热汽水参数加热器号抽汽压力ep（MPa）抽汽比焓eh(KJ/kg）抽汽管压损eepp(%）加热器工作压力'ep（MPa）饱和水温度'et℃饱和水比焓'eh（KJ/kg）出口端差t℃给水出口水温2wt℃给水出口比焓2wh（KJ/kg）Hl0.702763.3180.644165697.395160675.628二、各级加热器回热抽汽量计算在拟定的近似热力过程曲线上求出各回热抽汽比焓值，见图2-3。图2-3近似热力过程曲线1.1H高压加热器其给水量为Dfw=D0-ΔDl+ΔDej=58.60-1.4+0.6=57.8t/h式中ΔDl———高压端轴封漏汽量，t/h；Hd0.1662697.50290.118114.5480.820114.25480.82H20.0492644.7480.04581.5341.20378.5328.68hs3.43Mpa435℃3311KJ/Kg0.700.1660.005Mpa0.0499ΔDej———射汽漏汽器耗汽量，t/h；该级回热抽汽量为：21'11()()f=57.8×（675.62-480.82）/(2763.31-697.39)×0.98=5.34t/h2.dH（除氧器）除氧器为混合式加热器分别列出除氧器的热平衡方程是与质量平衡式：''11()ededellecwwfwedDhDDhDhDh1cwledelfwDDDDD代入数据解得：edD=2.42t/hfwD=42.6t/h3.H2低压加热器凝汽器压力为0.0048MPa时，对应的的凝结水饱和温度tc=32.25℃。凝结水流经抽汽冷却器的温升可根据冷却器的热平衡求得。H4低压加热器凝结水进口水温tw1=32.25+3=35.25℃,对应的比焓值为146.82KJ/kgH4的计算抽汽量为Δ'4eD=Dcw(hw2–hw1)/0.98(he2-'eh)=42.6×（328.68-146.82）／（（2644.74-341.2）×0.98）=3.43t/h2.4流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算调节级:024.367D50.26t/h0020()24