課程設(shè)計(jì)--功率為5000kw背壓式汽輪機(jī)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目:功率為5000kW </p><p><b>　　背壓式汽輪機(jī) </b></p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院 </p>

2、<p>　　專 業(yè)： 熱能與動力工程 　 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號：　 </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　本機(jī)組為低壓機(jī)組，套機(jī)理想比焓降為478kJ/kg。調(diào)節(jié)級采用雙列級，其理想比焓降選取較大值：223kJ/kg（由于功率較?。＿x取套機(jī)級數(shù)Z時(shí)，在考慮回?zé)岬幕A(chǔ)上，利用最佳速比確定相應(yīng)的葉輪直徑dm，同時(shí)合理分配各級焓降，壓力級級數(shù)取3級，平均比焓降為85kJ/kg ,分

4、別為85 kJ/kg、85 kJ/kg、85kJ/kg。</p><p>　　本說明書計(jì)算了調(diào)節(jié)級、第一壓力級和壓力級末級的熱力計(jì)算，壓力級其余各級的計(jì)算結(jié)果見匯總表。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　功率為5000kW背壓式汽輪機(jī)</p><p>　　初參數(shù)：P0=5.43MPa,

5、t0=4650C</p><p>　　終參數(shù)：PZ=0.90MPa </p><p>　　轉(zhuǎn)速：n=3000 rpm</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1、通流部分平均截面氣動及熱力計(jì)算（選一級葉型）；</p><p>　　2、便攜設(shè)計(jì)說明書；</p&

6、gt;<p>　　3、熟悉并繪制汽輪機(jī)通流部分為主體結(jié)構(gòu)的設(shè)備圖；</p><p>　　4、提交設(shè)計(jì)說明書的電子版與打印版</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><p>　　整體計(jì)算效率誤差<3~5%，既假定的內(nèi)效率與設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)效率之間的誤差。</p><p><b>

7、　　正 文 </b></p><p><b>　　一、汽機(jī)的容量：</b></p><p>　　額定功率 P0=5000KW</p><p>　　由《汽機(jī)課程設(shè)計(jì)參考資料》表2-2查得：</p><p>　　經(jīng)濟(jì)功率Pec=P2 × 0.75=5000 × 0.75 =3750KW&

8、lt;/p><p><b>　　二、汽機(jī)初參數(shù)：</b></p><p>　　P0=5.43MPa，t0=4650C，</p><p>　　查h-s圖 h0=3345kJ/kg， s0=6.8233kJ/(kg.K)</p><p>　　由上書中的表2-9可查得主汽門和調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失</p><p&g

9、t;　　?P0 =0.04P0 =0.04×5.43= 0.2172MPa</p><p>　　于是可得P0，=P0 -?P0 =5.43-0.2172=5.2128MPa ，在h-s圖上查的s0，=6.84 kJ/(kg.K)，t0，=464 0C</p><p><b>　　三、排氣參數(shù)：</b></p><p>　　背壓Pz=0

10、.9MPa，由0點(diǎn)等熵查到 hzt=2867kJ/kg</p><p>　　于是總焓降?Ht=h0-hzt=3345-2867=478kj/kg，</p><p><b>　　進(jìn)氣量D0的計(jì)算：</b></p><p><b>　　D0=+? D</b></p><p>　　有表2-1查得，取ηri

11、=0.78 ηax=0.98 ηg=0.96，考慮前軸封和閥桿漏汽以及保證發(fā)出經(jīng)濟(jì)功率的余量?D=0.04D0</p><p>　　把以上數(shù)值代入上式的D0=39.9t/h=11.1kg/s</p><p><b>　　四、調(diào)節(jié)級的計(jì)算：</b></p><p>　　選調(diào)節(jié)級為雙列復(fù)速級，其理想焓降?ht*=223kj/kg部分進(jìn)汽 度e=0.

12、15</p><p>　　反動度依次取為：第一列動葉Ωb=0.16</p><p>　　導(dǎo)葉Ωgb=0.05</p><p>　　第二列動葉Ωb，=0.10</p><p>　　最佳速比：xa=0.23</p><p><b>　　又：xa== </b></p><p>

13、<b>　　∴dm=</b></p><p>　　dm==0.978m</p><p>　　取dm=1m=1000mm,</p><p>　　為了不使通流部分的錐度角太大，必要時(shí)可將整個(gè)通流部分分成若干級組，使每組的通流部分均勻變化。但是在保證最佳速比的條件下，要滿足通流部分平滑變化的要求，不僅與級組的平均直徑有關(guān)，還將依賴于每一級焓降的大小，

14、因此必須對級組各級焓降進(jìn)行合理的分配。級組總焓降為478 kJ/kg,復(fù)速級承擔(dān)了223 kJ/kg，剩余255kJ/kg，由于單列級所能承擔(dān)的理想焓降較小，一般在80-130 kJ/kg之間，且最佳速比單列級xa=0.4-0.5，因此，取焓降為85kJ/kg，壓力級級數(shù)取z=3級。</p><p><b>　　五、調(diào)節(jié)級的計(jì)算：</b></p><p><b&

15、gt;　　噴嘴：</b></p><p>　　初參數(shù)：P0=5.2128MPa，t0=4640c，h0=3345kJ/kg</p><p>　　V0=0.0624m3/kg, ?ht*=223kJ/kg</p><p>　?、賴娮斓睦硐腱式?h*n：</p><p>　　?h*n=（1-Ωgb-Ωb-Ωb，）×?ht*=

16、（1-0.16-0.05-0.10）×223=153.87kJ/kg</p><p>　　1t點(diǎn)焓降h1t=h0-?h*n =3345-153.87=3191.13kj/kg</p><p>　　查h-s圖 P1=3.17MPa， V1t=0.0923m3/kg t1=384℃</p><p>　　前后壓比===0.61>0.546</p&

17、gt;<p>　　選TC-2b型減縮噴管，取，帶斜切部分。</p><p>　?、趪娮斐隹诶硐胨俣扰c實(shí)際速度;</p><p>　　C1=554.74m/s</p><p>　　速度系數(shù)g=0.97，于是=g=0.97×554.74=538.1m/s</p><p><b>　?、蹏娮旄叨?lt;/b>

18、</p><p>　　公式中D0=11 ,V1t=0.0923m3/kg, g=0.97,e取0.15， dm=1m,安裝角取14度，v=554.74m/s </p><p>　　帶入可得 = =16.02mm</p><p><b>　　取 =16mm</b></p><p><b>　?、車娮鞊p失 &l

19、t;/b></p><p>　　= 9.09kJ/kg</p><p>　　1點(diǎn)焓 = + =3191.13+9.09=3200.22 </p><p>　?、堇L噴嘴出口速度三角形（附圖1）</p><p>　　圓周速度u=πdn/60=157m/s</p><p><b>　　斜切部分偏轉(zhuǎn)角為<

20、;/b></p><p>　　式中k=1.3 得= </p><p><b>　　a=15.5°</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=389</b></p><p>　　= = = 21.

21、7°</p><p><b>　　2第一列動葉</b></p><p>　?、凫式?: =0.16× 223=35.68KJ/Kg </p><p>　?、诔隹谙鄬λ俣?和 :</p><p>　　= = =471.89 </p><p>　　由 和 查汽輪機(jī)原理:速度系

22、數(shù) 0.93</p><p>　　= =0.93471.89=438.86 </p><p><b>　　由 壓力下的參數(shù)</b></p><p>　　H2t=h1-?hb=3200.22-35.68=3164.54 </p><p>　　從h-s圖可查得 =2.89MPa</p><p>　　=

23、0.10 ,確定2t點(diǎn)</p><p>　?、廴?= - =21.7-3=18.7°</p><p>　　由 , 得出出口速度三角形</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=294.5 </b></p><p>　　= = = 28

24、.54°</p><p>　　第一列動葉選TP-1b型</p><p><b>　?、苋~高 </b></p><p>　　= 由教材 圖1-12查得 </p><p><b>　　= 16mm</b></p><p><b>　?、輨尤~損失 <

25、;/b></p><p>　　(1- ) = 6.58 </p><p>　　= - =3200.22-35.68=3164.54 </p><p>　　2點(diǎn)： = + =3164.54+6.58=3171 </p><p><b>　　3導(dǎo)葉</b></p><p>　　焓降 : = =0

26、.05 ×223=11.15 </p><p>　　由h-s圖查： =2.85Mpa =0.10 </p><p>　?、趯?dǎo)葉出口速度 和 </p><p>　　= = =329.9 </p><p><b>　　查 =0.91</b></p><p>　　= 0.91 &

27、#215;329.9=300m/s</p><p>　?、鄣诙袆尤~入口速度三角形，取 = 25.54°</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　= 172.2 </b></p><p>　　= = = 48.7°</p><p&

28、gt;　　導(dǎo)葉型號： TP-3A</p><p>　?、軐?dǎo)葉葉高 : u=0.94</p><p>　　= =17.5mm </p><p>　　∴9.85 </p><p><b>　　4.第二列動葉：</b></p><p>　?、凫式? =0.1 ×

29、;223=22.3 </p><p>　　H=3148.19kj/kg</p><p>　　查h-s圖=2.66MPa, =0.105</p><p><b>　?、诔隹谒俣?、： </b></p><p>　　=270.73m/s</p><p><b>　　查教材圖1-18 &l

30、t;/b></p><p>　　0.93 ×270.73=252</p><p>　　第二列動葉型號：TP-5A </p><p>　　③出口速度三角形（附圖一）</p><p>　　出口速度c=155.4m/s</p><p><b>　　出口角72.4°</b>&

31、lt;/p><p><b>　?、艿诙袆尤~高度</b></p><p>　　=17.23mm </p><p><b>　　取</b></p><p><b>　?、莸诙袆尤~損失</b></p><p><b>　　2.17kj/

32、kg</b></p><p>　?、抻嗨贀p失=0.5×155.4×155.4=12.1kj/kg</p><p><b>　　5、輪周有效焓降</b></p><p>　　H=223-9.09-6.58-9.85-2.17-12.1=183.2kJ/kg</p><p><b>

33、　　輪周效率：</b></p><p>　　=183.2/223=0.82</p><p><b>　　7、葉高損失：</b></p><p>　　葉柵平均高度l=(17.5+17.5+16+16）/4=16.75mm</p><p><b>　　雙列級a=2 </b></p&

34、gt;<p>　　=2×183.2/16.75=21.87kJ/kg</p><p>　　8、扇形損失=0.7×223×(16.75/1000)²=0.046kJ/kg</p><p>　?。╨=(16+17.5)/2,d=1000mm）</p><p><b>　　9、摩擦損失：</b>&

35、lt;/p><p><b>　　平均比容：</b></p><p><b>　　由教材查</b></p><p><b>　　10、鼓風(fēng)損失：</b></p><p><b>　　由教材查</b></p><p><b>　　

36、11、開汽損失：</b></p><p>　　動葉寬度B取20,噴嘴組數(shù)m=4</p><p>　　12、級有效焓降和級內(nèi)效率：</p><p><b>　　13、級內(nèi)功率：</b></p><p><b>　　調(diào)節(jié)級計(jì)算結(jié)果：</b></p><p><b

37、>　　級有效焓降：</b></p><p><b>　　級內(nèi)效率：</b></p><p><b>　　級內(nèi)功率：</b></p><p><b>　　六．壓力級：</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┑谝粔毫墸?lt;/b></

38、p><p>　　流量：G=（1-0.03）*11.1=10.77kg/s</p><p>　　初參數(shù)：h=3345-152=3193kj/kg</p><p>　　p=2.52Mpa ， v=0.1133m/㎏ s=6.95 </p><p>　　焓降： Δh=85kJ/kg 取Ω=0.07</p><p>　　Δ

39、h=(1-Ω)Δh=(1-0.07)*85=79.05kj/kg</p><p>　　h= h-Δh=3193-79.05=3113.95kj/kg</p><p>　　查h-s圖：p=1.9Mpa , v=0.15m/㎏</p><p>　　速度系數(shù)φ=0.97</p><p><b>　　靜葉損失Δh：</b>&l

40、t;/p><p>　　Δh=（1-φ）Δh=（1-0.97）*79.05=4.67kJ/kg</p><p>　　噴嘴出口速度C,C:</p><p>　　C===397.62m/s</p><p>　　C=φC=0.97*397.62=385.69m/s</p><p><b>　　噴嘴高度L:</b&g

41、t;</p><p>　　噴嘴采用Hu-2型，=11°，e取0.35 ，=φ=0.96</p><p><b>　　選 x=0.45</b></p><p>　　x== ∴ dm=</p><p>　　∴dm==1.14 取dm=1.14m</p><p>　　==178.9m/s

42、</p><p>　　∴L==0.0174m</p><p>　　取L=0.0174m=17.4mm.</p><p>　　給動葉入口速度三角形：（附圖12）</p><p><b>　　w==</b></p><p><b>　　=213m/s</b></p>

43、<p>　　=arcsin=arcsin=20.2°</p><p><b>　　動葉焓降Δh:</b></p><p>　　Δh=Δh-Δh=85-79.05=5.95kJ/kg</p><p>　　h=3113.95+4.67=3118.6 kJ/kg</p><p>　　h=h-Δh=3118

44、.6-5.95=3112.6kJ/kg</p><p>　　查h-s圖：p=1.9Mpa ,v=0.15m</p><p>　　動葉出口相對速度w ,w:</p><p>　　w===239.3m/s</p><p>　　w=w=0.93*239.3=222.56m/s</p><p>　　由教材p圖1-18查的為0.

45、93.</p><p>　　動葉出口速度三角形：（附圖）</p><p>　　取 =-3=20.2-3=17.2°</p><p><b>　　C=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=74.0m/s</b&

46、gt;</p><p>　　=arcSin=arcSin=62.8°</p><p><b>　　動葉葉高L：</b></p><p>　　L= 由教材p1-12圖查得</p><p><b>　　=0.94</b></p><p>　　L==

47、0.0188m</p><p><b>　　取L=18.8mm</b></p><p><b>　　動葉損失：</b></p><p>　　=（1-）=（1-0.97）=1.56kj/kg</p><p>　　h=h2t+=3125.3+1.56=3126.9kJ/kg</p><

48、;p><b>　　余速損失：</b></p><p>　　===2.98kJ/kg</p><p>　　輪周有效焓降與效率：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=85-4.67-1.56-2.98=75.8 kJ/kg</p><p><

49、b>　　===0.892</b></p><p><b>　　輪周功率N：</b></p><p>　　N=G×=10.77×75.8=816.4kw</p><p><b>　　葉高損失：</b></p><p>　　各列葉柵平均高度：L===18.1mm&l

50、t;/p><p>　　壓力級均為單列級，a取1.2.</p><p><b>　　kJ/kg</b></p><p>　　(14)扇形損失Δ:</p><p>　　平均比容μ=0.11m3/kg</p><p>　　(15)摩擦損失Δh：</p><p>　　Δh=54.57/

51、10.67=5.1kJ/kg</p><p>　　（16）鼓風(fēng)損失Δhw：</p><p>　　Δhw=2.58 kJ/kg</p><p>　?。?7）斥汽損失Δhs：</p><p>　　取動頁寬度B=25mm，噴嘴組數(shù)m=4.</p><p>　　(18)級有效焓降Δh與級內(nèi)效率η：</p><

52、;p>　　Δh=Δh-Δh-Δ-Δh-Δhw-Δhs</p><p>　　=75.8-5.02-0.016-5.1-2.58-1.63=61.5kJ/kg</p><p>　　η=61.5/85=0.724</p><p>　?。?9）級內(nèi)功率Ni：</p><p>　　Ni=G×Δh=10.77×61.5=663.

53、4kw</p><p>　　第一壓力及計(jì)算結(jié)果：</p><p>　　Δh=61.5 kj/kg</p><p><b>　　η=0.724</b></p><p>　　Ni=662.4kw</p><p>　　七.壓力級末級熱力計(jì)算：</p><p>　?。?）初參數(shù)：h

54、=3345-152-61.5-64.5=3067 kj/kg，p=1.41MPa</p><p>　　Δh=85 kj/kg s=7.04</p><p><b>　　焓降：Ω取0.15</b></p><p>　　Δhn=（1-Ω）Δh=（1-0.15）*85=72.25 kj/kg</p><p>　　h1= h-

55、Δhn=3067-72.25=2994.75 kj/kg</p><p>　　由查h-s圖p=0.99MPa，v=0.26m3/kg</p><p><b>　　速度系數(shù)=0.97</b></p><p>　　靜葉損失Δhn=（1-2）Δhn=（1-0.972）*72.25</p><p>　　=4.27kj/kg

56、 </p><p>　?。?）噴嘴出口速度ct，c：</p><p>　　ct=380.13m/s</p><p>　　c=×ct=0.97×380.13=368.73 m/s</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　取dm=1

57、.14m</b></p><p>　　μ= 3.14×1.14×3000/60=179.10 m/s</p><p>　　噴嘴型號HQ-2型，取11</p><p><b>　　進(jìn)氣度e=0.45</b></p><p>　　∴L==0.0252m</p><p>

58、　?。?）動葉入口速度三角形（附圖1）</p><p><b>　　w==</b></p><p><b>　　=198.4m/s</b></p><p>　　=arcsin=arcsin=20.77°</p><p><b>　?。?）動葉焓降</b></p&

59、gt;<p>　　Δh=Δh-Δh=85-72.25=12.75kJ/kg</p><p>　?。?）動葉出口速度，</p><p>　　w===254.68m/s</p><p>　　由和查教材P23圖1-18</p><p>　　w=w=0.93*254.68=236.83m/s</p><p>　　

60、（8）取=-3=20.77-3=17.77°</p><p>　　繪動葉出口速度三角形（附圖1）</p><p><b>　　C=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=85.9m/s</b></p><p&

61、gt;　　=arcSin=arcSin=57.3°</p><p><b>　?。?）動葉損失</b></p><p>　　=（1-）=（1-0.97）=1.92kj/kg</p><p><b>　?。?0）余速損失</b></p><p>　　===3.69kJ/kg</p>

62、;<p>　?。?1）h2t=2994.75+1.92-5.71-0.15×85=2978.21</p><p>　　查h-s圖P2=0.9Mp v=0.28m3/kg </p><p><b>　　(12)動葉葉高</b></p><p>　　L= 由教材p1-12圖查得</p>

63、<p><b>　　=0.92</b></p><p><b>　　L==0.026m</b></p><p><b>　　取L=26mm</b></p><p>　?。?3）輪周有效焓降與輪周效率</p><p><b>　　---</b>&

64、lt;/p><p>　　=85-4.27-1.92-3.69=75.12 kj/kg</p><p><b>　　===0.88</b></p><p><b>　?。?4）葉高損失</b></p><p>　　各列葉柵平均高度：L===25.6mm</p><p>　　壓力級均

65、為單列級，a取1.2.</p><p><b>　　kJ/kg</b></p><p>　　(15)扇形損失 </p><p><b>　?。?6）摩擦損失</b></p><p>　　Δh=30.4/10.67=2.85kJ/kg</p><p>　　(17) 級

66、有效焓降和級內(nèi)效率</p><p>　　=75.12-3.5-0.03-2.85=68.74kj/kg</p><p>　　η=68.74/85=0.81</p><p><b>　?。?8）級內(nèi)效率</b></p><p>　　Ni=G×Δh=10.77×68.74=740.33kw</p&g

67、t;<p><b>　　最末計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　Δh=68.74kj/kg</p><p><b>　　η=0.81</b></p><p>　　Ni=733.46kw</p><p>　　八、將以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)繪制成表如下：</p><p>

68、<b>　　相對內(nèi)效率校對</b></p><p>　　誤差：=(0.7254-0.75)/0.75*100%=-3.28%<5% </p><p><b>　　功率校核：</b></p><p>　　軸端功率Pax=3784.6×0.98=3708.9kw</p><p>　　電功

69、率Pel=3709×0.96=3560kw</p><p>　　誤差=（3784.6-3750）/3750=0.9%<1%于是 符合要求</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過兩周的汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)，使我對汽輪機(jī)原理有了更進(jìn)一步的了解和融會貫通，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)汽輪機(jī)知識，并學(xué)會了運(yùn)用這些知識來進(jìn)行

70、汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)、計(jì)算，掌握了熱力過程性的繪制過程，汽輪機(jī)通流尺寸的確定方法。而且通過繪制汽輪機(jī)通流部分圖，對通流部分的結(jié)構(gòu)和各零件的作用原理有了更清楚的認(rèn)識，在腦子里形成了一個(gè)比較完整的圖像。在此次課程設(shè)計(jì)中還使自己的獨(dú)立思考能力和作圖能力得到了很好的鍛煉，學(xué)到了許多新東西和一些技巧，收獲很大。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1