【導讀】供熱系統(tǒng)、廠內循環(huán)水系統(tǒng)等。和葉型選取，效率假定并驗證等一系列過程；繪制原則性熱力系統(tǒng)圖和汽輪機主要部件圖。汽壓力或循環(huán)水溫度、回熱加熱級數及給水溫度、供熱汽輪機的供汽壓力等。分析并選擇汽輪機的型式、配汽機構型式、通流部分形狀及有關參數。根據需要修正熱力計算結果。按照給定的設計條件,確定流通部分的幾何參數，力求獲得較高的相對內效率。汽輪機課程設計而言其任務通常是指各級幾何尺寸的確定及級效率和內功率的計算。修，并保證在所有的允許工況下具有較高的可靠性。每個學生應在規(guī)定時間內，獨立完成所選題目。運用流體力學、工程熱力學相關知。識，設計出相應汽輪機。及數據，最后用公式驗證，完成汽輪機設計，并且提交程序說明書。[2]康松、楊建明、胥建群.汽輪機原理[A].中國電力出版社，20xx.機效率，設計符合工業(yè)生產的雙抽機組，并繪制了詳細的熱力過程線及通流部分結構圖。

　　

【正文】 汽輪機的設計功率， kW 21 (Δht mac)39。 —— 汽輪機通流部分的理想比焓降， ηri —— 汽輪機通流部分相對內效率之初估值； ηg —— 機組的發(fā)電機效率； ηm —— 機組的機械效率； m —— 回熱系數 （ 1） 第一背壓進汽量 D1 和總功率 P1 由第二章原則性熱力計算得出的結果知道： 進汽量 D1=△ D=，無回熱抽汽，即 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） 第二背壓進汽量 D2 和總功率 P2 由第二章得出的結果知道： 進汽量 D2== （ t/h） 在第二章原則性熱力計算中已知本段有三級回熱抽汽，其中第二高壓加熱器和除氧器共用一個抽汽口，即回熱系數 m2=（ ） = 需要特別指明，回熱系數 m2 僅僅 是以本段背壓進汽總量來計算的，故超出了 的極限也屬正常， m3 亦然，若以三段總進汽量來算， 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） 第三凝汽進汽量 D3 和總功率 P3 由第二章得出的結果知道： 進汽量 D3= = （ t/h） 在第二章原則性熱力計算中已知本段有兩級回熱抽汽，則回熱系數 m3=（ ） = 需要特別指明，回熱系數 m3 僅僅是以本段背壓進汽總量來計算的，故超出了 的極限也屬正常，若以三段總進汽量來算， m3 將為 ，由于那種計算方法復雜，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） 調節(jié)級的詳細熱力計算 (1)確定調節(jié)級進汽量 Dg Dg=DoΔD= ／ h (2)確定速比 Xa 和理想比焓降 Δht 取 Xa=， 取調節(jié)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 =， Δht=Ca2/2=， Δht在 70~125kJ/kg 范圍內。 (3)平均反動度 Ωm的選取：取 Ωm=6% (4)計算嘴理想比焓降 Δhn Δhn=(1Ωm) Δht = kJ/kg (5)計算噴嘴前后壓比ε n 根據 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。判斷流動狀態(tài)，選擇噴嘴葉型和噴嘴出口角α 1。 (參見噴嘴葉型表 ) 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)計算噴嘴出口汽流速度 C1 nt hC ??? 21 =取φ = ， C1=φ C1t = m/s (7)計算噴嘴損 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，取μ n= (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δ hl 和部分進汽損失 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 （ ） 鼓風損失系數ξ w=Be 1/e (1eec/2) Xa3 ，取 Be=， ec= 斥汽損失系數ξ s=Ce 1/e Sn/dn Xa，取 Ce=， Sn=4 (噴嘴組數 ) ， dn=dm=1100mm 令 y=δ hl+δ he 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 = 24 (10)確定噴嘴高度 ln ln= An/ (eπ dm sin(α 1)) =25 mm。 (11)動葉高度 蓋度Δ = mm lb=ln+Δ = (12)選取蓋度Δ 對于本機組來說 調節(jié)級： Δ= 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)] = 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=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 =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 =， ψ 由 Ωm 和 w2t 查 ψ 圖得到 (ψ=) (18)計算動葉損失 δhb δhb=(1ψ2) Δhb 0 = 25 (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 = (20)確定動葉出口面積 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 TP2A 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 suw2uwC β????? ＝ α2=tan1(w2 sin(β2)/(w2 cos(β2)u))=176。 (23)計算余速損失 δhc2 δhc2= =(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 = kJ/kg 對于調節(jié)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% = %1% (28)計算葉高損失 δhl δhl=a/l Δhu39。 = kJ/kg，式中取系數 a=，已包括扇形損失 26 (29)計算輪周有效比焓降 Δhu Δhu=Δhu39。δhl = (30)計算輪周效率 ηu ηu=Δhu/Eo = % (31)計算葉輪摩擦損失 δhf δhf=ΔPf/G = 其中 ΔPf=K1 (u/100)3 dm2/v2 = ，取 K1= (32)計算部分進汽損失 δhe δhe=δhw+δhs = 鼓風損失 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)計算級效率和級內功率 級的有效比焓降 Δhi=Δhuδhfδhe = 級效率 ηi=Δhi/Eo = % 級內功率 Pis=G Δhi = kW (34)確定級后參數 級后壓力 P2 和比焓 h2 由焓熵圖查出。 P2 = h2 = kJ/kg 本機組采用整段轉子，整段轉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的隔板體通用。 (1)第一壓 力級平均直徑 dmI 的確定 這里給定 dmI=840mm 首先選取 Xa I=， Ωm=， α1=11176。， 計算 ΔhtI、 ΔhnI 和 h1t ， ΔhtI=Ca2/2= (π dm n/60/Xa)2 = ΔhnI=(1Ωm) ΔhtI = 查焓熵圖求 V1t = 第一壓力級噴嘴流量為調節(jié)級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 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)末級平均直徑的確定 給定 dm z=1210mm (3)確定壓力級平均直徑的變化 根據《汽輪機原理》所描述的蒸汽通道形狀，確定壓力級平均直徑的變化規(guī)律，通常采用作圖法。在縱坐標上任取長度為 a 的線段 BD(一般 a=25cm)，用以表示第一壓力級至末級動葉中心之軸向距 離。在 BD 兩端分別按比例畫出第一壓力級與末級的平均直徑值。根據選擇的通道形狀，用光滑曲線將 A、 C 兩點連接起來。 AC 曲線即為壓力級各級直徑的變化規(guī)律。 (4)壓力級的平均直徑 dm(平均 ) 將 BD 線等分為 m 等分，取 3……m 1 點。為了減小誤差，建議 6。從圖中量出割斷長度，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。 (見圖 3) 圖 壓力級平均直徑變化曲線圖 28 (5)壓力級的平均比焓降 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)壓力級級數的確定 Z Z=(1+α) Δht p/ Δht(平均 )= 式中 Δht(p) = ， α為重熱系數，本機 α= ，將 Z 取整。 取整后 Z=19。 (7)各級平均直徑的求取 求取壓力級級數后，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，求出各級的平均直徑。如表 1 所示。 (8)各級比焓降分配 根據求出的各級平均直徑，選取相應的速比，求出各級的理想比焓降 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)各級比焓降的修正 在擬定的熱力過程線上逐級作出各級理想比焓降 Δht，計算 Δh。 Δh=(1+α) Δht(p)ΣΔht = 把 Δh分配給 各 級 得 。 (10)最后 按照各級的 dm和 Δht求出相應的各級速比 Xa。末級的計算，待末二級詳算后，根據末二級后的壓力與排汽壓力來確定 Δhtz和 Xaz。 第一壓力級的詳細熱力計算 (1)由上一級的計算結果，已知本級的 Po = ， ho = ， Po0 = ， ho0 = ， δhco = 0， 由壓力級比焓降分配，已知本級的 Δht = kJ/kg， Δht 0 = MPa， dm = ，Xa = ， Go = 。 29 (2)選取平均反動度 估取平均反動度 Ωm = ，待級熱力計算后再校核根部反動度。 (3)計算噴嘴的理想比焓降 Δhn Δhn=(1Ωm) Δht = (4)計算噴嘴的滯止理想比焓降 Δhn 0 Δhn 0=Δhn+δhco = (5)計算噴嘴的出口汽流理想速度 C1t 01 *2 hnC t ?? =(6)計算噴嘴出口汽流實際速度 C1 C1=φ C1t = ，這里取 φ= (7)計算噴嘴損失 δhn δhn=(1φ2) Δhn 0 = (8)計算圓周速度 u u=π dm n/60 = (9)計算級