汽轮机课程设计-n12汽轮机通流部分热力设计

汽轮机课程设计说明书第一部分：课程设计的任务与要求：一．设计题目：N12-3.5/435汽轮机通流部分热力设计二．已知参数：额定功率：p r＝12MW，额定转速：n e＝3000r/min，设计功率：p e＝9.6MW，新蒸汽压力：p0＝3.5MPa，新蒸汽温度：t0＝435℃，排汽压力：p c＝0.005MPa，给水温度：t fw＝150℃，冷却水温度：t w1＝20℃，给水泵压头：p fp＝6.3MPa，凝结水泵压头:p cp=1.2MPa，射汽抽汽器用汽量：△D ej＝500kg/h，射汽抽汽器中凝结水温升：△t ej＝3℃，轴封漏汽量：△D1＝1000kg/h，第二高压加热器中回收的轴封漏汽量：△D1′＝700kg/h。

回热级数：5三．任务与要求（1）估算整机蒸汽流量及拟定热力过程曲线；（2）回热系统热平衡初步计算及回热系统示意图绘制；（3）非调节级理想比焓降分配和级数确定；（4）计算调节级与非调节级通流部分几何尺寸：各级平均直径、叶片高度、通流面积、叶片数、叶宽、节距、静叶片安装角、动叶片安装角、及出汽角等；（5）计算级效率、级内功率、整机内功率及相对内效率；（6）整机校核（电功率、内效率）；（7）按比例绘制通流部分子午剖面流道图和各级速度三角形图，以及调节级详细热力过程曲线示意图，整机热力过程曲线图；（8）编写计算机程序方框图；（9）编写计算机运行程序；（10）调试并运行热力设计计算机程序；（11）编写课程设计说明书（说明书规格按学校要求，内容为上述计算内容）。

第二部分：汽轮机热力计算一、汽轮机进汽量D 0的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算1．根据已知的p 0、t 0和p c ，确定蒸汽通过主汽门、配汽机构及排汽管中的压力损失。

进汽机构节流损失：∆==⨯=004%004 3.50.14P P MPa 排汽管中压力损失： 0.040.0050.0002c c P P MPa ∆=⨯⨯= 调节级前的压力为：000 3.50.14 3.36P P P MPa '=-∆=-=末级动叶后压力为：='=+∆=+=0.0050.00020.0052z c c c P P P P MPa 2．选取机组的相对内效率、发电效率和机械效率由于汽轮发电机组的额定功率：p r ＝12MW所以取汽轮机相对内效率ηri ，发电机效率ηg (全负荷)，机械效率ηax. 3．热力过程曲线的初步拟定由p 0＝3.5MPa ，t 0＝435℃确定初始状态点“0”：0h ＝3304.07735 kJ/kg ， 0s = 6.9597 kJ/(kg ⋅K)由==103304.07735h h kJ/kg ，0 3.36P MPa '=从而确定“1”点：1s = 6.9778kJ/(kg ⋅K)， 1t = 434.118℃过“0”点做定熵线与Pc=0.005MPa 的定压线交于“3'”点，查得：0'h = 2122.1146kJ/kg ， 3't = 32.91℃整机理想焓降为：03'3304.077352122.11461181.963mact h h h ∆=-=-=kJ/kg整机有效焓降为：macih ∆＝ri ηmact h ∆＝1181.963⨯0.82 ≈ 969.2095kJ/kg从而确定“3”点的比焓为：3h =0h -mac i h ∆=3304.07735-969.2095=2334.86785kJ/kg又因为余速损失为： ∆=≈∆=⨯≈2222%0.021181.96323.6393/2000mac c t c h h kJ kg所以“4”点的比焓为：∴=-∆=-=4322334.8678523.63932311.2286kJ/kg c h h h再由'=0.0052MPa c P 可以确定“4”点，并查得： 4s =7.56144kJ/(kg ⋅K)然后用直线连接“1”、“4”两点，求出中点“2′”， 2'h =2807.653 kJ/kg ， 2's =7.26962 J/(kg ⋅K) 并在“2′”点沿等压线向下移14kJ/kg 得“2”点， 2h =2793.653 kJ/kg ， 2s =7.237437 J/(kg ⋅K)过“1”、“2”、“3”点作光滑曲线即为汽轮机的近似热力过程曲线。

汽轮机课程设计第一章绪言ξ1.1、变工况计算的意义汽轮机在变工况条件下工作时，沿通流部分各级的蒸汽流量,喷嘴动叶前后的气温，汽压及湿度将偏离设计值，使零部件的受力情况，轴向推力，效率,出力发生变化。

此外，汽轮机在启停或负荷剧烈变动时，可能在零部件中产生很大的热应力，引起金属材料疲劳损伤，影响机组寿命,这种情况，在大型机组上尤为注意。

为此常常需要对它们进行校核和分析，以保证机组的安全可靠和经济运行。

由于变工况热力计算能获得各级的状态参数,理想比焓降，反动度,效率，出力等较详尽的数据，这就为强度分析，推力计算以及了解效率及出力变化提供了科学的参考依据。

因此，变工况热力核算常成为了解机组运行情况,预测设备系统改进所产生的效果,乃至分析事故原因的重要手段。

ξ1.2、变工况数值计算的方法与特点１.2．1、方法汽轮机整机的热力计算是建立在单级核算的基础上的。

目前,在变工况计算中，根据不同的给定原始条件,单级的详细热力核算可分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，此外还有将倒序和顺序结合起来的混合算法。

１．2.2、特点顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算;倒序算法则以给定的级后状态为起点,由后向前计算。

混合算法中,每级都包含若干轮先是倒序后是顺序的混合计算,只有当倒序与顺序的计算结果相符合时,级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。

三种方法都建立在喷嘴和动叶出口截面连续性方程和单级工作原理的基础上,并且计算时,级流量和几何尺寸是已知的。

与此相对应，单级的数值计算也有顺序，倒序和混合三种算法。

汽轮机在级在偏离设计工况工作时，在许多情况下，常常已知级后的压力以及流量，此时采用以级后状态为起点的倒序算法较为方便。

这种情况常出现在凝汽式和被压式机组的末级或是抽汽机组抽汽点前面的压力级,也可能出现在通流部分被拆除级前面的压力级，由于凝汽器内的压力或是抽汽压力或是被压发生变化，需要对其级前的功率，效率进行校核。

在另外一些情况下，则可能已知级前的状态与级流量，此时应采用以级前状态为起点的顺序算法比较方便,例如通过计算得到或通过实验测得调节级室的压力和温度,因此压力级组前的状态是已知的，在此情况下，对压力级的校核就应采用顺序算法。

课程设计汽轮机一、教学目标本课程的目标是让学生掌握汽轮机的基本原理、结构和工作流程，了解汽轮机在现代工业中的应用及其重要性。

知识目标：学生能够描述汽轮机的基本原理、结构和工作流程，了解汽轮机的分类和特点。

技能目标：学生能够运用所学知识分析汽轮机的工作性能，进行简单的故障诊断和维护。

情感态度价值观目标：学生能够认识到汽轮机在现代工业中的重要性，培养对汽轮机技术的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括汽轮机的基本原理、结构、工作流程及其在现代工业中的应用。

1.汽轮机的基本原理：学生将学习汽轮机的工作原理，包括蒸汽的生成、膨胀和做功过程。

2.汽轮机的结构：学生将了解汽轮机的主要组成部分，如转子、静子、调速系统等，并学习其功能和相互关系。

3.汽轮机的工作流程：学生将掌握汽轮机的工作流程，包括蒸汽的进入、膨胀、排气等阶段。

4.汽轮机在现代工业中的应用：学生将学习汽轮机在电力、石油、化工等领域的应用及其重要性。

三、教学方法本课程将采用讲授法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：教师将通过讲解汽轮机的基本原理、结构和工作流程，引导学生掌握相关知识。

2.案例分析法：教师将提供汽轮机实际运行案例，引导学生运用所学知识进行分析，提高学生的实际操作能力。

3.实验法：学生将有机会进行汽轮机模型实验，观察和验证汽轮机的工作原理，增强对知识的理解和记忆。

四、教学资源本课程将使用教材、参考书、多媒体资料和实验设备等多种教学资源。

1.教材：将选用权威、实用的教材，为学生提供全面、系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识视野。

3.多媒体资料：利用多媒体课件、视频等资料，生动展示汽轮机的工作原理和实际运行场景。

4.实验设备：提供汽轮机模型实验设备，让学生亲自动手操作，提高实践能力。

五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多种形式，以全面客观地评价学生的学习成果。

汽轮机课程设计说明书第一部分：课程设计的任务与要求：一．设计题目：N12-3.5/435汽轮机通流部分热力设计二．已知参数：额定功率：p r＝12MW，额定转速：n e＝3000r/min，设计功率：p e＝9.6MW，新蒸汽压力：p0＝3.5MPa，新蒸汽温度：t0＝435℃，排汽压力：p c＝0.005MPa，给水温度：t fw＝150℃，冷却水温度：t w1＝20℃，给水泵压头：p fp＝6.3MPa，凝结水泵压头:p cp=1.2MPa，射汽抽汽器用汽量：△D ej＝500kg/h，射汽抽汽器中凝结水温升：△t ej＝3℃，轴封漏汽量：△D1＝1000kg/h，第二高压加热器中回收的轴封漏汽量：△D1′＝700kg/h。

回热级数：5三．任务与要求（1）估算整机蒸汽流量及拟定热力过程曲线；（2）回热系统热平衡初步计算及回热系统示意图绘制；（3）非调节级理想比焓降分配和级数确定；（4）计算调节级与非调节级通流部分几何尺寸：各级平均直径、叶片高度、通流面积、叶片数、叶宽、节距、静叶片安装角、动叶片安装角、及出汽角等；（5）计算级效率、级内功率、整机内功率及相对内效率；（6）整机校核（电功率、内效率）；（7）按比例绘制通流部分子午剖面流道图和各级速度三角形图，以及调节级详细热力过程曲线示意图，整机热力过程曲线图；（8）编写计算机程序方框图；（9）编写计算机运行程序；（10）调试并运行热力设计计算机程序；（11）编写课程设计说明书（说明书规格按学校要求，内容为上述计算内容）。

第二部分：汽轮机热力计算一、汽轮机进汽量D 0的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算1．根据已知的p 0、t 0和p c ，确定蒸汽通过主汽门、配汽机构及排汽管中的压力损失。

进汽机构节流损失：∆==⨯=004%004 3.50.14P P MPa 排汽管中压力损失： 0.040.0050.0002c c P P MPa ∆=⨯⨯= 调节级前的压力为：000 3.50.14 3.36P P P MPa '=-∆=-=末级动叶后压力为：='=+∆=+=0.0050.00020.0052z c c c P P P P MPa 2．选取机组的相对内效率、发电效率和机械效率由于汽轮发电机组的额定功率：p r ＝12MW所以取汽轮机相对内效率ηri ，发电机效率ηg (全负荷)，机械效率ηax. 3．热力过程曲线的初步拟定由p 0＝3.5MPa ，t 0＝435℃确定初始状态点“0”：0h ＝3304.07735 kJ/kg ， 0s = 6.9597 kJ/(kg ⋅K)由==103304.07735h h kJ/kg ，0 3.36P MPa '=从而确定“1”点：1s = 6.9778kJ/(kg ⋅K)， 1t = 434.118℃过“0”点做定熵线与Pc=0.005MPa 的定压线交于“3'”点，查得：0'h = 2122.1146kJ/kg ， 3't = 32.91℃整机理想焓降为：03'3304.077352122.11461181.963mact h h h ∆=-=-=kJ/kg整机有效焓降为：macih ∆＝ri ηmact h ∆＝1181.963⨯0.82 ≈ 969.2095kJ/kg从而确定“3”点的比焓为：3h =0h -mac i h ∆=3304.07735-969.2095=2334.86785kJ/kg又因为余速损失为： ∆=≈∆=⨯≈2222%0.021181.96323.6393/2000mac c t c h h kJ kg所以“4”点的比焓为：∴=-∆=-=4322334.8678523.63932311.2286kJ/kg c h h h再由'=0.0052MPa c P 可以确定“4”点，并查得： 4s =7.56144kJ/(kg ⋅K)然后用直线连接“1”、“4”两点，求出中点“2′”， 2'h =2807.653 kJ/kg ， 2's =7.26962 J/(kg ⋅K) 并在“2′”点沿等压线向下移14kJ/kg 得“2”点， 2h =2793.653 kJ/kg ， 2s =7.237437 J/(kg ⋅K)过“1”、“2”、“3”点作光滑曲线即为汽轮机的近似热力过程曲线。

目录前言 (2)设计任务书 (4)详细设计过程 (5)一、汽轮机进汽量D的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算 (5)二、调节级初步设计 (7)三、分段拟定汽轮机热力过程曲线 (8)四、整机进汽量估计 (8)五、回热系统平衡初步估算 (9)1. 确定给水温度 (9) (9)2. 确定加热器端差t3. 确定各级加热器的汽水参数 (9)4. 热系统平衡计算数值 (10)5. 回热系统热平衡估算 (11)六、流量校核 (111)七、调节级详细热力计算 (13)八、压力级详细热力计算 (15)参考文献 (18)心得体会 (18)前言能源与动力系统及自动化专业涡轮方向的学生在学习各专业课之后，再进行汽轮机课程设计是十分必要的，它使学生针对一台汽轮机的热力设计要求，综合运用专业的知识，是培养学生独立思考和分析能力的重要学习环节之一。

汽轮机课程设计的主要目的有以下几个方面：1.系统地总结、巩固并应用《汽轮机原理》课程中已学过的理论知识，重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。

2.汽轮机热力设计的任务，一般是按照给定的设计条件，确定通流部分的几何参数，力求获得较高的相对内效率。

就汽轮机课程设计而言其任务通常是指各级的几何尺寸的确定及级效率和内功率的计算。

3.通过设计对整个汽轮机的结构作进一步的了解，明确主要部件在整个机组中的作用、位置及相互关系。

4.通过设计了解并掌握我国当前的技术政策和国建标准、设计资料等。

汽轮机的设计通常分成两个阶段，即方案设计和施工设计，在方案设计中，必须先选定汽轮机的原始数据，后进行热力设计，通过计算分析，确定汽轮机通流部分的结构尺寸，同时并绘制通流部分图及汽轮机纵剖图，并提出该产品的技术经济指标，然后将方案设计及分析意见通过审查，根据审查结果决定采用的基本方案，进行全面的计算和强度计算。

汽轮机设计的主要内容与设计程序大致包括：1.分析并确定汽轮机热力设计的基本参数，如汽轮机容量、进汽参数、转速、排汽压力或循环水温度、回热加热级数及给水温度、供热汽轮机的供汽压力等。

汽轮机课程设计资料汽轮机课程设计资料课程设计的目的1．系统的总结，巩固并加深在汽轮机课程中已学得的理论知识，掌握汽轮机热力设计的原则、方法和步骤。

2．通过设计，对整个汽轮机结构作进一步了解，明确主要零部件在整个机组上的作用、位置及相互关系。

3．通过设计，掌握利用资料进行设计及论证的一般方法。

设计包括热力设计和强度设计，由于时间紧，仅作通流部分热力设计，主要内容及设计程序如下：（一）热力设计前需论证确定有关项目（1）汽轮机容量、参数和型式的选择；（2）汽轮机转速的选择；（3）汽轮机调节方式的选择。

（二）热力系统计算（1）原则性回热系统的拟定；（2）汽轮机近似热力过程线的拟定；（3）汽耗量的计算；（4）汽轮发电机组技术经济指标的初步估算。

（三）汽轮机通流部分的热力计算（1）根据汽轮机运行特征、经济要求及结构强度等因素比较和确定调节级的形式、比焓降、叶型及尺寸等；（2）根据通流部分形状和回热抽汽点要求，确定压力级的级数和排汽口数，并进行各级比焓降分配；（3）对各压力级进行详细的热力计算，求出各级通流部分的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机实际的热力过程线。

压力级的详细设计有关问题1．叶型及有关几何参数的选择.（1）叶型的选择1p1121(1)Mn()2p01p2121(1)Mb()2p1M＜1亚音速“A”，M=0.8~1.3跨音速“B”（2）叶片宽度B和弦长b 的选择叶片宽度B根据叶型选择，弦长b由B和安装角计算得到（3）相对节距t和叶片数的确定最佳相对节距top由叶型选择nnnntzdetb4）汽流出口角α1、β2的确定汽流在出口不偏转α1=α1g，β2=β2g否则要加上偏转角2．速比的选用xa3．冲动级内反动度的确定根部反动度tzbdbetbu0.4~0.52car3%~5%m1(1r)(dblb)db4．动叶盖度的选择.pg1665．动静间隙的选择.pg1666．级的部分进汽度的选择：叶高损失与部分进汽损失之和最小。

一、课题背景：随着电力需求的迅速增长，电力负荷的多样性及可变性在所难免，而电能的不可储藏性决了发电机组的工况必须随着电力负荷的变化而变化。

所以发电机组常常需要偏离设计工况运行。

作为发电机组的原动机，汽轮机也必然受到变工况运行的影响。

汽轮机在变工况下运行时，通过汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数将发生变化，汽轮机的某些级或全部级的反动度、级效率也随之发生变化。

为了估计汽轮机在新工况下的经济性和可靠性，有必要对新工况进行热力核算。

汽轮机整机变工况热力核算是建立在单级核算基础上的，因此研究单级热力核算对于顺利完成整机热力核算任务有重要意义。

正是基于此，本设计拟题为：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算。

二、设计要求：根据计算准确度的要求不同，热力核算可采用详细的热力核算，也可以采用近似的算法。

本次设计要求的是单级的详细热力核算。

由给定的不同的原始条件，单级的详细热力核算又分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，以及将这两种算法结合起来的混合算法。

本设计采用以给定的变工况后的级后状态为起点，由后向前计算的倒序法对某型汽轮机最末级进行详细的变工况热力核算。

要求在规定的时间内，按规范完成设计说明书，并通过指导老师组织的小型答辩。

三、原始数据：流量G=33.6kg/s，喷嘴平均直径=2.004m，动叶平均直径=2.0m，级前压力=0.0134Mpa，级前干度=0.903，喷嘴圆周速度=314.6m/s，动叶圆周速度=314m/s，反动度=0.574，级前余速动能=11.05kJ/kg，喷嘴速度系数φ =0.97，喷嘴出汽角=18°20’，喷嘴高度=0.665m，喷嘴出口截面积=1.321；级后压力=0.0046Mpa，级后干度=0.866，动叶出口截面积=2.275 ，动叶出汽角=3254’。

变工况条件：=40.32kg/s，= =0.0046Mpa，=2311 kJ/kg 。

四、课程设计进程安排五、设计工况下的热力核算（顺序算法）5.1级内焓降的分配和各状态点参数的确定0点参数：已知级前压力=0.0134，级前干度=0.903，由水和蒸汽性质计算软件（以下简称软件）查得蒸汽进入喷嘴前0点的各个参数：焓值=2364.3930 kJ/kg ，熵值=7.3383 kJ/（kg ·C ），比体积=10.0628/kg点参数：已知级前余速动能=11.05，算得等熵滞止状态点的焓值==(2364.3930+11.05)=。

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 课程设计题目： 600MW 超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）学生姓名：丁艳平院（系）名称：能源与动力工程班级 :热能与动力工程03-03 班指导教师：谭欣星2006 年 11月能源与动力工程学院课程设计任务书热能动力工程专业036503班课程名称题目汽轮机原理600MW 超临界汽轮机通流部分设计（中压缸）任务起止日期： 2006 年 11 月 13日~ 2006年12月4日学生姓名丁艳平2006年 12月 4 日指导教师谭欣星2006年 11月 5 日教研室主任年月日院长年月日能源与动力工程学院课题内容与要求设计内容1.根据给定参数分析并选择汽轮机的型式、通流部分形状及有关参数；2.拟定汽轮机近似热力过程曲线和原则性回热系统，计算高压缸排汽到中压缸进汽段的压力损失（即确定中压缸进汽压力）；3.根据通流部分形状和回热抽汽点要求，确定压力级即非调节级的级数，并进行各级比焓降分配；4.对各级进行详细的热力计算，求出各级通流部分的几何尺寸、相对内效率和内功率，确定汽轮机实际的热力过程曲线；5. 根据各级热力计算的结果，修正各回热抽汽点压力以符合实际热力过程曲线的要求，并修正回热系统的热平衡计算；6.根据需要修正汽轮机热力计算结果；设计要求1．运行时具有较高的经济性；2．不同工况下工作时均有高的可靠性；3．在满足经济性和可靠性要求的同时，还应考虑到汽轮机的结构紧凑、系统简单、布置合理。

已知技术条件与参数2.转速 3000r/min3.主汽压力：；主汽温度： 566℃4.高压缸排汽压力5.给水温度 284℃，中压缸进汽量 h课题完成后应提交的文件（设计说明书、图表、设计图纸等）1．绘制通流部分方案图及纵剖面图。

2．设计、计算说明书一册。

3．详细的设计过程、思路说明。

参考文献资料1. 汽轮机课程设计参考资料冯慧雯，水利电力出版社，19982.汽轮机原理翦天聪，水利电力出版社， 19853.叶轮机械原理舒士甄等，清华大学出版社， 19914.有关超临界 600MW汽轮机培训教材同组设计者李国勇，那昕，丁艳平胡风华，欧阳海特，陈超注： 1.此任务书应由指导教师填写。

汽轮机课程设计报告姓名：000000学号：00000班级：000000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。