第一节25MW汽轮机热力计算一、设计基本参数选择1. 汽轮机类型机组型号：N25-3.5/435。

机组形式：单压、单缸单轴凝器式汽轮机。

2. 基本参数额定功率：P el=25MW；新蒸汽压力P0=3.5MPa，新蒸汽温度t0=435℃；凝汽器压力P c=5.1kPa；汽轮机转速n=3000r/min。

3. 其他参数给水泵出口压力P fp=6.3MPa；凝结水泵出口压力P cp=1.2MPa；机械效率ηm=0.99发电机效率ηg=0.965加热器效率ηh=0.984. 相对内效率的估计根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率，ηri=83%5. 损失的估算主汽阀和调节汽阀节流压力损失：ΔP0=0.05P0=0.175Mpa。

排气阻力损失：ΔP c=0.04P c=0.000204MPa=0.204kPa。

二、汽轮机热力过程线的拟定（1）在h-s图上，根据新蒸汽压力P0=3.5MPa和新蒸汽温度t0=435℃，可确定汽轮机进气状态点0（主汽阀前），并查得该点的比焓值h0=3303.61kJ/kg，比熵s0=6.9593kJ/kg（kg·℃），比体积v0= 0.0897758m3/kg。

（2）在h-s图上，根据初压P0=3.5MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失ΔP0=0.175Mpa 可以确定调节级前压力p0’= P0-ΔP0=3.325MPa，然后根据p0’与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并查得该点的温度t’0=433.88℃，比熵s’0= 6.9820kJ/kg（kg·℃），比体积v’0= 0.0945239m3/kg。

（3）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和排气阻力损失ΔP c=0.000204MPa，可以确定排气压力p c’=P c+ΔP c=0.005304MPa。

（4）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和s0=6.9593kJ/kg（kg·℃）可以确定气缸理想出口状态点2t，并查得该点比焓值h ct=2124.02kJ/kg，温度t ct=33.23℃，比体积v ct=22.6694183 m3/kg，干度x ct=0.8194。

由此可以的带汽轮机理想比焓降1179.59kJ/kg，进而可以确定汽轮机实际比焓降η979.06kJ/kg，再根据h0、和p c’可以确定实际出口状态点2，并查得该点的比焓值h c2=2324.55kJ/kg，温度t c2=33.92℃，比体积v c2=24.0549667 m3/kg，干度x c2=0.9016。

（5）若不考虑末级余速损失，直接到步骤（6），若考虑末级余速损失，则有第四章中Δh c2的计算方法得到kJ/kg，然后沿压力线p c’下移kJ/kg得3点，并查得该点比焓值h c3=kJ/kg，温度t c3=℃，比体积v c3= m3/kg，干度x c3=。

用直线连接1、3两点，在中间4’点处沿压力线下移（12~15）kJ/kg得4点，光滑连接1、4、3点则由点0、1、3、2连接的线即为该机组再设计工况的近似热力过程线。

（6）用直线连接1、2两点，在中间3’点沿压力线下移20-25kJ/kg得3点，光滑连接1、3、2点，则由0、1、3、2连接的线即为该机组在设计工况下的近似热力过程线。

拟定的热力过程线如图7-1所示。

三、汽轮机进气量估计设m=1.08，，设计功率P e=20000kW，则由式（4-3）得四、抽气回热系统热平衡初步计算1. 给水温度的选取根据初压P0=3.5MPa，可以求得P0对应下的饱和水温t s0=242.56℃，则由第四章中确定给水温度的经验公式得t fw= t s0 x 0.72=174.64℃。

2. 回热抽气级数的选择选择5段回热抽气，采用“二高二低一除氧”的形式，高压加热器采用内置式疏水冷却器；高压加热器疏水收集方式为逐级自流到除氧器，低压气疏水方式为逐级自流，5号低压加热器采用疏水泵，其加热器（包括除氧器）的编号从高压到低压依次排序，为1、2、……、5号。

3. 除氧器工作压力的选择除氧器定压运行，工作压力选为P d=0.118Mpa。

4.回热系统图的拟定一台汽轮机抽气回热系统的拟定主要取决于该机组的给水温度、抽气回热级数及除氧器工作压力等。

根据25MW汽轮机这几方面数值的确定，可画出如图7-2所示的回热系统。

5. 各加热器汽水参数计算已知：高压加热器上端差θ1=5℃，θ2=5℃；下端差θj=0℃（j=1,2）。

低压加热器上端差θj=3℃（j=4,5）。

各段抽气压损ΔP j=8%P j（j=1、2、4、5）由于除氧器定压运行，为了使其工作稳定，压损取17%。

给水温度t fw=161℃凝汽器压力P c对应下的饱和水温，即凝结水温度t c=33.23℃除氧器工作压力P d对应下的饱和水温，即除氧器水箱出口水温t d=104.3℃。

本次计算暂不考虑水泵与凝结水泵的温升。

根据等温升法取各级加热器进出口水温t fw、水比焓h wj；通过上端差求取各级加热器凝结段的饱和水温度t bj，饱和水比焓h bj，加热器汽侧工作压力P j’，抽气压力P j；通过下端差计算各级加热器的疏水温度t sj、疏水比焓（过冷水）h sj，最后再根据抽气压力与热力过程线的交点在h-s图上查取各段抽气温度t j（或干度x j）、抽气比焓值h j。

由等温升法可得高压加热器水侧升温为Δt1=（t fw-t d）/2=28.35℃由等温升法可得低压加热器水侧升温为Δt2=（t d-t c）/2=23.69℃则t w1= t fw=161℃，t w2=132.65℃；t w3=t d=104.30℃；t w4=80.61℃；t w5=56.92℃。

（1）1号高压加热器。

根据给水温度，可以得到1号高压加热器出口水温t w1= t fw=161℃；由给水泵出口压力P fp和t w1可得1号高压加热器出口水比焓h w1=683.23kJ/kg；1号高压加热器凝结段的饱和水温度t b1=t w1+θ1=166℃；h b1=704.87kJ/kg；1号高压加热器汽侧工作压力p1’=0.718364MPa；1段抽气压力P1=0.78083MPa；1号高压加热器疏水温度；1号高压加热器疏水比焓h s1=704.87kJ/kg。

表7-1 25MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数表（2）2号高压加热器。

2号高压加热器出口水温t w2= t w1-28.35=132.65℃；由给水泵出口压力P fp和t w2可得2号高压加热器出口水比焓h w2=561.75kJ/kg；2号高压加热器凝结段的饱和水温度t b2=t w2+θ2=137.65℃；h b2=583.04kJ/kg；2号高压加热器汽侧工作压力p2’=0.33810293MPa；2段抽气压力P2=0.367503MPa；2号高压加热器疏水温度；2号高压加热器疏水比焓h s2=583.04kJ/kg。

（3）除氧器。

除氧器工作压力P3’=p d=0.118MPa；3段抽气压力P3=0.142MPa；水温t d=104.3℃；出口水比焓h d=434.27kJ/kg；由给水泵出口压力P fp和t w3得到给水泵出口水比焓值h w3=441.84kJ/kg。

（4）4号低压加热器4号低压加热器出口水温t w4=80.61℃；4号低压加热器出口水比焓h w4=338.42kJ/kg；4号低压加热器疏水温度；h s4=351.01kJ/kg；4号低压加热器汽侧工作压力p4’=0.05478487MPa；4段抽气压力P4=0.059548771MPa；（5）5号低压加热器5号低压加热器出口水温t w5=56.92℃；5号低压加热器出口水比焓h w5=239.27kJ/kg；5号低压加热器疏水温度；h s5=251.81kJ/kg；5号低压加热器汽侧工作压力p5’=0.01987207MPa；5段抽气压力P5=0.0216MPa。

各加热器汽侧和水侧的基本参数如表7-1所示。

6. 回热系统热平衡初步算法（1）1号高压加热器。

1号高压加热器热平衡图如图7-3所示，根据表面式加热器热平衡原理可列出方程（2）2号高压加热器。

2号高压加热器热平衡图如图7-4所示，根据表面式加热器热平衡原理可列出方程（3）除氧器。

除氧器热平衡图如图7-5所示，根据表面式加热器热平衡原理可列出方程图 7-4 2号高压加热器热平衡图图 7-5 除氧器热平衡图图 7-3 1号高压加热器热平衡图（5）4号低压加热器和5号低压加热器。

4号低压加热器和5号低压加热器热平衡图如图7-6所示，因5号低压加热器疏水采用了疏水泵，将疏水送到了5号低压加热器出口（4号低压加热器入口）的主凝结管道中，在5号低压加热器出口（4号低压加热器入口）处形成了一个混合点，将混合点看成一个混合式加热器，根据混合式加热器热平衡原理，及4号低压加热器（表面式加热器）热平衡原理，可列出方程则根据5号抵押及责任期（表面式加热器）热平衡原理，可列出方程则联立求解上述方程，得到α4α5αc45图 7-6 4、5号低压加热器热平衡图五、调节级的选择与计算（一）基本参数（1）调节级的形式为单列调节级。

（2）调节级比焓降为112kJ/kg。

（3）调节级的速比x a=0.4。

（4）调节级平均直径：取。

（5）调节级反动度Ωm=0.075。

（6）部分进汽度。

由确定调节级的叶高和部分进气度，须使与之和为最小。

求得e=0.3328（7）气流出口角和。

设计中选用亚音速喷嘴叶栅，其型号为TC-1A，有关参数为：相对节距，进气角，出汽角。

动叶栅选用型号TP-2A，有关参数为：进气角，出口角，相对节距。

设计选取喷嘴流出汽角，动叶气流出汽角。

（二）调节级详细计算1. 喷嘴部分的计算（1）调节级进口参数及调节级的滞止理想焓降。

调节级进口参数即为高压缸进口参数，由于进入调节级的气流速度很小，可以近似认为滞止参数与进口参数相等。

由拟定热力过程线的步骤可得：，℃，，，，由前面选取其理想比焓降为kJ/kg。

（2）调节级进汽量86.58-0=86.58t/h=23.76kg/s则调节级喷嘴流量（3）平均反动度Ωm的确定。

有前面可知Ωm=0.075（4）喷嘴的滞止理想比焓降（5）喷嘴出口气流速度c1t与c1其中 ——喷嘴速度系数，取。

（6）喷嘴出口等比熵出口参数h1t、v1t、P1。

由和求出喷嘴出口理想比焓值h1t该过程为等比熵膨胀过程，由h1t=3303.61kJ/kg、kJ/（kg·℃）查水蒸气h-s图得出口比体积v1t=0.1212422m3/kg，喷嘴出口压力P1=2.41430519MPa。

（7）喷嘴压比由此可知，喷嘴中为亚音速气流，采用渐缩喷嘴，选喷嘴型号为TC-1A、、。