汽轮机课程设计

国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计目录1绪论.............................................................11.1汽轮机课程设计目的..........................................11.2汽轮机课程设计内容与要求....................................11.3汽轮机课程设计的一般原则....................................12汽轮机热力计算的基本参数.........................................23汽轮机蒸汽流量的估算.............................................33.1汽轮机近似热力过程线的拟定..................................33.2汽轮机蒸汽流量估算..........................................54回热系统的计算...................................................64.1排气参数的确定..............................................64.2回热级数的确定..............................................64.3个级回热参数的计算：........................................64.4各级回热抽汽量的计算........................................84.5功率核算...................................................115调节级的选型及热力计算..........................................125.1调节级选型.................................................125.2调节级热力参数的选择.......................................125.3调节级几何参数的选择.......................................125.4调节级详细热力计算.........................................136高压缸焓降分配及级数确定........................................196.1各级平均直径的确定.........................................196.2级数的确定及比焓降的分配...................................197压力级的详细计算................................................238功率和功率校核..................................................338.1相对内效率校核.............................................338.2汽轮机内效率核算...........................................339总结............................................................34参考文献..........................................................35国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第1页共34页国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计1绪论汽轮机原理作为本科热能与动力工程专业的必修课，其重要性是显而易见的，现针对本课程进行与之相应的课程设计，加深对已学知识理论上的认识和理解，促进理论与实践的有机结合。1.1汽轮机课程设计目的1、加深对多级多缸汽轮机级的工作原理，汽轮机热力系统及设备的理解和认识。2、学习和掌握汽轮机内部结构特点和热力过程，并掌握绘图知识。1.2汽轮机课程设计内容与要求1、汽轮机总进汽量的初步估算。2、回热系统热平衡估算。3、调节级的详细计算。4、非调节级焓降分配和级数确定。5、高压缸各压力级的详细计算。6、整机功率及效率校核。1.3汽轮机课程设计的一般原则1、设计过程中要保证数据选择正确，计算正确，绘图清晰美观。2、设计成品要求效率高，结构合理，安全可靠，成本低廉。国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第2页共34页2汽轮机热力计算的基本参数已知条件和参数汽轮机额定功率：P𝑒=200MW；汽轮机经济功率：P𝑒𝑐=1.0P𝑒=200MW;汽轮机转速：n=3000r/min;给水温度：t𝑓𝑤=240℃;新蒸汽进汽压力：P0=12.70MPa；新蒸汽进汽温度：t0=538℃；再热蒸汽压力：t0=2.16MPa；蒸汽再热温度：t𝑟=535℃；背压：P𝑐=0.0049MPa；机械效率：η𝑚=0.994；发电机效率：η𝑔=0.99。国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第3页共34页3汽轮机蒸汽流量的估算3.1汽轮机近似热力过程线的拟定表2.1汽轮机阀门及管道中节流损失与压损序号名称符号单位计算公式或依据数据1主汽门和调节阀中节流损失ΔP0MPaΔP0=0.04P0=0.04×12.70.5082排气管中压力损失ΔPcKPaΔPc=0.04P𝑐=0.04×4.90.1963中间再热器及连接管道中压力损失ΔP𝑟MPaΔP𝑟=0.01P𝑟=0.01×2.160.2164中压快速截止阀和调节阀中节流损失ΔP𝑟′MPaΔP𝑟′=0.02P𝑟=0.02×2.160.04325中低压连通管中压力损失ΔP𝑠KPaΔP𝑠=0.02P𝑐=0.02×4.90.098汽轮机相对内效率估计为：η𝑖=87%1、由主汽压力P0=12.7MPa.温度t0=538℃.查h-s图h0=3443.02KJ/kg,S0=6.5839KJ/(Kg·K),得到点0;2、调节级前压力P0‘=P0−ΔP0=12.7−0.508=12.192MPa,h0’=h0.得到点1；3、由点0等熵到高压缸排气压力P=P𝑟+ΔP𝑟=2.16+0.216=2.376MPa,查h-s图得h2′=2801.40KJ/Kg.Δh𝑡𝑚𝑎𝑐=h0′−h2′=3443.02−2801.40=641.62KJ/Kg,得到点2′;4、Δh2𝑖𝑚𝑎𝑐=η𝑖Δh𝑡𝑚𝑎𝑐=0.87×641.62=558.21KJ/kg，h2=ℎ0′−Δh2𝑖𝑚𝑎𝑐=3443.02−558.21=2884.21KJ/kg。可国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第4页共34页确定高压缸排气点2；5、P3=2.16MPa,t3=535℃,查h-s图h3=3543.99KJ/Kg,s3=7.4945KJ/(Kg·K),得点3；6、P4=P3−∆𝑃𝑟′=2.16−0.0432=2.1168MPa.而且h4=h3=3543.99kJ/kg,得到点4；7、由点3等熵线交排汽压力P𝑐=0.0049MPa等压线与点5′，h𝑠′=2283KJ/kg;8、Δh𝑡2𝑚𝑎𝑐=ℎ3−ℎ5=3543.99−2283=1260.99kJ/kgΔh𝑖2𝑚𝑎𝑐=η𝑖Δh𝑡2𝑚𝑎𝑐=0.87×1260.99=1097.06kJ/kg;则h5=h4−Δh𝑖2𝑚𝑎𝑐=3543.99−1097.06=2446.93kJ/kg,交P𝑐=0.0049MPa，等压线与点6；9、整级的理想比焓降：Δhtmac=Δht1mac+Δht2mac=641.62+1260.99=1902.61kJ/kg整级有效比焓降：Δh𝑖𝑚𝑎𝑐=Δh𝑖1𝑚𝑎𝑐+Δh𝑖2𝑚𝑎𝑐=558.21+1097.06=1655.27kJ/kg；考虑末级余速损失Δh𝑐2=ξΔh𝑖𝑚𝑎𝑐=0.02×1655.27=33.1054kJ/kg,得到点S；10、连接点4,5，中间点7′处沿等压线下降7kJ/kg(7~13)得到7点。光滑连接4,7,5三点。国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第5页共34页3.2汽轮机蒸汽流量估算汽轮机总进汽量的初步估算P𝑒=200MW，𝜂𝑟𝑖=0.87,𝜂𝑔=0.99,∙𝜂𝑚=0.994,m=1.17,∆D=390DoD0=3.6𝑃𝑒∙𝑚∆ℎ𝑡𝑚𝑎𝑐∙𝜂𝑟𝑖∙𝜂𝑔∙𝜂𝑚(1−0.03)=585𝑡/ℎ∆p0∆p𝑟′p0′p0∆h𝜏1𝑚𝑎𝑐∆h𝑡1𝑚𝑎𝑐2′22.4𝑀𝑃𝑎0.0049𝑀𝑃𝑎∆h𝑐2∆h𝑖2𝑚𝑎𝑐5′5677′∆h𝑡2𝑚𝑎𝑐2.16𝑀𝑃𝑎∆p𝑟2.1168𝑀𝑃𝑎341012.70𝑀𝑃𝑎12.192𝑀𝑃𝑎𝑠ℎ图2−1汽轮机近似热力过程曲线拟定图国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第6页共34页4回热系统的计算4.1排气参数的确定由中压缸进汽参数P=2.16MPa，蒸汽温度t=535℃，查h-s图得h=3543.99kJ/kg。等熵变化到Pc’=0.0049MPa时，hc’2283kJ/kg。而除氧器中的压力P5=0.588MPa，温度T4=158℃。4.2回热级数的确定由除氧器温度为T4=158℃。轴封加热器进口水温𝑡𝐶𝐹2=38℃高加出口温度T1=240℃。且已知有8级回热，得每级平均温升：∆t=𝑇1−𝑇88=240−35.528=25.56℃低加级数Z1=158−35.5230=4.08取整Z1=4，故四个低压加热器；高加级数Z2=240−15830=2.73取整Z2=3，故三个高压加热器；因此，整个机组的回热系统由三高四低一除氧器组成。4.3个级回热参数的计算：1、以除氧器为中心，估算各级加热器给水出口温度𝑡𝑤，查hw；2、本回热系统中有内置式蒸汽冷却器与内置式疏水冷却器取δt=-1-2℃.计算饱和温度，查处饱和水比焓、压力。3、由经验取∆P0𝑃𝐶=8%.计算的抽汽压力𝑃𝐶，查出抽汽比焓hc。4、同样方法得到加热器各级参数，列于表3、1。国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第7页共34页表3.1各级回热参数汇总表加热器号抽气压力P𝑗(MPa)排气比焓h𝑗(kJ/kg)抽气管压损ΔP𝑗(MPa)加热器压力Pj(MPa)饱和水温度t𝑗′(℃)饱和水比焓h𝑗′(kJ/kg)出口端差δt(℃)给水出口温度t𝑤𝑗(℃)出口比焓h𝑤𝑗(kJ/kg)H13.568312583.28242391035.23-12401042H22.4302482.208217.5931.80217.4936.9H31.302340581.198187.9798.070187.9798.6H40.7083255170.5841586670158667H50.519316880.476150632.252148623.5H60.241299780.2216123.5518.612121.5510.1H70.0958283080.090997406.35295398H80.0346267580.031870.5294.93268.5286.7轴封加热器38159国产200MW凝汽式汽轮机通流部分的热力设计第8页共34页4.4各级回热抽汽量的计算假定各加热器的效率ηh=0.98,D𝑓𝑤=1.02∙D0=596.7t/h1、H1高压加热器D1(h1−ℎ𝑑1)𝜂ℎ=D𝑓𝑤(h𝑤1−ℎ𝑤2)D1=