汽轮机原理课程设计-12MW凝汽式汽轮机热力设计.doc
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1、一、题目 12MW凝汽式汽轮机热力设计二、目的与意义汽轮机原理课程设计是培养学生综合运用所学的汽轮机知识,训练学生的实际应用能力、理论和实践相结合能力的一个重要环节。通过该课程设计的训练,学生应该能够全面掌握汽轮机的热力设计方法、汽轮机基本结构和零部件组成,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,达到理论和实际相结合的目的。重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。 三、要求(包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等) 主要技术参数:额定功率:12MW ; 设计功率:10.5MW ;新汽压力:3.43MPa ; 新汽温度:435 ;排汽压力:0.0060MPa ; 冷却
2、水温:20 ; 给水温度:160 ; 机组转速:3000r/min ;主要内容:1、确定汽轮机型式及配汽方式2、拟定热力过程及原则性热力系统,进行汽耗量与热经济性的初步计算3、确定调节级形式、比焓降、叶型及尺寸等4、确定压力级级数,进行比焓降分配5、各级详细热力计算,确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实际热力过程曲线6、整机校核,汇总计算表格要求:1、严格遵守作息时间,在规定地点认真完成设计;设计共计二周。2、按照统一格式要求,完成设计说明书一份,要求过程完整,数据准确。3、完成通流部分纵剖面图一张(一号图)4、计算结果以表格汇总四、工作内容、进度安排 1、通流部分热力设计计
3、算(9天)(1) 熟悉主要参数及设计内容、过程等(2) 熟悉机组型式,选择配汽方式(3) 蒸汽流量的估算(4) 原则性热力系统、整机热力过程拟定及热经济性的初步计算(5) 调节级选型及详细热力计算(6) 压力级级数的确定及焓降分配(7) 压力级的详细热力计算(8) 整机的效率、功率校核2、结构设计(1天)进行通流部分和进出口结构的设计3、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张(一号图)(2天)4、编写课程设计说明书(2天)五、主要参考文献汽轮机课程设计参考资料.冯慧雯 .水利电力出版社.1992 汽轮机原理(第一版).康松、杨建明编.中国电力出版社.2000.9 汽轮机原理(第一版).康松、申士一、庞
4、立云、庄贺庆合编.水利电力出版社.1992.6 300MW火力发电机组丛书汽轮机设备及系统(第一版).吴季兰主编.中国电力出版社.1998.8指导教师下达时间 2017 年7月 18 日指导教师签字:_审核意见系(教研室)主任(签字) 目 录 第一章 12MW凝汽式汽轮机设计任务书11.1 设计题目 : 10.5MW凝汽式汽轮机热力设计11.2 设计任务及内容11.3 设计原始资料11.4 设计要求1第二章 多级汽轮机热力计算22.1 近似热力过程曲线的拟定22.2 汽轮机总进汽量的初步估算42.3 回热系统的热平衡初步计算42.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算82.5 计算汽轮
5、机装置的热经济性9第三章 通流部分选型及热力计算133.1 通流部分选型13第四章 压力级的计算.164.1各级平均直径的确定:164.2级数的确定及比焓降的分配:174.3 各级的热力计算18 4.4第一压力级的热力计算.24第五章 整机校核及计算结果的汇总305.1 整机校核305.2级内功率校核:305.3 压力级计算结果汇总31参考文献36第一章 12MW凝汽式汽轮机设计任务书1.1 设计题目 : 10.5MW凝汽式汽轮机热力设计1.2 设计任务及内容根据给定条件完成汽轮机各级尺寸的确定及级效率和内功率的计算。在保证运行安全的基础上,力求达到结构紧凑、系统简单、布置合理、使用经济性高。
6、汽轮机设计的主要内容:1.确定汽轮机型式及配汽方式;2.拟定热力过程及原则性热力系统,进行汽耗量于热经济性的初步计算;3.确定调节级型式、比焓降、叶型及尺寸等;4.确定压力级级数,进行比焓降分配;5.各级详细热力计算,确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实际热力过程曲线;6.整机校核,汇总计算表格。1.3 设计原始资料额定功率:12MW 设计功率:10.5MW新汽压力:3.43MPa 新汽温度:435 排汽压力:0.0060MPa 冷却水温:20 给水温度:160回热抽汽级数:4机组转速:3000r/min 1.4 设计要求1.严格遵守作息时间,在规定地点认真完成设计,设计共计
7、两周;2.完成设计说明书一份,要求过程完整,数据准确;3.完成通流部分纵剖面图一张(A1图)4.计算结果以表格汇总。第二章 多级汽轮机热力计算2.1 近似热力过程曲线的拟定一、进排汽机构及连接管道的各项损失蒸汽流过各阀门及连接管道时,会产生节流损失和压力损失。表2-1列出了这些损失通常选取范围。表2-1 汽轮机各阀门及连接管道中节流损失和压力估取范围损 失 名 称 符 号估 算 范 围主汽管和调节阀节流损失P=(0.030.05)排汽管中压力损失P=(0.020.06)回热抽汽管中压力损失P=(0.040.08)(htmac) t0P0htmacP0himac0Pc0shP0PcPc图2-1
8、进排汽机构损失的热力过程曲线二、汽轮机近似热力过程曲线的拟定 根据经验,对一般非中间再热凝汽式汽轮机可近似地按图2-2所示方法拟定近似热力过程曲线。 由已知的新汽参数p0、t0,可得汽轮机进汽状态点0,并查得初比焓h0=3310KJ/kg。由前所得,设进汽机构的节流损失P0=0.04P0,得到调节级前压力P0= P0 - P0=3.3MPa,并确定调节级前蒸汽状态点1。过1点作等比熵线向下交于Px线于2点,查得h2t=2145KJ/kg,整机的理想比焓降=33102145 = 1165KJ/kg。由上估计进汽量后得到的相对内效率ri=84%,有效比焓降htmac=(htmac)ri=978.6
9、KJ/kg,排汽比焓hz=h0 htmac= 3310-978.6 = 2331.4 KJ/kg ,在h-s图上得排汽点Z。用直线连接1、Z两点,在中间点处沿等压线下移25 KJ/kg得3点,用光滑连接1、3、Z点,得该机设计工况下的近似热力过程曲线,如图2-2所示 3.43Mpa3.3Mpa435h0=3310kJ/kg1165kJ/kgz3312h2t=2145kJ/ kg kg kgkkkg kg kg kgkg kg kg kg kg25kJ/kg978.6kJ/kg0.007Mpahz=2331.47kJ/kg图2-2 17MW凝汽式汽轮机近似热力过程曲线2.2 汽轮机总进汽量的初步
10、估算一般凝汽式汽轮机的总蒸汽流量可由下式估算: t/h式中 汽轮机的设计功率, KW ; 通流部分的理想比焓降,KJ/kg ; 汽轮机通流部分相对内效率的初步估算值 ; 机组的发电机效率 ; 机组的机械效率 ;D 考虑阀杆漏气和前轴封漏汽及保证在处参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽余量,通常取D/D0=3%左右,t/hm 考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数,它与回热级数、给水温度、汽轮机容量及参数有关,通常取m=1.081.25,设m=1.13 D =0t/h =0.99 =0.97则D0=3.6105001.13/(978.60.990.97)=45.5 t/h蒸汽量D包括前轴封漏汽量
11、Dl=1.000t/h 调节抽汽式汽轮机通流部分设计式,要考虑到调节抽汽工况及纯凝汽工况。般高压部分的进汽量及几何尺寸以调节抽汽工况作为设计工况进行计算,低压部分的进汽量及几何下以纯凝汽工况作为设计工况进行计算。2.3 回热系统的热平衡初步计算汽轮机进汽量估算及汽轮机近似热力过程曲线拟定以后,就可进行回热系统的热平衡计算。一、回热抽汽压力的确定1. 除氧器的工作压力给水温度和回热级数确定之后,应根据机组的初参数和容量确定除氧器的工作压力。除氧器的工作压力与除氧效果关系不大,一般根据技术经济比较和实用条件来确定。通常在中低参数机组中采用大气式除氧器。大气式除氧器的工作压力一般选择略高于大气压力即
12、0.118MP。2. 抽汽管中压力损失 在进行热力设计时,要求不超过抽汽压力的10%,通常取=(0.040.08),级间抽汽时取较大值,高中压排汽时取较小值。 3. 表面式加热器出口传热端差t由于金属表面的传热阻力,表面式加热器的给水出口水温与回热抽汽在加热器中凝结的饱和水温间存在温差t=-称为加热器的出口端差,又称上端差,经济上合理的端差需通过综合的技术比较确定。一般无蒸汽冷却段的加热器取t=364. 回热抽汽压力的确定在确定了给水温度、回热抽汽级数、上端差t和抽汽管道压损等参数后,可以根据除氧器的工作压力,确定除氧器前的低压加热器数和除氧器后的高压加热器数,同时确定各级加热器的比焓升或温升
13、。这样,各级加热器的给水出口水温也就确定了。根据上端差t可确定各级加热器内的疏水温度,即=+t。从水和水蒸气热力性质图表中可查得所对应的饱和蒸汽压力-个加热器的工作压力。考虑回热抽汽管中的压力损失,可求出汽轮机得抽汽压力,即=+。在汽轮机近似热力过程曲线中分别找出个抽汽点得比焓值,并将上述参数列成表格如下:表2-2 18MW凝汽式汽轮机即热汽水参数加热器号抽汽压力(MPa)抽汽比焓(KJ/kg)抽汽管压损(%)加热器工作压力(MPa)饱和水温度饱和水比焓(KJ/kg)出口端差t给水出口水温给水出口比焓(KJ/kg)Hl0.7612965.380.7003165697.385160675.6H2
14、0.312286580.2875132.12555.455127.12534.1Hd0.1412695.1170.1177104.25437.020104.25437.02H30.0892634.780.081993.15394.5390.15377.6二、 各级加热器回热抽汽量计算1. 高压加热器 其给水量为Dfw=D0-Dl+Dl1+Dej=45.5-0.6+0.42+0.3=45.62t/h式中 Dl 高压端轴封漏汽量, 0.6t/h; Dl1 漏入 高压加热器的轴封漏气量,0.42 t/h Dej 射汽漏汽器耗汽量, 0.3 t/h该级回热抽汽量为:=2.9t/h2.高压加热器 其热平
15、衡图见2-11先不考虑漏入高压加热器的那部分轴封漏汽量以及上级加热器的疏水量,则该级加热器的计算抽汽量为 = 2.0t/h考虑上级加热器疏水流入高压加热器并放热可使本级抽汽量减少的相当量为 = 0.18t/h考虑前轴封一部分漏汽量漏入本级加热器并放热可使本级回热抽汽量减少的相当量为 Dt=0.47t/h轴封漏汽比焓值,相当于调节级后汽室中蒸汽比焓,=3098.1kj/kg。本级高压加热器实际所需回热抽汽量为 De2=1.9-0.18-0.47=1.35t/h3.(除氧器) 除氧器为混合式加热器。 分别列出除氧器的热平衡方程是与质量平衡式:代入数据解得: 抽汽量除氧器 =0.95t/h 凝结水量
16、 = 40t/h4. 低压加热器 Pc=Pz=0.006MPa Pc=0.0058MPa 凝结水饱和温度Tc=35.6 比焓值hc=148.87 0.3*2302.7/38.862=17.8 tej=3 Tw1=35.6+3=38.6 比焓值148.87 抽气量 De3=40*(377.6-148.87)/(2634.7-394.5)*0.98=4.17h/h2.4 流经汽轮机各级机组的蒸汽两级及其内功率计算调节级: 45.5t/h Pi0=45.5*(3310-2098.1)/3.6=2678第一级组:D1=45.5-0.6=44.9 t/hPi1=D1(hl-he1)/3.6=44.9(3
17、098.12965.3)/3.6=1656kw第二级组:D2=D1-Del=44.9-2.9=42 t/hPi2=D2(he1-he2)/3.6=42(2965.3-2865)/3.6=1170 kw第三级组:D3=D2-De2=42-1.35=40.65t/hPi3=D3(he2-hed)/3.6=40.65(2865-2695.1)/3.6 =1918 kw第四级组:D4=D3-Ded=40.65-0.95=39.7t/hPi4=D4(hed-he3)/3.6=39.7(2695.1-2634.7)/3.6=666 kw第五级组:D5=D4-De3=39.7-4.17=35.53t/h P
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- 汽轮机 原理 课程设计 12 MW 凝汽式 热力 设计