Pe
s η oi η m η g
∙ m + ∆D0
其中，ηoi = 80%，ηm = 0.98 ， ηg = 0.95，hs = 1168.66kJ/kg为汽轮机理想焓 降，经济功率Pe = 6000kW，m=1.1，∆D0 = 3%D0 则计算得D0 = 27341kg/h 4. 回热系统热平衡计算 （1）由pc = 5.5kPa得，凝汽器内温度为t s = 34.6℃ 凝汽器端差∆t k = 1℃，则凝结水温度t k = 33.6℃ （2） 泵中为压缩过程， 泵后压力p1 = 0.118MPa， 泵后温度t1 = t k + 2℃ = 35.6℃ （3）射汽抽汽器中加热凝结水，压力p2 = 0.118MPa， 取t 2 = t1 + 3℃ = 38.6℃，抽气量Dc2 = 0.5%D0 = 0.0391kg/s
回热系统热平衡计算1由p55kpa得凝汽器内温度为t346凝汽器端差?t1则凝结水温度t3362泵中为压缩过程泵后压力p0118mpa泵后温度tt23563射汽抽汽器中加热凝结水压力p0118mpa取tt3386抽气量d05d00391kgshc24除氧器工作参数0118mpa1043a抽汽压力0295mpab除氧器出口温度t1043c漏气量按1计算d补水水压02mpa水温25补水量500kgh5给水泵出口温度tt310736确定高加低加抽汽点a加热器给水出口温度由等焓升原则确定tttt813b高加低加抽汽点计算值给水出口温度温mpan15031530515除氧器1043010430118n8133843005637对加热器由能量关系确定抽汽量a高压加热器给水量进入通流蒸汽量射汽抽汽器274777kgh抽汽量给水量给水焓升抽汽焓降21427kghb除氧器给水量进入通流蒸汽量射汽抽汽器高加抽汽量补水除氧器抽汽量239985kgh抽汽量给水量给水焓升抽汽焓降8365kgha高压加热器给水量进入通流蒸汽量射汽抽汽器高加抽汽量补水除氧器抽汽量除氧器给水量239985kgh抽汽量给水量给水焓升抽汽焓降18815kgh加热器传热器端差加热器饱和水加热器压力抽气管压损?p抽汽压力mpa抽汽焓值kjkg饱和水焓值kjkg645226322843726437263530634041给水出口焓值kjkg8p01778p05560295006082983288026335
透平机械原理 课程设计计算说明书
设计题目: 700kW 单级凝汽式汽轮机设计
班级动力机械 2 班 姓名覃建华 指导教师赵志军 2015 年 1 月 3 日
汽轮机设计计算说明书
一、设计任务书 初步设计一台冲动凝汽式汽轮机，用以带动发电机。 1. 原始参数 蒸汽初参数p0 = 0.98MPat 0 = 300℃ 凝汽器进口处压力pc = 0.3Mpa 给水温度t fw = 550℃ 经济功率Pe = 700kW ± 1% 汽轮机转速n = 3000r/min 汽轮机内效率ηoi = (80 ± 1)% 2. 设计任务 （1）热力系统设计及计算 拟定具有三级抽汽的热力系统， 其中第二级抽汽供除氧器加热用；做原则性热力 系统图；计算系统的热耗率。 （2）汽轮机的热力设计及计算 调节级与非调节级的焓降分配； 调节级的方案比较与详细热力计算；非调节级的 热力设计及计算； 按比例绘出各级速度三角形及汽轮机在 i-s 图上的热力膨胀过程曲线图。 （3）绘制一张汽轮机纵剖面图。 （4）设计计算说明书一份。 二、设计步骤 1. 画出原则性热力系统图 根据设计要求，参考同类型机型设计，其系统用下图 3-1 表示。为了对系统 进行热平衡计算。首先，应作出汽轮机蒸汽膨胀近似过程曲线。其次，确定各加 热器温度，抽汽压力等有关的数据。最后，根据能量守恒计算每一个加热器的抽 汽量，同时对功率进行平衡（<5%） 。
1 (°)
14.5
15.0
15.0
15.1
16.1
17.0
17.1
17.1
C1 (m/s) 385.48 401.77 406.39 418.07 413.88 411.20 423.31 440.13
1 (m/s) 216.88 223.74 222.69 223.20 212.99 199.58 206.20 202.19
D0 27341 4.75kg /(kW h) N g 5756.6
Hale Waihona Puke 发电装置热耗率：' qg 4.75(i0 in 4.63 675.6) 12487.9kJ /(kW h) 2 ) 4.75 (330
三、心得与体会 通过这次冲动凝汽式汽轮机的课程设计， 我对汽轮机的结构构造与热力学原 理有了更深的理解， 不仅将在汽轮机原理课中学到的理论知识融会贯通，同时也 更好地理解了在生产实习中见到的汽轮机生产过程。 在课程设计过程中，由于在汽轮机原理课程中学到的知识遗忘较多，一度使 得工作中断，没有头绪。后来，通过认真的复习了课本，同时联想在生产实习中 见到的汽轮机具体结构，才逐步解开了一个又一个难题。总体来说，这次课程设 计收获还是很大的，具体表现在以下几点： 一、 通过查阅图书馆中的书籍与电子文献，使得收集资源与信息的能力有了 很大提高； 二、 将书本上的理论知识与生产实习的具体实践相结合，学会了理论与实际 结合解决问题的方法； 三、通过 Auto CAD 作图的过程，进一步增强了计算机作图能力； 四、通过设计说明书的书写，学会了整理计算过程与呈现设计结果。 不可避免，由于知识与经验不足，本设计中还存在着一些问题，设计出的汽 轮机结构还需进一步改进， 例如适当提高调节级平均直径，适当降低除氧器抽汽 压力，适当降低低加抽汽压力等。 本次课程设计中得到了老师的悉心指导与同学的热心帮助，在此予以感谢！
2 2 节流损失Δpc = λ(100 ) pc = 0.05pc ，
c
p′c = 5.72MPa ′ （4）由p0 = 3.29MPa，t 0 = 435℃， p′c = 5.72MPa，得h′s = 1158.48MPa （5）由hi = h′s ηoi ，得hi = 926.78MPa 确定汽轮机出口点状态 5 点： h5 = 2377.85MPa，s5 = 7.74kJ/(kg ∙ ℃) 2 4 点：h4 = h5 − c2 /2 = 2372.85kJ/kg， s4 = 7.72kJ/(kg ∙ ℃) （6）初步设计调节级 a 选取中径dm = 1.1m b 小机组取双列复速级ca =
（4）除氧器工作参数 0.118MPa，104.3℃ a 抽汽压力 0.295MPa b 除氧器出口温度t 4 = 104.3℃ c 漏气量按 1%计算 d 补水水压 0.2MPa，水温 25℃，补水量 500kg/h （5）给水泵出口温度t 5 = t 4 + 3℃ = 107.3℃ （6）确定高加、低加抽汽点 a 加热器给水出口温度由等焓升原则确定，t 3 = t 2 + (t fw − t 5 ) = 81.3℃ b 高加、低加抽汽点计算值 给水 传热 加热 加热 饱和 给水 抽气 抽汽 抽汽 出口 器端 器饱 器压 水焓 出口 加热器 管压 压力 焓值 温度 差 和水 力 值 焓值 损∆P (MPa) (kJ/kg) (℃) (℃) 温(℃) (MPa) (kJ/kg) (kJ/kg) 150 3 153 0.515 8%Pn 0.556 2983 645.22 632.28 n1 0 104.3 0.118 0.177 0.295 2880 437.26 437.26 除氧器 104.3 81.3 3 84.3 0.0563 8%Pn 0.0608 2633 353.06 340.41 n2 （7）对加热器由能量关系确定抽汽量 a 高压加热器 给水量=进入通流蒸汽量+射汽抽汽器=27477.7kg/h 抽汽量=给水量× 给水焓升/抽汽焓降=2142.7kg/h b 除氧器 给水量=进入通流蒸汽量+射汽抽汽器-高加抽汽量-补水-除氧器抽汽量 =23998.5kg/h 抽汽量=给水量× 给水焓升/抽汽焓降=836.5kg/h a 高压加热器 给水量=进入通流蒸汽量+射汽抽汽器-高加抽汽量-补水-除氧器抽汽量=除氧器给 水量=23998.5kg/h 抽汽量=给水量× 给水焓升/抽汽焓降=1881.5kg/h 5. 功率校核 三个抽汽点将过程线分为四段 （1）进汽-高加抽汽流量：27341kg/h （2）高加抽汽-除氧器流量：25198kg/h （3）除氧器-低加抽汽流量：24361kg/h （4）低加抽汽-凝汽器流量：22480kg/h 1 调节级 178.8 142.8 有效焓降(kJ/kg) 27341 27341 流量(kg/h) 1358 1084 功率 kW 则P 总 = P ∙ ηm ∙ ηg = 6045.9kW，
' (m/s) 2
C1 (m/s)
746.63
2 (m/s)
562.94
C1' (m/s)
429.55
' (°) 1
286.06
1 (°)
14.50
2 (°)
15.80
2' (°)
18.29
15.75
（2）压力级速度三角形 u(m/s) 178.98 189.97 196.25 208.81 218.23 233.93 240.21 265.33
2 103 25198 721
3 247 24361 1671
4 260 22480 1623
偏差为∆P = 0.76% < 1%，符合要求。
6. 调节级热力计算 本设计中，采用了双列调节级，苏字调节级叶栅。 为择出最佳方案，至少应考虑 d 与xa 变化时的不同结果。限于时间，本设计 仅给出d = 1100mm时， 速比为 0.21， 0.22， 0.23， 0.24， 0.25， 0.26 的各个方案： 共六个方案。详细计算过程见调节级详细热力计算表。 在选择调节级方案时，应考虑多方面因素，至少包含以下几点： 1） 由于调节级效率较低，如果hs 过大，可能影响整机效率。 2） 由于高加抽汽点的限制而第一非调节级利用的焓降一般也比较小，所以 调节级后到高加抽汽之间的压力级级数对调节级方案选择施加了较大的限制。 3） 调节级焓降越大，变工况越恶劣，机组运行危险增加，可靠性下降。 4） 工艺性方面的考虑，应尽量采用少的级数。 综合考虑，本设计采用速比为 0.21，这样调节级到高加抽汽之间可用一 级，给以后的设计带来方便。 调节级计算结果见附表所示。 7. 压力级热力计算 综合考虑，本设计采用xa = 0.21，这样调节级后到高加抽汽间可采用一级。 设计思想： 首先， 避免直径突跳， 以期获得变化光滑的通流部分， 尤其在高、 中压部分， 减少由于汽流通道突跳扰动引起的熵增； 其次， 注意良好地组织流动， 控制超高，以及末级叶片的径高比；最后，在设计中，从制造角度考虑，在满足 要求的经济型指标的前提下，尽量采用已有的设计，强调通用性，减少加工量。 A．通流部分：在本设计中是一个被充分重视的问题，前面已经提到过当前 在设计中， 通流部分的改进是一项主要的工作， 在这里无法对进汽部分进行设计， 所以把重点放在了高、中压通流部分，力求平缓的变化。 B．良好地组织汽流：在压力级计算中，应该对进口汽流角给予足够重视， 注意他们是否满足《汽轮机原理》中所导出的相互关系，是否符合所用叶型的要 求 C．工艺方面：在保证经济性达到要求的情况下，减少零件的种类会降低制 造成本。 本设计试图在这些方面做出努力， 比如各级动叶的一致 （除高度的差别） 和叶轮的一致。 压力级计算结果见附表所示。 8. 其他计算 （1）调节级速度三角形 u(m/s) 172.7 u(m/s) 172.7 u(m/s) 172.7 u(m/s) 172.7