课程设计任务书--某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算

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1、电气工程学院课程设计任务书课题名称：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算专业、班级：　　指导教师：　2011年7月7日至2011年7月15日共2周　　　　　　　　　　-22-一、概述汽轮机作为电厂运行的重要设备之一，是能量从热能转变的机械能的部件，它的效率乃至正常工作也决定的电厂的效益；它的工作效率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定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，

2、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。汽轮机在变工况在工作时，沿流通部分各级的蒸汽流量、喷嘴冬夜前后的气温、气压即湿度将偏离设计值，使零部件的受力情况、轴向推力、效率、出力发生变化。此外，汽轮机在启停或负荷剧烈变动时，可能在零部件中产生很大的热应力，引起金属材料疲劳损坏，影响机组的安全可靠和经济运行。由于变工况热力计算能获得各级的状态参数、理想比焓降、反动度、效率、出力等较为详尽的数据，这

3、就为强度分析、推力计算以及了解效率及出力变化提供了科学的参考依据。因此，变工况热力核算常成为了解机组运行情况、预测设备系统改进所产生的效果，乃至分析事故原因的重要手段。汽轮机热力核算有很多种方法：1、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。2、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。-22-顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算；倒序算法则以给定的级后状态为起点，由后向前计算。混合算法中，每级都包含若干轮先是顺序的混合计算，只有

4、当倒序与顺序的计算结果相符时，级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。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。原始数据：流量G=33.6kg/s，喷嘴平均直径dn=2.004m，动叶平均直径db=2.0m，级前压力p0=0.0134Mpa，级前干度x0=0.903，喷嘴圆周速度u1=314.6m/s，动叶圆周速度u2=314m/s，反动度Ωm=0.574，级前余速动能，喷嘴速度系数φ=0.97，喷嘴出汽角α1=18°20’，喷嘴高度ln=0.665m，喷嘴出口截面积An=1.321m2；级后压力p2=0.0046Mp

5、a，级后干度x2=0.866，动叶出口截面积Ab=2.275m2，动叶出汽角β2=32°54’。变工况条件：G1=40.32kg/s，p21=p2=0.0046Mpa，h21=2311kJ/kg。二、设计工况下的热力核算2-1、喷嘴叶栅热力计算根据已知条件：级前压力=0.0134MPa，级前干度=0.903查水蒸汽性质计算软件得：=2363.56kJ/kg=7.3363kJ/(kg•℃),=10.060265m3/kg,同理，由P2=0.0046Mpa,级后干度X2=0.866查得：-22-=7.356kJ/(kg•℃)=2232.95kJ/kg=26.4070899m3/kg假定

6、蒸汽在本级的过程为等熵过程,=0.0046Mpa，=7.3363kJ/(kg•℃)查得：=2226.97kJ/kg,=26.3318655m3/kg从而得整个末级的理想比焓降：由已知级前余速动能:从而得末级的理想滞止比焓降:由已知反动度:喷嘴前的滞止参数为:喷嘴理想焓降喷嘴出口理论流动速度：喷嘴出口实际流动速度：动叶前滞止焓：-22-喷嘴损失：由=7.3363kJ/(kg•℃)查得：=0.01453864Mpa，=9.35155m3/kg，=0.9062喷嘴截面形状计算：经验系数:临界压比：对于过热蒸汽喷嘴后的参数：，=0.8879喷嘴前后压比：所以蒸汽在喷嘴中的流动状态为亚音速流

7、动，所以为渐缩喷嘴且喷嘴出口压力等于p1喷嘴出口理论流动速度：喷嘴出口实际流动速度：m/s动叶理想比焓降由h1、p1查得，s1=7.348kJ/(kg•℃)，v1=14.333459m3/kg，x1=0.8894从而：-22-从而求得隔板漏汽量：隔板漏汽损失：kJ/kg2-2、动叶栅热力计算由于为亚音速流动，所以喷嘴出口汽流出口角=喷嘴出汽角α1=18020′，且由已知圆周速度u=314m/s，喷嘴出口实际速度c1=344.03m/s做出动叶的出口三角形：c2α1β1