汽輪機課程設計---汽輪機原理-文庫吧

【正文】 .............................21 七、參考文獻 ..............................................................................................................................22 1 一、 汽輪機熱平衡估算 基本數據：額定功率 Pr＝ 25000kW，設計功率 Pe＝ 25000kW，新汽壓力 p0＝，新汽溫度 t0＝ 535℃ ，排汽壓力 pc＝ ， 給水溫度取 tfw＝ 258℃ 。 近似熱力過程曲線的擬定 在 hs 圖上，由 p0、 t0可確定汽輪機進汽狀態點 0 并查得初比焓 h0＝ 。 設進汽機構的節流損失 △ p0＝ ，得調節級前壓力 p0’＝ ＝ ，并確定調節級前蒸汽狀態點 1。設扣除排汽損失后的排汽壓力 pc’＝ 。過 1 點作等比熵線向下交 pc’線于 2 點，查得 hc＝ ，整機的理想比焓降 (Δhtmac)’＝ h0hc＝估計汽輪機相對內效率 ηri＝ 80％，有效比焓降 Δhtmac＝ (Δhtmac)’ ηri＝ ，排汽比焓 hz=h0htmac＝ ，在 hs 圖上得排汽點 z。用直線連接 z 兩點，在中間 3’點處沿等壓線下移 21～ 25kJ/kg 得 3 點，光滑連接 z 點，得該機設計工況下的近似熱力過程曲線，見圖 1。 P o =h 0 3 4 6 6 .4 1h c=hz=(Δhtmac)39。=Δhtmac = 圖 1 近似熱力過程曲線 估算汽輪機進汽量 D0 設 m＝ ， ΔD＝ ， ηm＝ ， ηg＝ ，則 2 Dmh PDgmm a cte ???? ?? ht / 41 ??????? 蒸汽量 ΔD包括前軸封漏氣量 ΔDl＝ 2t/h。 二 、 設計工況下的熱力計算 1．確定機組配汽 方式 采用噴嘴配汽 2．調節級選型 采用單列級 3．主要參數 (1)已知設計參數 Po= ， to=535℃ ， Pc=， Pel=25000KW ， n=3000rpm (2)選取設計參數 ① 設計功率 取 設計功率 =25MW。 ② 汽輪機相對內效率 ηri 選取某一 ηri 值，待各級詳細計算后與所得 ηri39。 進行比較，直到符合要求為止。 這里取 ηri=74% ③ 機械效率： 取 ηm= 99% ④ 發電效率： 取 ηg= 97% ⑤ 給水回熱系統及參數：采用 兩 加熱器 ,一級除氧器。系統及參數詳見給水回熱系統圖。 4．近似熱力過程線的擬定 (1)進汽機構的節流損失 ΔPo 閥門全開時， ΔPo=(~)Po，取調節級噴嘴前 Po39。== (2)排汽管中壓力損失 ΔPc ：對于本機 ,認為 Pc39。=， 即 ΔPc= (3)末級余速損失 δhc2 ：本機取 C2=50m／ s (4)調節級效率 調節級效率較低，而 中間級效率較高。假定調節級 ηri=70% 而調節級后壓力Pa=， 作為初擬熱力過程線的參數。可采用分段擬定熱力過程線。 3 5．汽輪機總進汽量的初步估算 *Pel Do= ———————— *m+ΔD= t / h (Δht mac)39。*ηriηgηm Pel —— 汽輪機的設計功率， kW (Δht mac)39。 —— 汽輪機通流部分的理想比焓降 ，由焓熵圖查得 (Δht mac)39。=ηri —— 汽輪機通流部分相對內效率之初估值； ηg —— 機組的發電機效率； ηm —— 機組的機械效率； m —— 考慮回熱抽汽引起汽量增大的系數 ,它與回熱級數、給水溫度、汽機容量及參數有關，取 m=； ΔD是考慮門桿漏汽及前軸封漏汽的蒸汽余量， (t/h) ΔD=ΔDl+ΔDv 給定前軸封漏汽 ΔDl=2t/h，門桿漏汽 ΔDv= t/h ； Do 是汽輪機總進汽量 。 6．調節級的詳細熱力計算 (1)確定調節級進汽量 Dg Dg=DoΔDv= t／ h (2)確定速比 Xa 和理想比焓降 Δht 取 Xa=， 取調節級平均直徑 dm=1100mm ，計算時取 dm=dn=db 由 u=π*dm*n/60= m/s 和 Ca=u/Xa = m/s， Δht=Ca2/2=， Δht 在70~125kJ/kg 范圍內。 (3)平均反動度 Ωm的選取：取 Ωm=5% (4)計算嘴理想比焓降 Δhn Δhn=(1Ωm)* Δht = kJ/kg (5)計算噴嘴前后壓比 εn 根據 Po39。、 ho 以及 Δhn 查焓熵圖，得到噴嘴后壓力 P1和比容 V1t 由 εn=P1/Po39。判斷流動狀態，選擇噴嘴葉型和噴嘴出口角 α1。 (參見噴嘴葉型表 ) P1 = εn=εcr，為 亞 臨界流態。 噴嘴葉型選取： 選取部分蘇字葉柵 TC2A 葉型 選取噴嘴出口角 α1=12176。 (6)計算噴嘴出口汽流速度 C1 nt hC ??? 21 = m/s 取 φ = ， C1=φ*C1t = m/s (7)計算噴嘴損失 δhn δhn=(1φ2)* Δhn = kJ/kg (8)確定噴嘴出口面積 An An=Gn*V1t/(μn*c1t) = cm2 Gn —— 噴嘴流量， V1t —— 噴嘴出口理想比容， m3/kg 4 μn —— 噴嘴流量系數，取 μn= (9)確定部分進汽度 e 確定部分進汽度的原則是選擇部分進汽度 e 和噴嘴高度 ln 的最佳組合，使葉高損失δhl 和部分進汽損失 δhe 之和為最小。 由 An=e*π*dm*ln*sin(α1) 得 ln=An/ (e*π*dm*sin(α1)) 而 δhl=ξl*Eo=a1/ln*Xa^2*Eo ， 取 a1= δhe=ξe*Eo=(ξw+ξs)*Eo 鼓風損失系數 ξw=Be*1/e*(1eec/2)*Xa3 ，取 Be=， ec= 斥汽損失系數 ξs=Ce*1/e*Sn/dn*Xa，取 Ce=， Sn=4 (噴嘴組數 ) ， dn=dm=1100mm 令 y=δhl+δhe 令其一階導數為零，即求 y 的極值，最終可得到 e ，設計時選取 e 值比計算值稍大些。 由計算得 e = (10)確定噴嘴高度 ln ln= An/ (e*π*dm*sin(α1)) = mm，取整得 13mm。 (11)動葉高度 蓋度 Δ=2 mm lb=ln+Δ=15mm (12)選取蓋度 Δ 對于本機組來說 調節級： Δ=2mm 壓力級： Δ= (ln20mm) Δ= (20≤ln40mm) Δ= (ln≥40mm) (13)檢驗根部反動度 Ωr Ωr=1(1Ωm)*db/(dblb) = Ωr 在 ─ 范圍內 。 (14)求動葉進口汽流相對速度 w1和進汽角 β1 β1= tan1[c1*sin(α1)/(c1*cos(α1)u)] =176。 w1=C1*sin(α1)/sin(β1)= m/s δhw1=w12/2 = (15)計算動葉前滯止壓力 P10 由 h1=h1t+δhn和 δhw1查焓熵圖 h1= kJ/kg P10 = (16)確定動葉理想比焓降 Δhb 和動葉滯止理想比焓降 Δhb0 Δhb=Ωm*Δht = kJ/kg Δhb0=Δhb+δhw1 =(17)計算動葉出口汽流相對速度 w2 w2t= 0hb*2 Δ = m/s w2=ψ*w2t = m/s ， ψ 由 Ωm和 w2t 查 ψ 圖得到 (ψ=) (18)計算動葉損失 δhb δhb=(1ψ2)* Δhb 0 = kJ/kg 5 (19)求取動葉后蒸汽壓力 P2和比容 V2 由 Δhb 和 δhb 查焓熵圖得到 P2 = MPa V2 = m3/kg (20)確定動葉出口面積 Ab Ab=Gb*V2/w2 = cm2 ，因未考慮葉頂漏汽 ,故 Gb=Gn (21)確定動葉出口汽流角 β2 β2=sin1[Ab/(e*π*db*lb)] = 176。 根據 β1和 β2和動葉葉型表選取動葉葉型 動葉葉型： 選取部分蘇字葉柵 TP1A 葉型 (22)計算動葉出口汽流絕對速度從 C2和出汽角 α2 222222 c o s*u*w*2uw β??C ＝ m/s α2=tan1(w2*sin(β2)/(w2* cos(β2)u))=176。 (23)計算余速損失 δhc2 δhc2=*C22 =(24)計算輪周效率比焓降 Δhu39。 (無限長葉片 ) Δhu39。=Δhtoδhnδhbδhc2 =(25)計算級消耗的理想能量 Eo Eo=δhco+Δhtμ1*δhc2 = 對于調節級 Eo=Δhto=Δht (26)計算輪周效率 ηu39。(無限長葉片 ) ηu39。=Δhu39。/Eo =% (27)校核輪周效率 單位質量蒸汽對動葉所作的輪周功 Wu=u*(c1*cos(α1)+c2*cos(α2)) =輪周效率 ηu=Wu/Eo = % 用兩種方法計算所得輪周效率應相近，其誤差要求 Δηu=|ηu39。ηu|/ηu39。*100% = 01% (28)計算葉高損失 δhl δhl=a/l*Δhu39。 =，式中取系數 a=，已包括扇形損失 (29)計算輪周有效比焓降 Δhu Δhu=Δhu39。δhl = kJ/kg (30)計算輪周效率 ηu ηu=Δhu/Eo = % (31)計算葉輪摩擦損失 δhf δhf=ΔPf/G = kJ/kg 其中 ΔPf=K1*(u/100)3*dm2/