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1、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
2、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,喷嘴平均直径二.=2.004m,动叶平均直径匕=2.0m,级前 压力岂=0.0134Mpa，级前干度；=0.90
3、3，喷嘴圆周速度二:=314.6m/s，动叶圆 周速度r =314m/s，反动度：,=0.574,级前余速动能二:：=11.05kJ/kg，喷嘴速 度系数0=0.97，喷嘴出汽角山=18 20，喷嘴高度；-=0.665m，喷嘴出口截面 积毘=1.321匕；级后压力匕=0.0046Mpa，级后干度，=0.866，动叶出口截面 积一込=2.275匕：，动叶出汽角二=32：54。变工况条件：、=40.32kg/s,匕：=0.0046Mpa,二二=2311 kJ/kg。四、课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称日期、周次1发放设计任务，交待设计要求，说明收资方向和方式。学 生收资。7月6日，19周2介
4、绍汽轮机变工况的意义和方法，学生开始阅读指定的参 考文献，做读书笔记。7月7日，19周3介绍50MW汽轮机的结构特点和系统特点，学生开始进行该 型汽轮机最末级设计工况下的热力计算。7月8日,19周4设计工况下的热力计算7月9日，19周5变工况的热力核算准备7月 10 日，19 周6介绍倒序法变工况核算的方法和步骤，学生开始进行该型 汽轮机最末级变动工况下的热力核算。7月 13 日,20周7进行该型汽轮机最末级变动工况下的热力核算。7月 14 日,20周8汽轮机最末级变动工况下的热力核算。教师到场辅导，了 解设计文本的格式规范。7月 15 日，20周9按规范完成文本的打印或誊写工作。7月16日,
5、20周10提交文本，小型答辩。7月17日，20周五、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POP： =0.0134，级前干度-:-:所以喷嘴的形状是渐缩喷嘴。5.2.2 喷嘴出口的速度三角形分析图 2 动叶进出口速度三角形已知二：=314.6m/s,喷嘴出汽角:=18:20喷嘴出口的理想速度：J ：=-.二二4 肚 二门亍 m/s =354.7317 m/s喷嘴出口绝对速度：二：=二：=0.97 =354.7317 m/s =344.0898m/s喷嘴出口的相对速度：V344.089S2 -F 314.62 - 2 X 344.08
6、98 X 314.6 X cos 1820r m/s=108.8976 m/s动叶进口汽流方向角：.344BO890XELn 18=20o=836610S.B9765.2.3 动叶出口的速度三角形分析已知二：=314m/s，动叶出汽角3.=32：54动叶出口的理想速度： ：=-m/s = 425.9229m/s动叶出口相对速度： =；匕=0.95 ：425.9229 m/s =404.6267m/s动叶出口绝对速度：=m/sIDS .8976=221.2842 m/s则蒸汽在动叶中的滞止理想比焓降：二】匕=二七- =(84.7758+三子)kJ/kg =90.7051 kJ/kg由反动度二查课
7、本图2-16得动叶速度系数=0.95，可以得到动叶损失:匚七=(1：)二七=(E：90.7051kJ/kg =8.8437 kJ/kg2 点的参数：已知匕：=匚+匚七=(2231.1611 +8.8437)kJ/kg=2240.0048 kJ/kg，匕=0.0046MPa,由软件查得：二=0.8686, =7.3785 kJ/(kg C)，匸=26.4942 2/kg，而已知中给出门=0.866与得出的接近，说明计算较为准确。5.2.4 动叶的截面形状分析等熵指数：久：=1.035+0.1 二=1.035+0.1 :C .3394+0.363 6= 1.1229动叶的临界压比：二二=0.579
8、91CS.B976动叶前后压力比：1p2 0.0046px* 0.00949738=0.4843 1*点参数：二= (2316.2441+壬子)kJ/kg =2322.1734 kJ/kg，又知3.3-=7.3495 kJ/ (kg - C)，由软件查得 1*的参数比=0.00949738 MPa，:匚0.8914，v. = 13.7284056 2/kg动叶的临界速度：注汀汀：汀m/s=371.3766 m/s动叶的临界压力：宀：.=6二比=0.00949738 ：0.5800 MPa =0.00550848?动叶中临界压力对应的临界焓值：一=二-学=(2322.1734-千子)kJ/kg=
9、2253.2131 kJ/kg 由软件查得：匕=22.4205川/kg, ：=0.8713,，：=7.3495kJ/(kg )所以动叶的形状是先缩后放即缩放型动叶，具有斜切部分，汽流在斜切部分的偏转角：朮：一=(寸冃朮工=(考 步)朮汀士 =.5572匚=曲二 EEZ:=33.86-32.9=0.96:即在设计工况下汽流在动叶斜切部分的偏转角为0.96：5.3 级内各项损失计算理想能量：二=二二-=二=(S_ - 1 kJ/kg=?左f Lw余速损失：二-：亠三 二 = 亠 -kJ/kg =24.4833 kJ/kg叶高损失：由于查时没有考虑端部损失，则叶高损失要单独计算而不能混 入动叶损失中
10、,则(Ah：-Shn-Shb-Ahc2)=三 (147.6931-3.7184-8.8437-24.4833) kJ/kg =0.2644 kJ/kg其中：a=1.6时，扇形损失二飞已计入叶高损失中，不必单独计算；七由课本表2-3查得喷嘴高度大于150mm时，顶部盖度二-=3mm，端部盖度二：=1.5mm，=0.665m+3mm+1.5mm=669.5mm。轮周损失：二一.=二一：一三：.一三匕-二二-二.=(147.6931-3.7184-8.8437-24.4833-0.2644)kJ/kg =110.3833 kJ/kg叶轮摩擦损失：二士=kJ/kg =0.1681 kJ/kg部分进气损
11、失：全周进汽时没有部分进气损失，即二:.=0漏 气 损 失 ： 本 设 计 只 计 算 叶 顶 漏 汽 损 失二一-=己:：=1.72忙二=1.72 丁二; 147.6931 kJ/kg = 0.0632kJ/kg湿汽损失：二:：=(1-S)二一：=(1-)二:=(1丁八： 110.3833 kJ/kg = 12.6058kJ/kg其中：_：=_：二-匸丄一上:一 乂： - 乂：一 _:二-二二=(147.6931-3.7184-8.8437-24.4833-0.2644-0) kJ/kg=110.3833 kJ/kg有效焓降：_1/.= _L /. 1 二:一U 二匕一 _：/. 1 _：/.厶二-厶二.
