汽轮机课程设计

华中科技大学汽轮机课程设计说明书设计题目：N25-3.5/435汽轮机通流部分热力设计学生姓名:吴其贤学号:U201411639专业:核工程与核技术班级:核工1401班完成日期:2017年10月22日指导教师:李爱军、王坤、鲁录义能源与动力工程学院2017年10月目录一、课程设计的任务与要求（1）1.设计题目（1）2.已知参数（1）3.任务与要求（1）二、热力设计过程（1）1.汽轮机进汽量D0的初步计算和近似热力过程曲线的初步计算（1）2.回热系统热平衡初步估算（4）3.调节级详细计算（7）4.压力级焓降分配和级数确定（15）5.非调节级详细计算（18）6.整机效率、整机功率的核算（31）三、分析与总结（32）1一、课程设计的任务与要求1.设计题目：N25-3.5/435汽轮机通流部分热力设计2.已知参数：额定功率：pr＝25MW，额定转速：ne＝3000r/min，设计功率：pe＝20MW，新蒸汽压力：p0＝3.5MPa，新蒸汽温度：t0＝435℃，排汽压力：pc＝0.005MPa，给水温度：tfw＝160～170℃，冷却水温度：tw1＝20℃，给水泵压头：pfp＝6.3MPa，凝结水泵压头:pcp=1.2MPa，射汽抽汽器用汽量：△Dej＝500kg/h，射汽抽汽器中凝结水温升：△tej＝3℃，轴封漏汽量：△D1＝1000kg/h，第二高压加热器中回收的轴封漏汽量：△D1′＝700kg/h。3.任务与要求（1）估算整机蒸汽流量及拟定热力过程曲线；（2）回热系统热平衡初步计算及回热系统示意图绘制；（3）非调节级理想比焓降分配和级数确定；（4）计算调节级与非调节级通流部分几何尺寸：各级平均直径dn（b）、叶片高度ln（b）、通流面积An（b）、叶片数Zn（b）、叶宽Bn（b）、节距tn（b）、静叶片安装角y、动叶片安装角y、及出汽角（1）、（2）等；（5）计算级效率、级内功率、整机内功率及相对内效率；（6）整机校核（电功率、内效率）；（7）按比例绘制通流部分子午剖面流道图和各级速度三角形图，以及调节级详细热力过程曲线示意图，整机热力过程曲线图；（8）编写计算机程序方框图；（9）编写计算机运算程序；（10）调试并运行热力设计计算机程序；（11）编写课程设计说明书（说明书规格按学校要求，内容为上述计算内容）。二、热力设计过程：1.汽轮机进汽量0D的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算2（1）根据已知的p0、t0和pc，确定蒸汽通过主汽门、配汽机构及排汽管中的压力损失：进汽机构节流损失：000.040.043.504a.1ppMP排汽管中压力损失：40.050.050.0052.a510ccppMP调节级前的压力为：0003.50.143.36PPPaMP末级动叶后压力为：430.0052.5105.2510azcccPPPPMP（2）初步估计选取机组的相对内效率ri、发电效率g和机械效率ax：已知汽轮发电机组的额定功率：pr＝25MW参考同类型、同容量的汽轮发电机组，选取汽轮机：相对内效率ri＝0.850、发电机效率g＝0.975(全负荷)、ηg＝0.960（半负荷）、机械效率ax＝0.990（3）近似热力过程曲线的初步拟定：根据p0＝3.5MPa，t0＝435℃查得初始状态点“0”：0h＝3303.78kJ/kg，0s=6.9595kJ/(kgK)，0v=0.0898m3/kg根据10hh3303.78kJ/kg，03.36PMPa查得“1”点：1s=6.9776kJ/(kgK)，1t=434.104℃，1v=0.0935m3/kg过“0”点做等熵线与pc=0.005MPa的定压线交于“3”点，查得：3'h=2130kJ/kg整机理想焓降：03'macthhh3303.78-2130=1173.78kJ/kg整机有效焓降：macih＝rimacth＝0.8501173.78997.713kJ/kg估计末级余速损失：2222%0.02997.71319.9542000macctchhkJ/kg142macichhh=1017.667kJ/kg所以“4”点的比焓为：41143303.781017.6672286.113kJ/kghhh再根据-35.2510acpMP可以确定“4”点，并查得：4t=34℃，4v=24.18005m3/kg，4s=7.4742kJ/(kgK)，4h=2284.48kJ/kg3根据4h，cp在H-S图中可以确定C点ct=33℃,ch=2287.3110kJ/kg,cs=7.4995kJ/kg然后用直线连接“1”、“4”两点，求出中点“2′”，并在“2′”点沿等压线向下移12-25kJ/kg得“2”点，过“1”、“2”、“4”点作光滑曲线即为汽轮机的近似热力过程曲线。Δhmact=1173.78KJ/Kgt0=435°cP0'=3.36MPaP0=3.5MPah0=3303.78KJ/Kg013'h4=2286.113KJ/Kgh3'=2130KJ/Kg43Δhc2=19.954KJ/Kgpc=0.005MPapc'=0.00525MPaΔhmaci=997.713KJ/Kg22'12~25KJ/Kghs（4）蒸汽流量0D的初步估计：0emact3600＝hrigaxpmDD（kg/h）取m=1.20，0Δ=4%DD，0.850ri，0.975g，0.990ax036001.20D92.8039t/h42.回热系统热平衡初步估算（1）给水回热参数的确定：a.给水温度fwt：通常给谁温度选为初蒸汽压力对应饱和温度的（0.65~0.75）倍。根据初蒸汽压力：03.5pMPa，查得其对应的饱和温度为：242.6stC，所以给水温度fwt在157.69~181.95ºC之间，取170fwtC。b.回热抽汽级数fw：由初压0p=3.5MPa，初温0t=435℃，查表3可知，取fwZ=5，其中2个高压加热器、2个低压加热器、1个除氧器。采用等比焓升分配原则确定各级之间的给水比焓升分配，则每级加热器中给水焓升为：720.74137.72=116.598/5fwcfwfwhhhkJkgZ其中：由fwt=170℃，0p=3.5MPa，查得fwh=720.74kJ/kg又由cp=0.005Mpa，查得：ct=32.88℃,ch=137.72kJ/kgc.表面式加热器端差t：根据表4，取高压加热器H1、H2端差为5ºC，除氧器HD的端差为0ºC，低压加热器H3、H4端差为4ºC。d.抽汽管道压损eP：根据表4，，高压、低压加热器的抽汽管道压损8%eePP，取除氧器的抽汽管道压损17%eePP。e.确定各级加热器的汽水参数：根据给水温度tfw，传热端差t和回热抽汽级数Zfw，以及抽汽管道的压力损失△pe，回热抽汽级数基本上可分为两段确定，除氧器前的低压加热器数和除氧器后的高压加热器数。级数确定之后，则每级加热器中给水比焓升或温升也就确定了，则各加热器的出口给水温度tw2也就确定了。根据传热端5差可确定各加热器内抽汽凝结水的温度et=tw2+t，继而可查得对应et下饱和蒸汽压力，即各加热器内抽汽压力ep，以及汽轮机各抽汽室的压力pe（pe=ep+△pe）。在h-s图上近似热力过程线中，分别找到各抽汽点的焓值he，并将其列于下表中：加热器号抽汽压力pe(MPa)抽汽比焓he(kJ/kg)抽汽管压损△pe/pe(%)加热器工作压力P(MPa)饱和水温度et(℃)饱和水比焓eh（kJ/kg）出口端差δt(℃)给水出口水温tw2(℃)给水出口比焓hw2(kJ/kg)H10.9703030.080.892175.00741.195170.00720.74H20.4332870.080.398148.47625.685143.47604.14HD0.1912730.0170.176116.18487.530116.18487.54H30.0722600.080.06693.58392.00388.58370.95H40.0232450.080.02165.76275.26360.76254.35f.绘制原则性热力系统图：（2）回热系统热平衡估算：回热系统的热平衡估算，即计算各级抽汽量。一般从高压加热器向低压加热器逐级进行。a.H1号高压加热器：由热平衡关系式：e111h21D()()eef锅炉给水量取：fw0DD92.8039t/h6选择回热加热器效率：h0.9921e11()92.8039116.598D4.775t/h(3030741.19)0.99f号高压加热器：H2号高压加热器实际的抽汽量为：21e1122e2222()D()D()D92.8039116.5984.775(741.19625.68)0.7(3303.78625.682244.320.992244.322244.323.789t/h）f除氧器：除氧器质量平衡方程：12geelcwfwDDDDDD其热平衡方程：1221()gegeelecwwfwegDhDDDhDhDh代入数据得：4.7753.789192.8039gcwDD2730(4.7753.7891)625.68370.9592.8039487.544gcwDD联立方程解得：3.554t/hgD，79.686t/hcwD所以除氧器的抽汽量为：3.554t/hgDd.H3号低压加热器：同理，可以列出如下式子：21e33()79.686116.598D4.251t/h(2600392.49)0.99c号低压加热器：凝汽器压力0.005cPMPa，其对应32.88ctC，137.72kJ/kgch抽汽冷却器凝结水加热温升取：ejt3Co所以H4号低压加热器进口水温为：w1t32.88335.88Co进而可知：w1h150.27kJ/kg，则H4的计算抽汽量为：721e334e444()D()D-79.686(254.35150.27)4.251(392.00275.26)=(2450.00275.26)0.992450.00-275.263.624t/hc(3)将计算结果列于下表：项目符号单位加热器标号H1H2HDH3H4抽汽压力peMpa0.9700.4330.1910.0720.023加热器压力pe＇Mpa0.8920.3980.1760.0660.021抽汽比焓hekJ/kg30302870273026002450压力pe＇下饱和温度te℃175.00148.47116.1893.5865.76压力pe＇下饱和水比焓he＇kJ/kg741.19625.68487.53392.00275.26每公斤蒸汽放热量ΔhekJ/kg2288.812244.322242.472208.002174.74被加热的给水量Dfwkg/h92803.992803.992803.979686.079686.0给水进口温度tw1℃143.47116.1888.5860.7635.88给水进口水比焓hw1kJ/kg604.14487.54370.95254.35150.27加热器端差δt℃55033给水出口温度tw2℃170143.47116.1888.5860.76给水出口比焓hw2kJ/kg720.74604.14487.