【導(dǎo)讀】供熱系統(tǒng)、廠內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)等。和葉型選取，效率假定并驗(yàn)證等一系列過(guò)程；繪制原則性熱力系統(tǒng)圖和汽輪機(jī)主要部件圖。汽壓力或循環(huán)水溫度、回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)及給水溫度、供熱汽輪機(jī)的供汽壓力等。分析并選擇汽輪機(jī)的型式、配汽機(jī)構(gòu)型式、通流部分形狀及有關(guān)參數(shù)。根據(jù)需要修正熱力計(jì)算結(jié)果。按照給定的設(shè)計(jì)條件,確定流通部分的幾何參數(shù)，力求獲得較高的相對(duì)內(nèi)效率。汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)而言其任務(wù)通常是指各級(jí)幾何尺寸的確定及級(jí)效率和內(nèi)功率的計(jì)算。修，并保證在所有的允許工況下具有較高的可靠性。每個(gè)學(xué)生應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成所選題目。運(yùn)用流體力學(xué)、工程熱力學(xué)相關(guān)知。識(shí)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)汽輪機(jī)。及數(shù)據(jù)，最后用公式驗(yàn)證，完成汽輪機(jī)設(shè)計(jì)，并且提交程序說(shuō)明書(shū)。[2]康松、楊建明、胥建群.汽輪機(jī)原理[A].中國(guó)電力出版社，20xx.機(jī)效率，設(shè)計(jì)符合工業(yè)生產(chǎn)的雙抽機(jī)組，并繪制了詳細(xì)的熱力過(guò)程線及通流部分結(jié)構(gòu)圖。

　　

【正文】 汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)功率， kW 21 (Δht mac)39。 —— 汽輪機(jī)通流部分的理想比焓降， ηri —— 汽輪機(jī)通流部分相對(duì)內(nèi)效率之初估值； ηg —— 機(jī)組的發(fā)電機(jī)效率； ηm —— 機(jī)組的機(jī)械效率； m —— 回?zé)嵯禂?shù) （ 1） 第一背壓進(jìn)汽量 D1 和總功率 P1 由第二章原則性熱力計(jì)算得出的結(jié)果知道： 進(jìn)汽量 D1=△ D=，無(wú)回?zé)岢槠?，?m1=1 則總功率 P1 P1=1gmri1 m3600 m a c ) 39。h t △(）D△D（ ?? ??? = 13 6 0 0 9 7 4 0）3 . 84 4 . 3 92（ ? ??? = （ MW） （ 2） 第二背壓進(jìn)汽量 D2 和總功率 P2 由第二章得出的結(jié)果知道： 進(jìn)汽量 D2== （ t/h） 在第二章原則性熱力計(jì)算中已知本段有三級(jí)回?zé)岢槠?，其中第二高壓加熱器和除氧器共用一個(gè)抽汽口，即回?zé)嵯禂?shù) m2=（ ） = 需要特別指明，回?zé)嵯禂?shù) m2 僅僅 是以本段背壓進(jìn)汽總量來(lái)計(jì)算的，故超出了 的極限也屬正常， m3 亦然，若以三段總進(jìn)汽量來(lái)算， m2 和 m3 都將小于 .。 則第二背壓總功率 P2 P2 =2gmri2 m3 6 0 0m a c ) 39。h t △(D ?? ??? = 1 . 4 23 6 0 0 ? ??? = （ MW） 22 （ 3） 第三凝汽進(jìn)汽量 D3 和總功率 P3 由第二章得出的結(jié)果知道： 進(jìn)汽量 D3= = （ t/h） 在第二章原則性熱力計(jì)算中已知本段有兩級(jí)回?zé)岢槠?，則回?zé)嵯禂?shù) m3=（ ） = 需要特別指明，回?zé)嵯禂?shù) m3 僅僅是以本段背壓進(jìn)汽總量來(lái)計(jì)算的，故超出了 的極限也屬正常，若以三段總進(jìn)汽量來(lái)算， m3 將為 ，由于那種計(jì)算方法復(fù)雜，這里不采用該值。 則第三凝汽總功率 P3 P3 =3gmri3 m3 6 0 0m a c ) 39。h t △(D ?? ??? = 1 . 8 73 6 0 0 ? ??? = （ MW） 調(diào)節(jié)級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算 (1)確定調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽量 Dg Dg=DoΔD= ／ h (2)確定速比 Xa 和理想比焓降 Δht 取 Xa=， 取調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑 dm=1100mm ，計(jì)算時(shí)取 dm=dn=db 由 u=π dm n/60= m/s 和 Ca=u/Xa =， Δht=Ca2/2=， Δht在 70~125kJ/kg 范圍內(nèi)。 (3)平均反動(dòng)度 Ωm的選取：取 Ωm=6% (4)計(jì)算嘴理想比焓降 Δhn Δhn=(1Ωm) Δht = kJ/kg (5)計(jì)算噴嘴前后壓比ε n 根據(jù) Po39。、 ho 以及Δ hn 查焓熵圖，得到噴嘴后壓力 P1 和比容 V1t 由ε n=P1/Po39。判斷流動(dòng)狀態(tài)，選擇噴嘴葉型和噴嘴出口角α 1。 (參見(jiàn)噴嘴葉型表 ) 23 P1 = ε n= 噴嘴葉型選?。哼x取部分蘇字葉柵 TC2A 葉型 選取噴嘴出口角α 1=13176。 (6)計(jì)算噴嘴出口汽流速度 C1 nt hC ??? 21 =取φ = ， C1=φ C1t = m/s (7)計(jì)算噴嘴損 失δ hnδ hn=(1φ 2) Δ hn =(8)確定噴嘴出口面積 An An=Gn V1t/(μ n c1t) = = Gn —— 噴嘴流量， kg/s V1t —— 噴嘴出口理想比容， m3/kg μ n —— 噴嘴流量系數(shù)，取μ n= (9)確定部分進(jìn)汽度 e 確定部分進(jìn)汽度的原則是選擇部分進(jìn)汽度 e 和噴嘴高度 ln 的最佳組合，使葉高損失δ hl 和部分進(jìn)汽損失 δ he 之和為最小。 由 An=eπ dm ln sin(α 1) （ ） 得 ln=An/ (eπ dm sin(α 1)) 而δ hl=ξ l Eo=a1/ln Xa^2 Eo ， 取 a1= δ he=ξ e Eo=(ξ w+ξ s) Eo （ ） 鼓風(fēng)損失系數(shù)ξ w=Be 1/e (1eec/2) Xa3 ，取 Be=， ec= 斥汽損失系數(shù)ξ s=Ce 1/e Sn/dn Xa，取 Ce=， Sn=4 (噴嘴組數(shù) ) ， dn=dm=1100mm 令 y=δ hl+δ he 令其一階導(dǎo)數(shù)為零，即求 y 的極值，最終可得到 e ，設(shè)計(jì)時(shí)選取 e 值比計(jì)算值稍大些。 由計(jì)算得 e = 24 (10)確定噴嘴高度 ln ln= An/ (eπ dm sin(α 1)) =25 mm。 (11)動(dòng)葉高度 蓋度Δ = mm lb=ln+Δ = (12)選取蓋度Δ 對(duì)于本機(jī)組來(lái)說(shuō) 調(diào)節(jié)級(jí)： Δ= 壓力級(jí)： Δ= (ln20mm) Δ= (20≤ln40mm) Δ= (ln≥40mm) (13)檢驗(yàn)根部反動(dòng)度 Ωr Ωr=1(1Ωm) db/(dblb) = Ωr在 ─ 范圍內(nèi)。 (14)求動(dòng)葉進(jìn)口汽流相對(duì)速度 w1 和進(jìn)汽角 β1 β1= tan1[c1 sin(α1)/(c1 cos(α1)u)] = w1=C1 sin(α1)/sin(β1)= m/s δhw1=w12/2 = (15)計(jì)算動(dòng)葉前滯止壓力 P10 由 h1=h1t+δhn 和 δhw1 查焓熵圖 h1=P10 = (16)確定動(dòng)葉理想比焓降 Δhb 和動(dòng)葉滯止理想比焓降 Δhb0 Δhb=Ωm Δht =Δhb0=Δhb+δhw1 =(17)計(jì)算動(dòng)葉出口汽流相對(duì)速度 w2 w2t= 0hb*2 Δ = m/s w2=ψ w2t =， ψ 由 Ωm 和 w2t 查 ψ 圖得到 (ψ=) (18)計(jì)算動(dòng)葉損失 δhb δhb=(1ψ2) Δhb 0 = 25 (19)求取 動(dòng)葉后蒸汽壓力 P2 和比容 V2 由 Δhb 和 δhb 查焓熵圖得到 P2 = MPa V2 = (20)確定動(dòng)葉出口面積 Ab Ab=Gb V2/w2 = ，因未考慮葉頂漏汽 ,故 Gb=Gn (21)確定動(dòng)葉出口汽流角 β2 β2=sin1[Ab/(e π db lb)] = 176。 根據(jù) β1 和 β2 和動(dòng)葉葉型表選取動(dòng)葉葉型 動(dòng)葉葉型：選取部分蘇字葉柵 TP2A 葉型 (22)計(jì)算動(dòng)葉出口汽流絕對(duì)速度從 C2 和出汽角 α2 222222 c o suw2uwC β????? ＝ α2=tan1(w2 sin(β2)/(w2 cos(β2)u))=176。 (23)計(jì)算余速損失 δhc2 δhc2= =(24)計(jì)算輪周效率比焓降 Δhu39。 (無(wú)限長(zhǎng)葉片 ) Δhu39。=Δhtoδhnδhbδhc2 =(25)計(jì)算級(jí)消耗的理想能量 Eo Eo=δhco+Δhtμ1 δhc2 = kJ/kg 對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí) Eo=Δhto=Δht (26)計(jì)算輪周效率 ηu39。(無(wú)限長(zhǎng)葉片 ) ηu39。=Δhu39。/Eo =% (27)校核輪周效率 單位質(zhì)量蒸汽對(duì)動(dòng)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(jì)算所得輪周效率應(yīng)相近，其誤差要求 Δηu=|ηu39。ηu|/ηu39。 100% = %1% (28)計(jì)算葉高損失 δhl δhl=a/l Δhu39。 = kJ/kg，式中取系數(shù) a=，已包括扇形損失 26 (29)計(jì)算輪周有效比焓降 Δhu Δhu=Δhu39。δhl = (30)計(jì)算輪周效率 ηu ηu=Δhu/Eo = % (31)計(jì)算葉輪摩擦損失 δhf δhf=ΔPf/G = 其中 ΔPf=K1 (u/100)3 dm2/v2 = ，取 K1= (32)計(jì)算部分進(jìn)汽損失 δhe δhe=δhw+δhs = 鼓風(fēng)損失 δhw=ξw Δht =Be 1/e (1eec/2) Xa3 Δht = kJ/kg 斥汽損失 δhs=ξs Δht =Ce 1/e Sn/dn Xa Δht = (33)計(jì)算級(jí)效率和級(jí)內(nèi)功率 級(jí)的有效比焓降 Δhi=Δhuδhfδhe = 級(jí)效率 ηi=Δhi/Eo = % 級(jí)內(nèi)功率 Pis=G Δhi = kW (34)確定級(jí)后參數(shù) 級(jí)后壓力 P2 和比焓 h2 由焓熵圖查出。 P2 = h2 = kJ/kg 本機(jī)組采用整段轉(zhuǎn)子，整段轉(zhuǎn)子的葉片根部直徑一般采用相同的值。這樣，一方面是加工方便，另一方面可使很多級(jí)的隔板體通用。 (1)第一壓 力級(jí)平均直徑 dmI 的確定 這里給定 dmI=840mm 首先選取 Xa I=， Ωm=， α1=11176。， 計(jì)算 ΔhtI、 ΔhnI 和 h1t ， ΔhtI=Ca2/2= (π dm n/60/Xa)2 = ΔhnI=(1Ωm) ΔhtI = 查焓熵圖求 V1t = 第一壓力級(jí)噴嘴流量為調(diào)節(jié)級(jí)流量減去前軸封漏汽量，即 GnI=GoI=GgΔGl =噴嘴出口汽流速度 C1t It1 hn2C ??? = 27 由連續(xù)性方程有 GnI=μn An C1t/V1t， 其中流量系數(shù) μn取 而 An=e π dmI lnI sin(α1)，其中取 e=1 求出 ln = ， ln 不小于 12─15mm (2)末級(jí)平均直徑的確定 給定 dm z=1210mm (3)確定壓力級(jí)平均直徑的變化 根據(jù)《汽輪機(jī)原理》所描述的蒸汽通道形狀，確定壓力級(jí)平均直徑的變化規(guī)律，通常采用作圖法。在縱坐標(biāo)上任取長(zhǎng)度為 a 的線段 BD(一般 a=25cm)，用以表示第一壓力級(jí)至末級(jí)動(dòng)葉中心之軸向距 離。在 BD 兩端分別按比例畫(huà)出第一壓力級(jí)與末級(jí)的平均直徑值。根據(jù)選擇的通道形狀，用光滑曲線將 A、 C 兩點(diǎn)連接起來(lái)。 AC 曲線即為壓力級(jí)各級(jí)直徑的變化規(guī)律。 (4)壓力級(jí)的平均直徑 dm(平均 ) 將 BD 線等分為 m 等分，取 3……m 1 點(diǎn)。為了減小誤差，建議 6。從圖中量出割斷長(zhǎng)度，求出平均直徑。 Dm(平均 )=(AB+(11)+(22)+……+CD)/(m+1) k ， Dm(平均 )= 995mm 式中的 k 為比例尺。 (見(jiàn)圖 3) 圖 壓力級(jí)平均直徑變化曲線圖 28 (5)壓力級(jí)的平均比焓降 Δht(平均 ) 選取平均速比 Xa(平均 )=， 則 Δht(平均 )= (π dm(平均 ) n/60/Xa(平均 ))2 = kJ/kg (6)壓力級(jí)級(jí)數(shù)的確定 Z Z=(1+α) Δht p/ Δht(平均 )= 式中 Δht(p) = ， α為重?zé)嵯禂?shù)，本機(jī) α= ，將 Z 取整。 取整后 Z=19。 (7)各級(jí)平均直徑的求取 求取壓力級(jí)級(jí)數(shù)后，再將上圖中 BD 線段重新分為 (Z1)等分，在原擬定的平均直徑變化曲線上，求出各級(jí)的平均直徑。如表 1 所示。 (8)各級(jí)比焓降分配 根據(jù)求出的各級(jí)平均直徑，選取相應(yīng)的速比，求出各級(jí)的理想比焓降 Δht Δht= (π dm n/60/Xa)2 為了便于比較和修正 ,一般以表格的方式列出，如表 1 所示。 (9)各級(jí)比焓降的修正 在擬定的熱力過(guò)程線上逐級(jí)作出各級(jí)理想比焓降 Δht，計(jì)算 Δh。 Δh=(1+α) Δht(p)ΣΔht = 把 Δh分配給 各 級(jí) 得 。 (10)最后 按照各級(jí)的 dm和 Δht求出相應(yīng)的各級(jí)速比 Xa。末級(jí)的計(jì)算，待末二級(jí)詳算后，根據(jù)末二級(jí)后的壓力與排汽壓力來(lái)確定 Δhtz和 Xaz。 第一壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算 (1)由上一級(jí)的計(jì)算結(jié)果，已知本級(jí)的 Po = ， ho = ， Po0 = ， ho0 = ， δhco = 0， 由壓力級(jí)比焓降分配，已知本級(jí)的 Δht = kJ/kg， Δht 0 = MPa， dm = ，Xa = ， Go = 。 29 (2)選取平均反動(dòng)度 估取平均反動(dòng)度 Ωm = ，待級(jí)熱力計(jì)算后再校核根部反動(dòng)度。 (3)計(jì)算噴嘴的理想比焓降 Δhn Δhn=(1Ωm) Δht = (4)計(jì)算噴嘴的滯止理想比焓降 Δhn 0 Δhn 0=Δhn+δhco = (5)計(jì)算噴嘴的出口汽流理想速度 C1t 01 *2 hnC t ?? =(6)計(jì)算噴嘴出口汽流實(shí)際速度 C1 C1=φ C1t = ，這里取 φ= (7)計(jì)算噴嘴損失 δhn δhn=(1φ2) Δhn 0 = (8)計(jì)算圓周速度 u u=π dm n/60 = (9)計(jì)算級(jí)