汽轮机课程设计

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1、中嚼感藻大，堂嫩,）【，堂院China University Of Mining And Technology Yinchuan College汽轮机课程设计学年第 学期显系:机电动力与信息工程系专必 热能与动力工程学生推乐 学号：HOli：汽轮机课程设计起迄日期：9月1日9月30日1课程设计的目的和意义12已知数据23课程设计的主要步骤23.1级内比焰降分配计算23. 1. 1喷嘴的理想滞止比蛤降23.1.2喷嘴热力计算33.2 动叶入口、出口速度三角形43.2.1 圆周速度43.2.2 动叶人口相对速度43.2.3 2. 3动叶人口相对气流角43.2.4 动叶出口相对速度43.2.5 动叶

2、出口绝对速度53.2.6 2. 6 动叶出口绝对气流角53.2.7 速度三角形53.3 轮周功、轮周效率53.3.1 轮周功 53.3.2 轮周效率63.4 级内损失计算63.4.1 喷嘴损失63.4.2 动叶损失6中国矿业大学银川学院课程设计3.4.3 余速损失63.4.4 叶高损失63.4.5 扇形损失73.4.6 叶轮摩擦损失73.4.7 部分进汽损失83.4.8 漏汽损失83.4.9 湿汽损失93.5 级的相对内效率103.5.1 级的相对内效率103.5.2 热力过程线10四、结论及讨论10五、课程设计心得体会13六、参考文献141课程设计的目的和意义汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功

3、的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮 机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的 机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。 它具有单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。汽轮 机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或 其他蒸汽发生器）、发电机（或其他被驱动机械）以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备, 一起协调配合工作。汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。汽轮机设备是火电厂的 三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备

4、及热 力系统等。汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成，调节保 安油系统主要包括调节气阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等； 辅助设备主要包括凝汽器、抽气器、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、 循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、旁路系统、凝汽系统、给水回 热系统、给水除氧系统等。汽轮机是现代火力发电厂应用最广泛的动力机械，并且通常在高温、高压和高转速的 条件下工作，是一种较为精密的重型机械。它的制造和发展涉及到许多工业部门和科学领 域，如高强度耐热合金钢的研制，优质的大型锻铸件的供应，高效长叶片的设计和研制， 在加工制造中

5、，新工艺新技术的应用等。通过进行汽轮机课程设计，让我学会运用汽轮机原理的知识以及设计中选取每级 熠降和有关参数进行有关汽轮机的热力设计和计算，掌握热力过程线和速度三角形的绘制 过程。本次的课程设计为我们所学的专业知识提供了一次很好的实践机会，我们可以通过 课程设计锻炼我们应用所学的东西解决实际问题的能力，提高计算机等工具的使用能力， 为今后的工作和学习打下坚实的基础。中国矿业大学银川学院课程设计2已知数据级前压力Po = 0.0679 MPa级前温度 r0=89.2级后压力p2 = 0.0357 MPa流量G = 12700(k/?初速度余速利用系数转速反动度c0 = 0m / s必=1“o

6、= 3000 r/ninQ”=47.9速比隔板汽封直径隔板汽封齿数隔板汽封间隙xa = 0.53dp = 650 mm叫=0.5/77777部分进气度动静叶轴向间隙叶顶间隙叶顶汽封齿数e = 1S7 = 2mm46y = L2mm=43课程设计的主要步骤3.1级内比焰降分配计算3.1.1喷嘴的理想滞止比焰降(1)根据 Po、八、在 h-s 图上查得 = 2655 灯/、h2 = 25(0kj/kg4=%-外=95 6/依(3-1)级的入口初速动能风。=c=Okjlkg(3-2)喷嘴的理想滞止比熠降M；=幽 + 例 =0+95 = 95kj/ kg(3-3)A/?； =(1-5丽=(1-0.47

7、9)x95 =49.495 b/kg(3-4)(4)蒸汽在动叶中的理想比熠降% = QN； = 0 479 x95=45.505 kj/ kg(3-5)3.1.2喷嘴热力计算(1)喷嘴前后蒸汽参数的确定%=%-凶；=2605.5054匕、0 = 0.97、选择喷嘴型号TC-1A则取出汽角q=10。定燧过程查h-S图得巧=0.035MR”(2)计算喷嘴出口气流速度取0-0面与1-1面列能量方程力。+/=幻+/(3-6)喷嘴出口理想绝对速度ck =)2仇)-儿)+2=J2M； = 72x49.495x1000 = 316.47 Okj/ kg(3-7)喷嘴出口实际绝对速度G =8打=0.97 x

8、316.070 = 306.588 m / s(3-8)(3)确定喷嘴出口速度等燧绝热指数：过热蒸汽左=1.3,生,=0.546;对于干饱和蒸汽k = 1.135,% =0.577 ；湿(3-9)(3-10)(3-11)(3-12)蒸汽k = LO35 +0. lx,5也随干度变化而变化。Per _ 2 - I nrPo判断：若斜切部分只改变气流方向；若% 与，蒸汽在斜切部分膨胀，发生偏转，则sin(al +5)力亿sina 月儿（2 启 lfc-1sin（2+6） Jc-1k + 1q，一 ，sin a. 1 I zl41-“ 工.在喷嘴中蒸汽始终为溯蒸汽. =0,546、邑=/= 003,

9、= 0.515rr” /% 0.0679/. n cr，只改变气流方向3.2 动叶入口、出口速度三角形3.2.1 2, 1圆周速度u = 小2M； =0.53x 72x95x1000 = 231.022/?/ s3.2.2 动叶入口相对速度根据余弦定理，确定动叶入口相对速度及方向5 = Jc，+w2 -2c1wcosaI=V306.5882 +231.0222 -2x306.588x231.022xcosl0 = 88.670s3.2.3 动叶入口相对气流角.T(qsinaJ .306.588xsin 10 ip =sm - =sin = 36.90) I 88.670)3.2.4 动叶出口相

10、对速度取1-1面与2-2面列能量方程 712712/1| + = h” + 67力(3-13)(3-14)(3-15)(3-16)(3-17)动叶出口的理想相对速度% = /2(1色)+域=12例,+域=V2x45.5O5xlOOO+88.67O2 = 301.826 s (3-18) 动叶出口实实际相对速度取w = 095g =W(d =0.95 x 301.826 = 286.735 ml s(3-19)3.2.5 动叶出口绝对速度P1 = ,-(3 5) = 36.90-(3 5) = 31.90(3-20)c2 = $冠+J-2gl4cos仇=V286.7352 + 231.0222

11、-2x286.735x231.022xcos31.90 = 152.029/s (3-21)3.2.6 动叶出口绝对气流角a, = sM R sin / = $小(%刖 26.13。 = 8532。(3-22)c2 J I 179.6)3.2.7 速度三角形3.3 轮周功、轮周效率3.3,1轮周功丹=河 田-j = 95 - 2.925-3.873-11.556 = 76.646/kg(3-23)3.3,2轮周效率h” 477+0授九一H一囱一H七 95 + 0-2.925-3.873-11.556 ni QX._,，=；=9 1.633%“E。( 一M旗95-1x11.556(3-24)3.

12、4级内损失计算3.4. 1喷嘴损失3.4. 2=-cl=(1 一/N： = (1 -0.972)x49.495 = 2.925kj/kg22动叶损失(3-25)3.4. 3=(1-余速损失的。可45.505 + 32 J= 3.873灯/口（3-26）敬.=c； =lxl52.0292 =11.5567(3-27)3.4.4叶高损失12（3-28）(3-29),小2*11ai 经验系数,选择单列级9. 9由 h-s 图查得=3.5J/kg且4=L02,G“ =127000 kg/h = 35.力8kg/s根据以上公式得,60m 60x231.022a = 1471mmmi 4x30004= B

13、Q = 3830 ?/MA 1.02 x 316.0703830e7ttlm sinax 1xx1471 xsin 100=5mm物=多 Xj 4 = ( X 0.5 32 X(95 46.998)= 26.709%/kg3.4.5扇形损失KX(3-30)(3-31)(3-32)(3-33)(3-34)故可取，=/力由卜$图查得1个=3.5/3/心、%=3.5/口，可知进出口比体积相差不大, 根据喷嘴高度乙=5mm查课本表2-3得A,=L5、Ar=0.5 则 4 = /+,+= 7 且 db dm = 1471 mmX(95 - 46.998)= 0.183/ kg3.4.6叶轮摩擦损失uTo

14、o(3-35)(3-36)取经验系数Kkl.2,查h-s图得匕=3.5m3/匕、v2=5m3/kgv = 3： 5 = 4.25?，/kgAPZ =1.2x231.022? 1.,2 I ;xl471 x= 7.533kw100 ；4.25AP, 739 7物=- = = 0.214灯/口G 33.613.4.7部分进汽损失（1）、鼓风损失 =B- 1ip(3-37)取 Be=0.15、e 29可。()= o.O3285 / s3.5x J5(3-40)z，=m；网 _ 明一 冽一九（3-41）=95 2.925 3.8730,1830 26.709-46.998 = 14.3 必n AQOQ

15、. Sp = LTxl4.312 = 0.0133kj/kg35.278（2）、叶顶漏气损失ZAU,（3-42）M =0.6 = 0.6x0.97 = 0.582.AG,= 0.5751 x0.582 X /x（1471 + 7）x 0.575 x 2 x 0.479 x 95 x 1000 x 10-6=0.094kg/s（3-43）（3-44）= x2 = 1X川=0.9545 + 0.9545 =0.95453h.= （）.（）4 x 14,312 = 0,0381/kgG 1 35.278（3）、漏汽损失= S,= 0.0133 + 0.0381 = 0.0515 kj! kg3.4.

16、9湿汽损失湿汽损失的大小主要与级前后的平均干度有关5?v =（1-0.9545）x14.312 =0.651kj/kg中国矿业大学银川学院课程设计3.5级的相对内效率3. 5.1级的相对内效率(3-45)=79.4%一浸7 一图一 3he 授7。 , 一 授授74、从；一同395-2.925-3.873-9.305-0-0.183-0.214-0.651-0.032-11.55695-11.5563.5.2热力过程线4结论及讨论序号项目名称符号单位数据来源及计算公式结果1级前压力PoMPa已知0. 0679中国矿业大学银川学院课程设计2级前温度%已知89.23流量Gkg/h已知1270004级

17、后压力AMPa已知0.03575动叶入口进气角%0由喷嘴型号TC-1A选取106动叶入口速度ciml sG =吟306. 5887叶栅高度/“mm1 41 n sin ax58叶栅出口截面积4mm2A 38309叶栅平均直径4.mmd =典 m%？147110轮周功R,kwpu =从；-必-砌-砌，41.20411轮周效率%n _M +m饱？一私一瓯？85. 8412叶高损失西kjkg3ht=xa2EQ26.70913扇形损失现kkg瓯=0.7时与0. 18314叶轮摩擦损失加kkg飒=块0. 21415部分进气损失吸kjkgM,=西.+砌016漏气损失苑kkgSh6 = Nip + 8ht0

18、. 051517级的相对内效率%一SU的.一色-歙r力遍-乂气79.4在本次课程设计过程中，我们遇到了一些问题，在计算漏气损失和湿气损失时因为计 算问题浪费了一些时间，并且在计算带入数据时出现不必要的失误，这些问题我们先后通 过与同学讨论和请教老师解决的。在与同学讨论过程中，我们发现有些课本上基础知识的 掌握还不是很牢固，以至于好多公式与知识点不能很快的从书上找到，走了很多弯路，解 决了基础知识缺漏的问题我们请教了老师，解决了许多书上没有的应用知识，这对我们的 课程设计有了很大的推动作用，同样对我们后面的设计课题有很大的帮助。此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关汽轮机方面的知识，在这次设计中

19、使我对 11中国矿业大学银川学院课程设计以前的所学的知识有了更大的巩固，同时也提高了我的各方面的能力，在设计中遇到了很 多问题，最后在朱杰老师的指导下，最终完成。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握 了有关汽轮机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次乂一次的思考, 一遍乂一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不 足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。5课程设计心得体会在本次课程设计中，我们在汽轮机原理中所学的理论知识得到了巩固和加深，并 通过绘制热力过程线和速度三角形，我们对汽轮机结构和作用原理有了更清楚的认识。在 绘

20、制过程中，我们灵活运用CAD绘图软件绘制图像，达到了课程设计的研究与CAD制图 软件的双重学习。在整个课程设计的过程中，我们遇到了很多问题，通过老师的指导和同 学的细心讲解，我们都一一克服了它们，使自己的独立思考能力，与同学团结协作合力解 决问题的能力以及通过CAD软件的作图能力得到了很好的锻炼，从而学到了许多新东西 和课程设计的技巧。此次课程设计完成后，我们对汽轮机的工作原理有了新的认识，这不 仅对我们今后的工作有很大的益处，更对后面的课程设计有极大的帮助，相信两个课程设 计完成后我们对电厂中的各个设备操作原理都有熟练的掌握。参考文献1黄树红等，汽轮机原理，中国电力出版社，20082沈士一等，汽轮机原理，水利电力出版社，19953翦天聪,汽轮机原理，水利电力出版社,19864靳智平等，电厂汽轮机原理及系统，中国电力出版社，20045何铭新等，机械制图，高等教育出版社，20106曾宗福等，机械设计基础,浙江大学出版社，2004