汽轮机课程设计报告姓名：学号：班级：学校：华北电力大学汽轮机课程设计报告一、课程设计的目的、任务与要求通过设计加深巩固《汽轮机原理》中所学的理论知识，了解汽轮机热力设计的一般步骤，掌握设计方法。
并通过设计对汽轮机的结构进一步了解，明确主要零件的作用与位置。
具体要求就是按给定的设计条件，选取有关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。
二、设计题目机组型号：B25-8.83/0.981机组型式：多级冲动式背压汽轮机新汽压力：8.8300Mpa新汽温度：535.0℃排汽压力：0.9810Mpa额定功率：25000.00kW转速：3000.00rpm三、课程设计：(一)、设计工况下的热力计算1．配汽方式：喷嘴配汽2．调节级选型：单列级3．选取参数：(1)设计功率=额定功率=经济功率(2)汽轮机相对内效率ηri=80.5%(3)机械效率ηm=99.0%(4)发电机效率ηg=97.0%4．近似热力过程线拟定(1)进汽节流损失ΔPo=0.05*Po调节级喷嘴前Po'=0.95*Po=8.3885Mpa(2)排汽管中的压力损失ΔP≈05．调节级总进汽量Do的初步估算由Po、to查焓熵图得到Ho、So，再由So、Pc查Hc。
查得Ho=3474.9375kJ/kg，Hc=2864.9900kJ/kg通流部分理想比焓降(ΔHt(mac))'=Ho-Hc=609.9475 kJ/kgDo=3.6*Pel/((ΔHt(mac))'*ηri*ηg*ηm)*m+ΔDDo=3.6*25000.00/(609.9475*0.805*0.970*0.990)*1.05+5.00=205.4179(kJ/kg)6．调节级详细热力计算(1)调节级进汽量DgDg=Do-Dv=204.2179t/h(2)确定速比Xa和理想比焓降Δht取Xa=0.3535，dm=1100.0mm，并取dn=db=dm由u=π*dm*n/60，Xa=u/Ca，Δht=Ca^2/2u=172.79m/s，Ca=488.80m/sΔht=119.4583kJ/kg在70~125kJ/kg范围内，所以速比选取符合要求。
(3)平均反动度Ωm的选取取Ωm=6.50%(4)喷嘴理想比焓降ΔhnΔhn=(1-Ωm)* Δht =(1-0.0650)*119.4583=111.6935(kJ/kg)(5)喷嘴前后压比εn根据h1t=ho-Δhn=3363.2440和So'查焓熵图得到P1=6.0231Mpa，V1t=0.0540m^3/kgεn=Po/Po'=8.8300/8.3885=0.7180根据喷嘴叶型表选择TC-1A喷嘴，出汽角α1=10.00°(6)喷嘴出口汽流速度C1C1t=(2*Δhn)^0.5=(2*111.6935*1000)^0.5=458.46(m/s)C1=φ*C1t=0.970*472.64=458.46m/s(7)喷嘴损失δhnδhn=(1-φ^2)*Δhn=(1-0.970^2)*111.6935=6.6011(kJ/kg)(8)喷嘴出口面积AnAn=Gn*V1t/μn*C1t=56.7272*0.0540/0.970/458.46=0.0067(m^2)(9)部分进汽度e令y=δhl+δhe=f(e)使其一阶导数为零，即求y的极值，得到e=0.3902(10)喷嘴高度lnln=An/(e*π*dm*sin(α1))ln=0.0067/10000.3902/π/1100.0/sin10°=28.6(mm)(11)动叶高度lblb=ln+Δ=28.6+2.5=31.1(mm)(12)检验根部反动度ΩrΩr=1-(1-Ωm)*db/(db-lb)=1-(1-0.0650)*1100.0/(1100.0-31.1)=0.03780.0378在0.03~0.05范围内，符合要求。
(13)求动叶进口汽流相对速度w1和进汽角β1tgβ1=c1*sin(α1)/(c1*cos(α1)-u)w1=c1*sin(α1)/sin(β1)δhw1=w1^2/2β1=arctg(458.46*sin10.00°/(458.46*cos10.00°-172.79))=15.94°w1=458.46*sin10.00°/sin15.94°=289.85(m/s)δhw1=289.85^2/2/1000=42.0078(kJ/kg)(14)动叶前蒸汽参数由h1=h1t+δhn和P1查焓熵图得到P1=6.0231MpaS1=6.8111kJ/(kg*K)V1=0.0543m^3/kg(15)动叶理想比焓降Δhb和动叶滞止理想比焓降Δhb(o)Δhb=Ωm*Δht=0.0650*119.4583=7.7648(kJ/kg)Δhb(o)=Δhb+δhw1=7.7648+42.0078=49.7726(kJ/kg)(16)动叶出口汽流相对速度w2w2t=(2*Δhb)^0.5=(2*49.7726*1000)^0.5=315.51(m/s)w2=ψ*w2t =0.920*315.51=290.27(m/s) 其中ψ由Ωm和w2t 查ψ图得到(17)动叶损失δhbδhb=(1-ψ^2)*Δhb(o)=(1-0.920^2)*49.7726=7.6451(kJ/kg)(18)动叶后蒸汽压力P2和比容V2由h2t和S1查P2，再由P2、h2查V2查焓熵图得到P2=5.8836Mpa，V2=0.0556m^3/kg(19)动叶出口面积AbAb=Gb*V2/w2 (因未靠考虑叶顶漏气,故Gb=Gn)=56.7272*0.0556/290.27=0.0109(m^2)(20)动叶出口汽流角β2sin(β2)=Ab/(e*π*db*lb)β2=arcsin(0.0109/0.3902/π/1100.0/31.1)=15.07°根据β1和β2和动叶叶型表选取动叶叶型为TP-1A型(21)动叶出口汽流绝对速度c2和出汽角α2c2=(w2^2+u^2-2^w2*u*cos(β2))^0.5=(290.27^2+172.79^2-2*290.27*172.79*cos15.07°)^0.5=131.34(m/s)α2=arctg(w2*sin(β2)/(w2* cos(β2)-u))=arctg(290.27*sin15.07°/(290.27*cos15.07°-172.79))=35.07°(22)余速损失δhc2δhc2=0.5*c2^2=0.5*35.07^2=8.6251(kJ/kg)(23)轮周效率比焓降Δhu'（无限长叶片）Δhu'=Δht(o)-δhn-δhb-δhc2=119.4583-6.6011-7.6451-8.6251=96.5870(kJ/kg) (24)级消耗的理想能量EoEo=δhco+Δht-u1*δhc2对于调节级Eo=Δht(o)=Δht ，得Eo=119.4583kJ/kg(25)轮周效率ηu'无限长叶片）ηu'=Δhu'/Eo=96.5870/119.4583=0.8085(26)校核轮周效率单位质量蒸汽对动叶所作的轮周功WuWu=u*(c1*cos(α1)+c2*cos(α2))=172.79*(458.46*cos10.00°+131.34*cos35.07°)=96.5879(kJ/kg)轮周效率ηu＂ηu＂=Wu/Eo=96.5879/119.4583=0.8085用两种方法计算所得轮周效率的误差为Δηu=|ηu'-ηu＂|/ηu'*100%Δηu=|0.8085-0.8085|/0.8085*100%=0.0000%<1%，符合要求(27)叶高损失δhlδhl=a/l*Δhu' (系数a=1.6已包括扇形损失)=1.60/31.1*96.5870=4.9691(kJ/kg)(28)轮周有效比焓降ΔhuΔhu=Δhu'-δhl=96.5870-4.9691=91.6179(kJ/kg)(29)轮周效率ηuηu=Δhu/Eo=91.6179/119.4583=0.7669(30)叶轮摩擦损失δhfΔPf=K1*(u/100)^3*dm^2/v (其中v=(v1+v2)/2，K=1.07δhf=2.1408kJ/kg(31)部分进汽损失δheδhe=δhw+δhs鼓风损失δhw=ξw*Δht，ξw=Be*1/e*(1-e-ec/2)*Xa^3斥汽损失δhs=ξs*Δht ，ξs=Ce*1/e*Sn/dn*Xaδhw=0.8313 kJ/kg δhs=3.5418kJ/kgδhe=0.8313+3.5418=4.3731(kJ/kg)(32)级的内效率ηi和级内功率Pi(s)和级后蒸汽比焓值h3级的有效比焓降Δhi=Δhu-δhf-δhe=91.6179-2.1408-4.3731=85.1040(kJ/kg) 级的内效率ηi=Δhi/Eo=85.1040/119.4583=0.7124级内功率Pi(s)=G*Δhi=57.0605*85.1040=4827.7112kWh3=4.9691+8.6251+4.3731+2.1408+3369.7254=3389.8335(kJ/kg)7．压力级比焓降分配和级数分配(1)第一压力级平均直径dm(I)的确定给定dm(I)=981.0mm选取Xa(I)=0.4365，Ωm=0.0700，α1=11.50°Δht(I)=Ca^2/2=0.5*(π*dm*n/60/Xa)^2=0.5*(π*981.0/1000*3000.00/60*0.4365)^2/1000=62.3131(kJ/kg)Δhn(I)=(1-Ωm)*Δht(I)=(1-0.0700)*62.3131=57.9512(kJ/kg)h1t=ho-Δhn(I)=3389.8335-57.9512=3331.8823(kJ/kg)查焓熵图V1t=0.0648m^3/kg第一压力级喷嘴流量为调节级流量减去前轴封漏汽量。
即Gn(I)=Go(I)=Gg-ΔGl=(204.2179-3.8000)/3.6=55.6716(kg/s)喷嘴出口汽流速度c1t=(2*Δhn(I))^0.5=(2*57.9512*1000)^0.5=340.44(m/s) 由连续性方程Gn(I)=μn*An*c1t/V1t，其中μn为流量系数而An=e*π*dm(I)*ln(I)*sin(α1)求取ln=17.7mm>12mm ，符合要求。