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汽輪機課程設(shè)計任務(wù)書

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汽輪機課程設(shè)計任務(wù)書

課程設(shè)計是學(xué)生對主干專業(yè)課及所學(xué)知識的綜合應(yīng)用,是學(xué)校實現(xiàn)培養(yǎng)目標不可缺少的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。一、教學(xué)目的

1.培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想與方法、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的工作作風,樹立自信心。2.培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。3.培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達能力以及合作工作能力。4.鞏固、深化和擴展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能。二、選題要求

1.課程設(shè)計的選題應(yīng)屬課程范圍,選題應(yīng)能滿足課程教學(xué)目的與要求,能使學(xué)生得到較全面的綜合訓(xùn)練。

2.課程設(shè)計的題目應(yīng)盡可能有實用背景,對模擬性質(zhì)的“題目”不得年年重復(fù)使用。3.課程設(shè)計題目的難度和工作量應(yīng)適應(yīng)學(xué)生的知識和能力狀況,使學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)既工作量飽滿,又經(jīng)過努力能夠完成。

4.課程設(shè)計題目既可由指導(dǎo)教師擬定,也可學(xué)生自擬,經(jīng)系(教研室)主任審定同意后方可執(zhí)行。三、對學(xué)生的要求

1.學(xué)生必須修完課程設(shè)計的先修課程,才有資格做課程設(shè)計。

2.明確課程設(shè)計的目的和重要性,認真領(lǐng)會課程設(shè)計的題目,讀懂課程設(shè)計指導(dǎo)書的要求,學(xué)會設(shè)計的基本方法與步驟,積極認真地做好準備工作。

3.課程設(shè)計中,學(xué)會如何運用前修知識與收集、歸納相關(guān)資料解決具體問題的方法。4.嚴格要求自己,自信但不固執(zhí),獨立完成課程設(shè)計任務(wù),善于接受教師的指導(dǎo)和聽取同學(xué)的意見,有意識地樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)作風,要獨立思考,刻苦鉆研,勇于創(chuàng)新,按時完成課程設(shè)計任務(wù)。

5.使用規(guī)定的課程設(shè)計用紙與封面,按要求書寫課程設(shè)計說明書并裝訂成冊,如附有圖紙或附件需單獨裝訂,應(yīng)將所有材料一同裝入學(xué)校規(guī)定的課程設(shè)計袋內(nèi)。四、汽輪機課程設(shè)計的目的及任務(wù):

1.系統(tǒng)地總結(jié)、鞏固并應(yīng)用《汽輪機原理》課程中已學(xué)過的理論知識,重點掌握汽輪機熱力設(shè)計的方法、步驟。

2、通過設(shè)計對整個汽輪機的結(jié)構(gòu)作進一步的了解,明確主要零部件在整個機組中的作用。

3、通過設(shè)計了解并掌握我國當前的技術(shù)政策和國家標準、設(shè)計資料等。

4.汽輪機熱力設(shè)計的任務(wù),一般是按照給定的設(shè)計條件,確定通流部分的幾何尺寸,力求獲得高的相對內(nèi)效率。就汽輪機課程設(shè)計而言,其任務(wù)通常是指各級幾何尺寸的確定及級效率和內(nèi)功率的計算。

五、汽輪機熱力設(shè)計的主要內(nèi)容與設(shè)計程序大致包括:

1.分析與確定汽輪機熱力設(shè)計的基本參數(shù),這些參數(shù)包括汽輪機的容量、進汽參數(shù)、轉(zhuǎn)速、排汽壓力或冷卻水溫度、回熱加熱級數(shù)及給水溫度、供熱汽輪機的供熱蒸汽壓力等;2.分析并選擇汽輪機的型式、配汽機構(gòu)形式、通流部分形狀及有關(guān)參數(shù);

3.擬訂汽輪機近似熱力過程線和原則性回熱系統(tǒng),進行汽耗率及熱經(jīng)濟性的初步計算;4.根據(jù)汽輪機運行特性、經(jīng)濟要求及結(jié)構(gòu)強度等因素,比較和確定調(diào)節(jié)級的型式、比

焓降、葉型及尺寸等;

5.根據(jù)通流部分形狀和回熱抽汽點要求,確定壓力級即非調(diào)節(jié)級的級數(shù)和排汽口數(shù),并進行各級比焓降分配;

6.對各級進行詳細的熱力計算,求出各級通流部分的幾何尺寸、相對內(nèi)效率和內(nèi)功率,確定汽輪機實際的熱力過程線;

7.根據(jù)各級熱力計算的結(jié)果,修正各回熱抽汽點壓力以符合實際熱力過程線的要求,并修正回熱系統(tǒng)的熱平衡計算;

8.根據(jù)需要修正汽輪機熱力計算結(jié)果。

9.所設(shè)計的汽輪機應(yīng)滿足下列要求:1)運行時具有較高的經(jīng)濟性;

2)不同工況下工作時均有高的可靠性;

3)在滿足經(jīng)濟性和可靠性要求的同時,還應(yīng)考慮汽輪機的結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)簡單、布置合理、成本低廉、安裝和維修方便及零部件通用化、系列標準化等因素。課程設(shè)計任務(wù)書:

一.課程設(shè)計題目:汽輪機設(shè)計二、基本數(shù)據(jù)給定:

汽輪機功率:根據(jù)分小組給定汽輪機型式:多級沖動式凝汽式汽輪機蒸汽初參數(shù):見下表給定汽輪機轉(zhuǎn)速:選定再熱:否

排汽壓力:與當?shù)乩鋮s水溫有關(guān)(分組)回熱級數(shù):根據(jù)機組新汽參數(shù)選取給水溫度t

fw:由回熱級數(shù)和新汽參數(shù)選取。

三、課程設(shè)計內(nèi)容:

1、設(shè)計工況下的熱力計算(1)機組配汽方式的選擇;

(2)調(diào)節(jié)級選型;(選用雙列調(diào)節(jié)級);(3)主要參數(shù)確定(4)回熱系統(tǒng)的計算;(5)近似熱力過程線的擬定;(6)汽輪機總進汽量的初步估算;(7)調(diào)節(jié)級的詳細熱力計算;(8)壓力級比焓降分配及級數(shù)確定;(9)壓力級的詳細熱力計算。2、熱力計算數(shù)據(jù)匯總:

(1)參考表2-11、2-12、2-19、附表1-8格式列出熱力計算數(shù)據(jù)表;

(2)在數(shù)據(jù)匯總之后計算整機內(nèi)功率;(3)機組各級有效比焓降之和。3、整機相對內(nèi)效率核算及修正:(1)整機相對內(nèi)效率核算:(2)軸端功率和發(fā)電機功率計算。四、設(shè)計說明書的要求:

1、設(shè)計說明書應(yīng)包括上述13項全部內(nèi)容,其中調(diào)節(jié)級和第一壓力級,要寫出詳細計

算步驟并且列表,其它各級只列出數(shù)據(jù)計算匯總表即可;2、在一張圖上按比例繪出各級動葉進出口速度三角形;3、在hs圖上,畫出整機熱力過程線,并標出各點參數(shù);4、設(shè)計總結(jié);

5、列出參考書籍、文獻和資料。五、參考文獻:

1、汽輪機課程設(shè)計,馮慧雯,中國電力出版社2、汽輪機原理,沈士一等,中國電力出版社六、各小組基本參數(shù)給定:額定功率進汽新汽壓力參數(shù)新汽溫度小組次序調(diào)節(jié)級速比

6MWP0=3.43Mpat0=435℃ABC12MWP0=3.43Mpat0=435℃ABC25MWP0=3.43Mpat0=435℃ABC0.240.250.260.240.250.260.240.250.

擴展閱讀:汽輪機課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書指導(dǎo)書091--26

汽輪機課程設(shè)計任務(wù)書

汽輪機缺級運行工況下的經(jīng)濟性和安全性核算

班級:熱動091(熱電)

指導(dǎo)教師:胡愛娟錢煥群楊冬時間:201*.一、設(shè)計題目:汽輪機缺級運行工況下的經(jīng)濟性和安全性核算

有一臺50MW汽輪機發(fā)電機組,其某級因動葉振動特性不良或動靜部分碰磨而損壞,需拆除該級后繼續(xù)運行。為保證汽輪機的安全運行,必須對機組進行限制出力的計算,即確定其最大允許負荷,并分析其經(jīng)濟性和安全性。二、設(shè)計時間:2周三、原始資料:

1、N50-8.82/535型汽輪機熱力計算數(shù)據(jù)匯總表(設(shè)計工況)2、設(shè)計工況熱力過程線

3、N50-8.82/535型汽輪機設(shè)計工況軸向推力計算數(shù)據(jù)4、回熱系統(tǒng)簡圖

5、N50-8.82/535型汽輪機熱平衡計算基本數(shù)據(jù)6、N50-8.82/535型汽輪機組熱經(jīng)濟指標7、變工況計算所需數(shù)據(jù)和圖表詳見參考資料8、其他數(shù)據(jù)背壓Pc:

第一組:Pc=0.006MPa第二組:Pc=0.0055MPa第三組:Pc=0.005MPa第四組:Pc=0.0045MPa第五組:Pc=0.004MPa第六組:Pc=0.0035MPa第七組:Pc=0.003MPa

所缺級數(shù)分別為16、17、18、19級四、具體任務(wù)和計算步驟如下:

1、估計允許最大負荷下的新蒸汽流量;2、確定各抽汽點的壓力和焓值;

3、初步擬定全機熱力過程線,并確定末級排汽狀態(tài)點與排汽焓;4、各級流量的確定;

5、汽輪機熱力核算(功率和效率計算)

最末級詳細計算危險級詳細計算中間級近似計算調(diào)節(jié)級詳細計算6、危險級的強度校核計算

7、軸向推力核算及推力瓦安全性核算8、確定汽輪機允許的最大功率;9、編寫課程設(shè)計計算說明書五、成果。

設(shè)計計算書一份。

要求:內(nèi)容完整、書寫清楚整潔、文字通順、數(shù)據(jù)表格要整齊、裝訂整齊,不少于30頁。

內(nèi)容包括:封面、目錄、摘要、原始資料、正文、參考文獻、設(shè)計小結(jié)、附錄。

汽輪機課程設(shè)計指導(dǎo)書

汽輪機缺級運行工況下的經(jīng)濟性和安全性核算

班級:熱動071~2(熱電)

指導(dǎo)教師:胡愛娟錢煥群劉學(xué)來時間:201*.第一章汽輪機進汽量及各級流量的確定

1.1新蒸汽流量的確定

一、變工況下焓降的初步確定

由于某級拆除使其前一級受力情況惡化,因此被拆除級的前一級稱為“危險級”。為保證機組安全運行,應(yīng)使該級動葉所受的應(yīng)力不大于其許用應(yīng)力。例如,拆除17級,則16級的焓降要增大,其動葉受力增加,若仍假定機組各級的流量為設(shè)計流量,則18級前壓力仍為設(shè)計工況下的壓力,即

(p01)18(p0)18=0.184Mpa

用費留格爾公式求16級前壓力(p01)16,(p01)16(p)016G11G22(p01)16(p01)1822(p0)16(p0)17(p0)17

(p0)18

hs圖1-116、17級熱力過程線

由設(shè)計數(shù)據(jù)可繪出16、17兩級的設(shè)計熱力過程線(如圖2-1所示),找出(p01)16與過程線交點即可得變工況后16級的焓降ht1。

ht1二、危險級最大流量估算

流量估算有兩種方法,一是保證拆除一級后其余各級應(yīng)力不超過設(shè)計應(yīng)力水平;二是根據(jù)危險級的許用應(yīng)力來估算,即假定變工況后危險級的應(yīng)力等于其許用應(yīng)力,由F=FuFz量G1,為了簡化計算,椐估算Fu≈0.8F,因此,

22Flb可確定出流2WminGhtuFulbGhtulb[]G1ht1u1,而Fu,所以那么u2Wmin0.82Wminu0.80Ghtu由xau2ht從uxa曲線查得u和u1,若保證變工況后危險級的受力不變,則

G1htuG

ht1u1把求得的G1再代回到費留格爾公式求出新的(p01)16,重求ht1和G1直到相鄰兩次求得的G1之間的相對誤差小于2%為止,此時G1/G0即為所求得的流量比。

1.2初步擬定全機熱力過程線

一、各抽汽點壓力的確定

由上一節(jié)所求得的流量比G1/G0求各抽汽點的壓力,危險級后面的抽汽點的壓力用流量與壓力成正比來求,即

G1p01G,p01p01,G0p0G022p01p21,22p0p2G危險級以前的抽汽點壓力用弗留格爾公式來求,即1G0

二、繪制熱力過程線

在計算時按抽汽段劃分級組,其中危險級和最末級要單獨計算,并且按照從后往前的方法進行。

根據(jù)所確定的抽汽壓力及第二級和最末級前的壓力畫熱力過程線,一般按抽汽壓力分段,危險級和最末級要單獨劃出,具體分段情況為:以拆17級為例,可分為:調(diào)節(jié)級、2-6級、7-9級、10-11級、12-14級、15級、16級、18級、19-20級、21級、22級。

hi10hi11各級段的效率利用各級效率的平均值代替。比如,10-11級段的效率為1,其它各級1011hi""段類似,其中危險級的效率為ri0.85ri,最末級的效率為ri0.92ri,調(diào)節(jié)級的相對內(nèi)效率認為與

其輪周效率成正比,即

i1u1iu而輪周效率由所求得的假想速比查調(diào)節(jié)級特性曲線uCa。變工況后的熱力過程線如圖1-2所示。

三、末級排汽狀態(tài)點的確定

熱力過程線描述的是蒸汽的狀態(tài)參數(shù)在汽缸內(nèi)的變化過程,過程線的終點就是末級的排汽狀態(tài)點,其參數(shù)為p2pc。

8.828.38

調(diào)節(jié)級

2-6級7-9級

10-11級

12-14級15級16級18級

19-20級21級22級h3h

s圖1-2N50-8.82/535型汽輪機變工況(拆除17級)后的熱力過程線

1.3各級流量的確定

根據(jù)上面求得的流量比,求出汽輪機的進汽量D1。通過各級的流量可用下面粗略估算的方法確定。這里假設(shè)回熱系統(tǒng)運行正常,因此各級流量與新蒸汽流量成正比的關(guān)系。即DZ1D01DZ0。D式中:D0,D01分別為設(shè)計工況及變工況下汽輪機的新汽流量;DZ0,DZ1分別為設(shè)計工況及變工況下第Z級通過的流量。

第二章汽輪機的熱力核算

汽輪機變工況熱力核算,以精確程度分有詳細核算和近似核算兩類,詳細核算結(jié)果精確,但計算費事;近似核算雖不夠精確,但簡單易行,在不少情況下已能滿足要求,從核算的次序來分,有由汽輪機進汽參數(shù)向排汽參數(shù)的順序核算,及由排汽參數(shù)算向進汽參數(shù)的倒推核算兩種,它們都以噴嘴和動葉的連續(xù)方程為計算基礎(chǔ)。在進行變工況核算時,汽輪機的通流尺寸都已知,并且蒸汽的流量須事先根據(jù)變工況條件確定。

我們要求末級、危險級和調(diào)節(jié)級采用詳細核算。中間各級采用近似核算,手工核算,計算機都可。將計算結(jié)果以表格的形式匯總。

具體計算過程,見課程設(shè)計參考資料。

第三章安全性和經(jīng)濟性分析

3.1危險級靜強度校核

危險級靜強度校核即比較其在變工況下所受到的汽流彎曲應(yīng)力和該級葉片材料的許用應(yīng)力。危險級的彎曲應(yīng)力的計算步驟和所用公式如下:

FuFzFGhtuzbudlG(c1sin1c2sin2)bbm(p0p2)zbzbFu2Fz2

1Flb2MWmiM如果[],則危險級的強度是滿足要求的,否則要進一步降低流量重新進行核算。

各級強度參數(shù):

15級:設(shè)計應(yīng)力16級:設(shè)計應(yīng)力

0=15.9MPa,許用應(yīng)力[]=22MPa,Wmin=0.381cm30=15.9MPa,許用應(yīng)力[]=23MPa,Wmin=0.371cm3

317級:設(shè)計應(yīng)力0=15.9MPa,許用應(yīng)力[]=25MPa,Wmin=0.43cm18級:設(shè)計應(yīng)力0=22.54MPa,許用應(yīng)力[]=35MPa,Wmin=0.46cm

33.2軸向推力計算

為了保證汽輪機在變工況下安全可靠地工作,防止推力軸承過負荷損壞,必須對汽輪機軸向推力和推力瓦的安全性進行校核。

1.作用在葉片上的軸向力

對于沖動級,可以不考慮由于汽流的軸向分速度變化而引起的軸向力,因此,

對于非調(diào)節(jié)級Fz1dblbm(p0p2)對于調(diào)節(jié)級Fz1edblbm(p0p2)

"m由p2p0查圖1-4(a)2.作用在葉輪上的軸向力Fz24[(dbl22b)d]d(p0p2)

F22z2{4[(dblb)d](1e)dblb}d(p0p2)其中dqr2-14級:dbr1[(1m)dl]

bb15-22級:(1db2r1m)[(d)cos21sin21]

blb若r0則不計算輪盤上的推力,否則

4A4Arpp5A5

rpAp

40.3,50.4,p1.0Adpppz,A47b)zp4(0.045)2,A5(dbl其中20、21、22級沒有平衡孔,所以A40,r查表。

若1則q(22122)2

若1則q(221222)調(diào)節(jié)級的葉輪軸向推力不必計算,只計算其余各級。3.轉(zhuǎn)子凸肩上的軸向推力F(d22z341d2)px

(部分進汽級)式中d1,d2對應(yīng)計算面上的外徑和內(nèi)徑;px計算面上的蒸汽靜壓力。

需要計算的面有兩個端面和六個凸肩,它們的壓力查表,相應(yīng)的內(nèi)、外徑尺寸查圖。計算時要注意符號,由高壓向低壓的為正,由低壓指向高壓的為負。

總軸向力為FzFFz1z2Fz3

4.推力軸承安全性校核

為了保證推力瓦塊的安全可靠運行,必須對推力軸承的安全性進行校核,即推力軸承的安全系數(shù)必須滿足下述條件:npA(Fz3Fz4)FFz11.51.7

z2式中p----推力瓦塊所能承受的總壓力,通常取p=2.5MPa;A----推力瓦塊的承壓面積,A=1100cm。

上述軸向推力的計算可以只詳細計算一級,寫出計算過程,其余用計算機計算,可以編程或用EXCEL,將計算結(jié)果匯總于軸向推力計算匯總表中。

23.3、汽輪發(fā)電機組經(jīng)濟性指標計算

內(nèi)功率PiPi調(diào)Pi中間級Pi危險Pi末級

電功率PelPimg相對內(nèi)效率iHiHt3600timgq絕對電效率a,el汽耗率dG1Pel熱耗率qd(h0hfw)

參考文獻

[1]馮慧雯.汽輪機課程設(shè)計參考資料.水利電力出版社.1992[2]沈士一等.汽輪機原理.水利電力出版社.1995[3]翦天聰.汽輪機原理.水利電力出版社.1986

[4]張艾萍.汽輪機及熱力系統(tǒng)變工況計算方法.東北電力大學(xué)電力出版.20[5]鄭體寬.熱力發(fā)電廠.水利電力出版社.1995[6]曹祖慶.汽輪機變工況特性.水利電力出版社.1991

成績評定

課程設(shè)計的成績采用百分制,評分由指導(dǎo)教師根據(jù)平時和成果評分、答辯評分兩部分組成。所占分值分別為80分和20分。其中,總分在90~100分之內(nèi)為優(yōu)秀、80~89分為良好,70~79分為中等,60~69分為及格。60分以下為不及格。原則上要求優(yōu)秀的比例控制在20%,中等及以下成績的范圍控制在25%以內(nèi)。

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