汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)資料

課程設(shè)計(jì)的目的

1．系統(tǒng)的總結(jié)，鞏固并加深在汽輪機(jī)課程中已學(xué)得的理論知識(shí)，掌握汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的原則、方法和步驟。

2．通過設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步了解，明確主要零部件在整個(gè)機(jī)組上的作用、位置及相互關(guān)系。

3．通過設(shè)計(jì)，掌握利用資料進(jìn)行設(shè)計(jì)及論證的一般方法。

設(shè)計(jì)包括熱力設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由于時(shí)間緊，僅作通流部分熱力設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序如下：

（一）熱力設(shè)計(jì)前需論證確定有關(guān)項(xiàng)目（1）汽輪機(jī)容量、參數(shù)和型式的選擇；（2）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇；（3）汽輪機(jī)調(diào)節(jié)方式的選擇。（二）熱力系統(tǒng)計(jì)算

（1）原則性回?zé)嵯到y(tǒng)的擬定；

（2）汽輪機(jī)近似熱力過程線的擬定；（3）汽耗量的計(jì)算；

（4）汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的初步估算。（三）汽輪機(jī)通流部分的熱力計(jì)算（1）根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行特征、經(jīng)濟(jì)要求及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素比較和確定調(diào)節(jié)級(jí)的形式、比焓降、葉型及尺寸等；

（2）根據(jù)通流部分形狀和回?zé)岢槠�點(diǎn)要求，確定壓力級(jí)的級(jí)數(shù)和排汽口數(shù)，并進(jìn)行各級(jí)比焓降分配；

（3）對(duì)各壓力級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的熱力計(jì)算，求出各級(jí)通流部分的幾何尺寸、相對(duì)內(nèi)效率和內(nèi)功率，確定汽輪機(jī)實(shí)際的熱力過程線。

壓力級(jí)的詳細(xì)設(shè)計(jì)有關(guān)問題

1．葉型及有關(guān)幾何參數(shù)的選擇.（1）葉型的選擇

1p1121(1)Mn()2p0

1p2121(1)Mb()2p1

M＜1亞音速“A”，M=0.8~1.3跨音速“B”（2）葉片寬度B和弦長(zhǎng)b的選擇

葉片寬度B根據(jù)葉型選擇，弦長(zhǎng)b由B和安裝角計(jì)算得到（3）相對(duì)節(jié)距t和葉片數(shù)的確定最佳相對(duì)節(jié)距top由葉型選擇nnnn

tzdetb

4）汽流出口角α1、β2的確定

汽流在出口不偏轉(zhuǎn)α1=α1g，β2=β2g否則要加上偏轉(zhuǎn)角2．速比的選用

xa

3．沖動(dòng)級(jí)內(nèi)反動(dòng)度的確定根部反動(dòng)度

tzbdbetbu0.4~0.52car3%~5%m1(1r)(dblb)db4．動(dòng)葉蓋度的選擇.pg1665．動(dòng)靜間隙的選擇.pg1666．級(jí)的部分進(jìn)汽度的選擇：

葉高損失與部分進(jìn)汽損失之和最小。

ln15mm7．葉型損失系數(shù)選擇

噴嘴φ取0.97，動(dòng)葉查圖pg=166，計(jì)算動(dòng)葉損失。8．流量系數(shù)μn,μb.pg=167

（四）．整機(jī)校核計(jì)算

1.通流部分光滑變化；畫出調(diào)節(jié)級(jí)結(jié)構(gòu)圖和壓力級(jí)通流部分尺寸比例示意圖

3%內(nèi)效率誤差:

功率誤差：p3%

通流部分修正：在實(shí)際汽態(tài)線下，功率達(dá)設(shè)計(jì)值時(shí)的流量誤差按比例修正葉高；D3%重計(jì)算。D3%不修正葉高；D1%

汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的組成

1．封面；2．目錄；3．課程設(shè)計(jì)題目；

4．汽輪機(jī)近似熱力過程線的擬定及汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的初算

4．1汽輪機(jī)熱力過程線的擬定；4．2凝汽式汽輪機(jī)總蒸汽量D0的估算；4．3汽輪發(fā)電機(jī)組汽耗率與熱耗率的初算

5．調(diào)節(jié)級(jí)的熱力設(shè)計(jì)；5．1調(diào)節(jié)級(jí)選型；5．2調(diào)節(jié)級(jí)熱力參數(shù)的選擇；5．3調(diào)節(jié)級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算

6．壓力級(jí)熱力設(shè)計(jì)；6．1壓力級(jí)的焓降分配及級(jí)數(shù)確定；6．2壓力級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算7．整機(jī)校核

8．整機(jī)熱力過程線和壓力級(jí)速度三角形匯總9．熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表10．課程設(shè)計(jì)小結(jié)

擴(kuò)展閱讀：汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)

第二部分使用說明書

一、軟件簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)軟件《設(shè)計(jì)寶典Xp》是由螞蟻蟲工作室馬唯唯開發(fā)的。適合熱動(dòng)及相關(guān)專業(yè)汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)使用。設(shè)計(jì)汽輪機(jī)級(jí)數(shù)不超過12級(jí)。

軟件特點(diǎn)：

1．查焓熵圖由計(jì)算機(jī)查取，快速，準(zhǔn)確。輸入輸出采用了OLE高級(jí)拖放技術(shù)，自動(dòng)截取數(shù)據(jù)，無需手動(dòng)輸入。（參見《焓熵查表通》介紹）

2．《新視圖1.0》包含了設(shè)計(jì)中的所有視圖，可以直接打印，可以查取各個(gè)系數(shù)。3．可以自動(dòng)生成設(shè)計(jì)報(bào)告。

4．可以隨時(shí)查看每一步或者每一級(jí)的詳細(xì)計(jì)算過程。5．可以模擬組裝汽輪機(jī)通流部分。6．支持dbf到xls文件格式轉(zhuǎn)換。

7．強(qiáng)大的數(shù)據(jù)邏輯性檢測(cè)將大大減少人為的錯(cuò)誤。8．可以設(shè)計(jì)個(gè)性化界面。

9．可以播放背景音樂。軟件安裝最低要求：

1．中央處理器為80486或更高。

2．已設(shè)虛擬內(nèi)存的計(jì)算機(jī)要求內(nèi)存在4MB以上，未設(shè)虛擬內(nèi)存的計(jì)算機(jī)內(nèi)存

至少要16MB內(nèi)存，安裝后不少于15MB的自由空間。

3．與windows配套的鼠標(biāo)。《新視圖1.0》介紹

(1)《新視圖1.0》中包含了課程設(shè)中使用的各幅圖，每一幅圖中的符號(hào)都有解釋，只需鼠標(biāo)移到符號(hào)上即可。

(2)系數(shù)采用鼠標(biāo)移動(dòng)查取。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，橫縱坐標(biāo)值會(huì)變化。

(3)壓力級(jí)平均直徑確定采用作圖法，采用計(jì)算機(jī)作圖，快速準(zhǔn)確。點(diǎn)擊詳細(xì)過程可以看到每一段的長(zhǎng)度，改變比例尺寸后會(huì)從新量取。

《焓熵查表通》介紹理論來源：

焓熵查表采用國(guó)際公式化委員會(huì)（IFC）提供的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式。

軟件特點(diǎn)；

(1)計(jì)算和輸出可采用國(guó)際單位和工程單位。系統(tǒng)默認(rèn)已知參數(shù)為國(guó)際單位。

(2)查出來參數(shù)與水／水蒸氣性質(zhì)表上的數(shù)據(jù)有所誤差。誤差均小于1/100。

(3)采用了自動(dòng)對(duì)位數(shù)字輸入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換成英文狀態(tài)輸入小數(shù)。

(4)可以判斷在計(jì)算機(jī)范圍內(nèi)的兩個(gè)性質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。

(5)可以根據(jù)焓值來判斷熵值的大小范圍。

(6)數(shù)據(jù)可以手動(dòng)輸入也可以使用拖放技術(shù)。

操作說明：

(1)焓、熵、壓力、比容、一般取4位小數(shù)，溫度和干度一般取2位小數(shù)進(jìn)行計(jì)算。(2)如果想計(jì)算另一種單位制下的結(jié)果，選擇單位制后一定要點(diǎn)確定才能生效。(3)建議查焓熵圖時(shí)采用拖放技術(shù)，它可以自動(dòng)截取有效數(shù)據(jù)，減少人為判斷。設(shè)計(jì)經(jīng)常要使用焓熵查表通，你可以點(diǎn)擊就可以縮小為一個(gè)標(biāo)題欄大小，它懸浮在主界面上，要展開只需點(diǎn)一下“焓熵查表通”這幾個(gè)字。在數(shù)據(jù)上點(diǎn)擊并按住鼠標(biāo)左鍵，數(shù)據(jù)上顯示一只表示系統(tǒng)已抓取該數(shù)據(jù)，按住鼠標(biāo)左鍵實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)。

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定制界面

設(shè)置菜單中有界面、工具條、狀態(tài)條及OLE拖放技術(shù)設(shè)置，可以根據(jù)自己的喜好來設(shè)置界面。

二、使用須知：

(1)每一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)表都不要重命名（系統(tǒng)設(shè)有保留字段，也不要隨意更改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)表為系統(tǒng)文件表，不得更改，刪除，移動(dòng)。

(2)軟件中藍(lán)色標(biāo)簽表示可設(shè)參數(shù)，黑色標(biāo)簽表示計(jì)算結(jié)果或者是由前面導(dǎo)入的數(shù)據(jù)。

(3)在不熟悉計(jì)算及設(shè)計(jì)步驟時(shí)，請(qǐng)先閱讀《汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，這樣會(huì)節(jié)省你的時(shí)間。一般在熟悉操作過程后1個(gè)小時(shí)可以全部算完。

(4)確定按鈕操作：左鍵計(jì)算，右鍵向后跳轉(zhuǎn)。

三、使用說明：

（一）建立用戶數(shù)據(jù)表或用戶登錄

點(diǎn)擊“用戶登錄”即可。如果用戶存在則導(dǎo)入數(shù)據(jù)，如果不存在則為你新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫，可以設(shè)置密碼。

（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容1．課程設(shè)計(jì)題目

可以先以默認(rèn)題試算一遍，了解其過程之后才自己設(shè)計(jì)汽輪機(jī)。

2．配汽方式和調(diào)節(jié)級(jí)選型

有四種配汽方式和兩種調(diào)節(jié)級(jí)型式（單列級(jí)）可供選擇。

3．汽輪機(jī)總進(jìn)汽量Do初步估算

首先要假想一個(gè)相對(duì)內(nèi)效率，然后設(shè)置后面的參數(shù)。由Po，to查ho，So，由Pc，So查Hc，之后點(diǎn)擊“確定”。

4．計(jì)算調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽量Dg直接點(diǎn)擊“確定”。

5．確定速比Xa和理想比焓降Δht

首先選擇調(diào)節(jié)級(jí)平均直徑dm，選擇速比Xa和平均反動(dòng)度Ωm后，點(diǎn)擊“確定”。

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6．計(jì)算噴嘴前后壓比εn

先點(diǎn)擊“確定”計(jì)算出h1t，Po"，再由Po"，ho查P1，由h1t，So"查P1，V1t，再次點(diǎn)擊“確定”，最后根據(jù)壓比εn選擇噴嘴型號(hào)，最后選擇噴嘴出口角α１。

7．噴嘴出口氣流速度C1

設(shè)置速度系數(shù)Ф后，點(diǎn)擊“確定”。

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8．計(jì)算噴嘴損失δhn直接點(diǎn)擊“確定”。

9．計(jì)算噴嘴出口面積An

設(shè)置噴嘴流量系數(shù)μn后，點(diǎn)擊“確定”。

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10．計(jì)算部分進(jìn)汽度e

設(shè)置各系數(shù)后，點(diǎn)擊“確定”。

11．計(jì)算噴嘴高度ln直接點(diǎn)擊“確定”。

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12．計(jì)算動(dòng)葉高度lb

設(shè)置蓋度Δ后，點(diǎn)擊“確定”。

13．檢驗(yàn)根部反動(dòng)度Ωr直接點(diǎn)擊“確定”。

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14．計(jì)算動(dòng)葉進(jìn)口氣流角β1相對(duì)速度w1和δhw1直接點(diǎn)擊“確定”。

15．確定動(dòng)葉前參數(shù)S1和V1

先點(diǎn)擊“確定”計(jì)算出h1，由h1，P1查S1，V1。

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16．計(jì)算動(dòng)葉理想比焓降Δhb和滯止理想比焓降Δhb(o)直接點(diǎn)擊“確定”。

17．計(jì)算動(dòng)葉出口氣流相對(duì)速度w2

先點(diǎn)擊“確定”計(jì)算出w2t，再由w2t和Ωm查系數(shù)Ψ，再點(diǎn)擊“確定”。

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18．計(jì)算動(dòng)葉損失δhb直接點(diǎn)擊“確定”。

19．計(jì)算動(dòng)葉出口面積Ab

先點(diǎn)擊“確定”計(jì)算出h2t，h2（S1由前面導(dǎo)入），再由h2t，S1查P2，由P2，h2查V2，再次點(diǎn)擊“確定”。

20．計(jì)算動(dòng)葉出口氣流角β2直接點(diǎn)擊“確定”，根據(jù)β1，β2選擇動(dòng)葉型式。

21．計(jì)算動(dòng)葉出口氣流絕對(duì)速度Ｃ2和出氣角α2直接點(diǎn)擊“確定”。

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22．計(jì)算余速損失δhc2及輪周有效比焓降Δhu＇直接點(diǎn)擊“確定”。

23．計(jì)算級(jí)的理想能量Ｅo和輪周效率ηu＇（無限長(zhǎng)葉片）直接點(diǎn)擊“確定”。

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24．校核輪周效率直接點(diǎn)擊“確定”。

25．計(jì)算出葉高損失δh1、輪周有效比焓降Δhu、輪周效率ηu設(shè)置系數(shù)a后點(diǎn)擊“確定”。

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26．計(jì)算葉輪摩擦損失δhf和部分進(jìn)汽損失δhe設(shè)置系數(shù)k后點(diǎn)擊“確定”。

27．計(jì)算級(jí)效率和級(jí)內(nèi)功率直接點(diǎn)擊“確定”。

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28．壓力級(jí)噴嘴高度檢測(cè)和壓力級(jí)平均直徑確定

設(shè)置參數(shù)dm(I)、Xa(I)、Ωm、μn、e、α1、Dg后點(diǎn)擊“確定”，計(jì)算出Δht(I)、Δhn(I)、h1t。參數(shù)ho，So是由調(diào)節(jié)級(jí)導(dǎo)入的，如果不算調(diào)節(jié)級(jí)而直接算壓力級(jí)，這兩個(gè)參數(shù)需要人為的輸入。由Po，ho查So，由h1t，So查V1t，由Pc，So查hc＇。輸入末級(jí)直徑dm(z)，再次點(diǎn)擊“確定”。

29．確定壓力級(jí)的平均比焓降及級(jí)數(shù)

設(shè)置重?zé)嵯禂?shù)α，平均速比Xa后點(diǎn)擊“確定”。

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30．壓力級(jí)排汽壓力及抽汽點(diǎn)檢測(cè)

先點(diǎn)擊“確定”計(jì)算出各級(jí)的排汽壓力，再選擇抽汽點(diǎn)，輸入給定的抽汽壓力（可以在此值2%波動(dòng)，使各級(jí)焓降分配的合理些）有抽汽點(diǎn)則必須修正，請(qǐng)記住計(jì)算機(jī)為你修正的級(jí)數(shù)，后面第34步中的參數(shù)μ1就是由第幾級(jí)有抽汽決定．

31．壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算（１）

首先選擇要計(jì)算的級(jí)數(shù)，再由P2，So查h2t＇，然后點(diǎn)擊“確定”。（注意：在計(jì)算下一級(jí)之前，請(qǐng)先保存上一級(jí)的數(shù)據(jù)。）

32．壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算（２）輸入選取Ωm，系數(shù)Ф后點(diǎn)擊“確定”，再由h1t，So查V1t，P1，再次點(diǎn)擊“確定”，根據(jù)壓比εn判斷流動(dòng)狀態(tài)，選擇噴嘴型式和出汽角α1。

33．壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算（３）

輸入系數(shù)μn和部分進(jìn)汽度e，點(diǎn)擊“確定”算出w2t，由w2t和你選擇的反動(dòng)度Ωm查系數(shù)Ψ，再次點(diǎn)擊“確定”算出h2，由h2，P2查V2，輸入蓋度Δ后點(diǎn)擊“確定”算出β2，根據(jù)β1，β2選擇動(dòng)葉型式。（一般各級(jí)參數(shù)μn，e，Δ都可以不變，粗略計(jì)算認(rèn)為各級(jí)系數(shù)Ψ不變。）

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34．壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算（４）

根據(jù)是否有抽汽點(diǎn)設(shè)置參數(shù)μ1�？梢哉J(rèn)為各級(jí)系數(shù)a，k，dp，δp，zp，δz，Δs都不變，當(dāng)然你也可以自己設(shè)置這些參數(shù)，最后點(diǎn)擊“確定”。

35．壓力級(jí)的詳細(xì)熱力計(jì)算（５）查取系數(shù)μ1，μ2，Ψt（注意：這一步的μ1與上一步的μ1不同，在粗略計(jì)算時(shí)也可以認(rèn)為各級(jí)的這三個(gè)參數(shù)都不變），點(diǎn)擊“確定”后，由P2，h3查S3，再由h3(o)，S3查P3(o)�？从蚁陆堑臓顟B(tài)欄當(dāng)總進(jìn)程的比值為１時(shí)，說明熱力計(jì)算全部算完。就可以跳轉(zhuǎn)到下一步進(jìn)行整機(jī)組對(duì)內(nèi)效率校核及修

正。當(dāng)總進(jìn)程比值小于１時(shí)，說明只是把當(dāng)前級(jí)數(shù)的參數(shù)算完，再返回到31步選擇下一級(jí)計(jì)算。（注意：選擇級(jí)數(shù)時(shí)一定要先將上一級(jí)計(jì)算的數(shù)據(jù)保存）。

36．整機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率校核及修正

點(diǎn)擊“確定”即可。符合要求之后就可以查看報(bào)告。注意在計(jì)算機(jī)整機(jī)參數(shù)時(shí)應(yīng)該將所有的級(jí)數(shù)算完并保存到數(shù)據(jù)庫中才能計(jì)算。

(1)數(shù)據(jù)匯總

選擇要匯總的類型（壓力級(jí)數(shù)據(jù)匯總，汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯總，速度三角形數(shù)據(jù)匯總）你可以更改匯總路徑和文件名，但路徑要合法，否則會(huì)找不到。建議使用路徑及文件后的那個(gè)打開圖標(biāo)取回完整的路徑及文件名。

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(2)文件格式轉(zhuǎn)換

匯總完成后，可以點(diǎn)擊數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將dbf數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成excel表格，轉(zhuǎn)換完成后，為了使表格更清楚可將excel表格中所有的０都刪除掉。（參見報(bào)告樣本中的數(shù)據(jù)表）如果不轉(zhuǎn)換也可以輸出。但只能輸出汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)匯總報(bào)表（課程設(shè)計(jì)要求也只需要輸出這個(gè)表）。

(3)設(shè)計(jì)報(bào)告

選擇報(bào)告類型后，點(diǎn)擊“確定”，要打印報(bào)告，建議使用WPS或者Word進(jìn)行編輯排版后打印。

四、組裝汽輪機(jī)通流部分

軟件提供了汽輪機(jī)通流部分的各個(gè)組件，通過繪圖板菜單的“圖象”中的透明處理以及工具欄中的第二個(gè)“選定”工具進(jìn)行組裝。組裝時(shí)請(qǐng)同時(shí)打開兩個(gè)繪圖板，一個(gè)用于取組件，一個(gè)用于組裝。取組件一般是采用全選，復(fù)制，將它粘貼到另一個(gè)繪圖板里，通過“選定工具”調(diào)整組件位置。如果組件沒有放到位，可以撤消操作再進(jìn)行組裝。依照?qǐng)?bào)告樣本中的流通圖進(jìn)行組裝。

五、注意事項(xiàng)：

1．因?yàn)榈?0步中計(jì)算量大，占有的資源較多，所以請(qǐng)不要在第30步打開別的程序。懸浮的焓熵查表通也必須關(guān)閉，這樣才可以加快計(jì)算速度。在這一步中反應(yīng)較慢，但不要認(rèn)為是死機(jī)，也不要因?yàn)辄c(diǎn)擊了確定沒有反映而多點(diǎn)幾次，這樣它又從頭開始計(jì)算，請(qǐng)耐心的的等待。

2．在學(xué)校的電腦上使用本軟件，注意離開時(shí)備份數(shù)據(jù)到Ａ盤。（可能機(jī)房的電腦的硬盤設(shè)置了保護(hù)，一旦關(guān)機(jī)你的寫入的文件會(huì)自動(dòng)的清除）每一個(gè)用戶有兩個(gè)數(shù)據(jù)表，如用戶是mww，則該用戶的數(shù)據(jù)表為

mww調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)據(jù)表.dbfmww壓力級(jí)數(shù)據(jù)表.dbf

將這兩個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)制到Ａ盤中，別的文件可以不用復(fù)制．文件不要重命名，千萬不要自己更改數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，否則后面的數(shù)據(jù)都將變化，如果計(jì)算達(dá)不到要求，系統(tǒng)是不會(huì)為你創(chuàng)建報(bào)告的。如果電腦中你的數(shù)據(jù)表丟失了，你必須將備份盤Ａ中的兩個(gè)文件復(fù)制到該程序的原始目錄中，否則系統(tǒng)會(huì)找不到該文件。

3．整機(jī)計(jì)算的幾個(gè)參數(shù)（Pi(s)，hi，，ri，Pe，Pel）是暫存態(tài)，這些數(shù)據(jù)只存到汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯總報(bào)表中。所以每次匯總之前你必須再計(jì)算一下整機(jī)參數(shù)（點(diǎn)擊“確定”即可）。

第三部分報(bào)告樣本

姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：

學(xué)校：華北電力大學(xué)

39

汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一、課程設(shè)計(jì)的目的、任務(wù)與要求

通過設(shè)計(jì)加深鞏固《汽輪機(jī)原理》中所學(xué)的理論知識(shí)，了解汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)的一般步驟，掌握設(shè)計(jì)方法。并通過設(shè)計(jì)對(duì)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步了解，明確主要零件的作用與位置。具體要求就是按給定的設(shè)計(jì)條件，選取有關(guān)參數(shù)，確定汽輪機(jī)通流部分尺寸，力求獲得較高的汽輪機(jī)效率。

二、設(shè)計(jì)題目

機(jī)組型號(hào)：B25-8.83/0.981

機(jī)組型式：多級(jí)沖動(dòng)式背壓汽輪機(jī)新汽壓力：8.8300Mpa新汽溫度：535.0℃排汽壓力：0.9810Mpa額定功率：25000.00kW轉(zhuǎn)速：3000.00rpm三、課程設(shè)計(jì)：

(一)、設(shè)計(jì)工況下的熱力計(jì)算1．配汽方式：噴嘴配汽2．調(diào)節(jié)級(jí)選型：?jiǎn)瘟屑?jí)3．選取參數(shù)：

(1)設(shè)計(jì)功率=額定功率=經(jīng)濟(jì)功率(2)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率ηri=80.5%(3)機(jī)械效率ηm=99.0%(4)發(fā)電機(jī)效率ηg=97.0%4．近似熱力過程線擬定

(1)進(jìn)汽節(jié)流損失ΔPo=0.05*Po

調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴前Po"=0.95*Po=8.3885Mpa(2)排汽管中的壓力損失ΔP≈05．調(diào)節(jié)級(jí)總進(jìn)汽量Do的初步估算

由Po、to查焓熵圖得到Ho、So，再由So、Pc查Hc。查得Ho=3474.9375kJ/kg，Hc=2864.9900kJ/kg

通流部分理想比焓降(ΔHt(mac))"=Ho-Hc=609.9475kJ/kgDo=3.6*Pel/((ΔHt(mac))"*ηri*ηg*ηm)*m+ΔD

Do=3.6*25000.00/(609.9475*0.805*0.970*0.990)*1.05+5.00=205.4179(kJ/kg)6．調(diào)節(jié)級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算(1)調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽量DgDg=Do-Dv=204.2179t/h

41

(2)確定速比Xa和理想比焓降Δht

取Xa=0.3535，dm=1100.0mm，并取dn=db=dm由u=π*dm*n/60，Xa=u/Ca，Δht=Ca^2/2u=172.79m/s，Ca=488.80m/s

Δht=119.4583kJ/kg在70~125kJ/kg范圍內(nèi)，所以速比選取符合要求。(3)平均反動(dòng)度Ωm的選取取Ωm=6.50%

(4)噴嘴理想比焓降Δhn

Δhn=(1-Ωm)*Δht=(1-0.0650)*119.4583=111.6935(kJ/kg)(5)噴嘴前后壓比εn

根據(jù)h1t=ho-Δhn=3363.2440和So"查焓熵圖得到P1=6.0231Mpa，V1t=0.0540m^3/kgεn=Po/Po"=8.8300/8.3885=0.7180

根據(jù)噴嘴葉型表選擇TC-1A噴嘴，出汽角α1=10.00°(6)噴嘴出口汽流速度C1

C1t=(2*Δhn)^0.5=(2*111.6935*1000)^0.5=458.46(m/s)C1=φ*C1t=0.970*472.64=458.46m/s(7)噴嘴損失δhn

δhn=(1-φ^2)*Δhn=(1-0.970^2)*111.6935=6.6011(kJ/kg)(8)噴嘴出口面積An

An=Gn*V1t/μn*C1t=56.7272*0.0540/0.970/458.46=0.0067(m^2)(9)部分進(jìn)汽度e令y=δhl+δhe=f(e)

使其一階導(dǎo)數(shù)為零，即求y的極值，得到e=0.3902(10)噴嘴高度ln

ln=An/(e*π*dm*sin(α1))

ln=0.0067/10000.3902/π/1100.0/sin10°=28.6(mm)(11)動(dòng)葉高度lb

lb=ln+Δ=28.6+2.5=31.1(mm)(12)檢驗(yàn)根部反動(dòng)度Ωr

Ωr=1-(1-Ωm)*db/(db-lb)=1-(1-0.0650)*1100.0/(1100.0-31.1)=0.03780.0378在0.03~0.05范圍內(nèi)，符合要求。

(13)求動(dòng)葉進(jìn)口汽流相對(duì)速度w1和進(jìn)汽角β1tgβ1=c1*sin(α1)/(c1*cos(α1)-u)w1=c1*sin(α1)/sin(β1)δhw1=w1^2/2

β1=arctg(458.46*sin10.00°/(458.46*cos10.00°-172.79))=15.94°w1=458.46*sin10.00°/sin15.94°=289.85(m/s)δhw1=289.85^2/2/1000=42.0078(kJ/kg)

42

(14)動(dòng)葉前蒸汽參數(shù)

由h1=h1t+δhn和P1查焓熵圖得到P1=6.0231Mpa

S1=6.8111kJ/(kg*K)V1=0.0543m^3/kg

(15)動(dòng)葉理想比焓降Δhb和動(dòng)葉滯止理想比焓降Δhb(o)Δhb=Ωm*Δht=0.0650*119.4583=7.7648(kJ/kg)

Δhb(o)=Δhb+δhw1=7.7648+42.0078=49.7726(kJ/kg)(16)動(dòng)葉出口汽流相對(duì)速度w2

w2t=(2*Δhb)^0.5=(2*49.7726*1000)^0.5=315.51(m/s)

w2=ψ*w2t=0.920*315.51=290.27(m/s)其中ψ由Ωm和w2t查ψ圖得到(17)動(dòng)葉損失δhb

δhb=(1-ψ^2)*Δhb(o)=(1-0.920^2)*49.7726=7.6451(kJ/kg)(18)動(dòng)葉后蒸汽壓力P2和比容V2由h2t和S1查P2，再由P2、h2查V2查焓熵圖得到

P2=5.8836Mpa，V2=0.0556m^3/kg(19)動(dòng)葉出口面積Ab

Ab=Gb*V2/w2(因未靠考慮葉頂漏氣,故Gb=Gn)=56.7272*0.0556/290.27=0.0109(m^2)(20)動(dòng)葉出口汽流角β2sin(β2)=Ab/(e*π*db*lb)

β2=arcsin(0.0109/0.3902/π/1100.0/31.1)=15.07°

根據(jù)β1和β2和動(dòng)葉葉型表選取動(dòng)葉葉型為TP-1A型(21)動(dòng)葉出口汽流絕對(duì)速度c2和出汽角α2c2=(w2^2+u^2-2^w2*u*cos(β2))^0.5

=(290.27^2+172.79^2-2*290.27*172.79*cos15.07°)^0.5=131.34(m/s)α2=arctg(w2*sin(β2)/(w2*cos(β2)-u))=arctg(290.27*sin15.07°/(290.27*cos15.07°-172.79))=35.07°(22)余速損失δhc2

δhc2=0.5*c2^2=0.5*35.07^2=8.6251(kJ/kg)(23)輪周效率比焓降Δhu"（無限長(zhǎng)葉片）

Δhu"=Δht(o)-δhn-δhb-δhc2=119.4583-6.6011-7.6451-8.6251=96.5870(kJ/kg)(24)級(jí)消耗的理想能量EoEo=δhco+Δht-u1*δhc2

對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)Eo=Δht(o)=Δht，得Eo=119.4583kJ/kg(25)輪周效率ηu"無限長(zhǎng)葉片）

ηu"=Δhu"/Eo=96.5870/119.4583=0.8085(26)校核輪周效率

43

單位質(zhì)量蒸汽對(duì)動(dòng)葉所作的輪周功WuWu=u*(c1*cos(α1)+c2*cos(α2))=172.79*(458.46*cos10.00°+131.34*cos35.07°)=96.5879(kJ/kg)輪周效率ηu＂

ηu＂=Wu/Eo=96.5879/119.4583=0.8085

用兩種方法計(jì)算所得輪周效率的誤差為Δηu=|ηu"-ηu＂|/ηu"*100%Δηu=|0.8085-0.8085|/0.8085*100%=0.0000%=(204.2179-3.8000)/3.6=55.6716(kg/s)

噴嘴出口汽流速度c1t=(2*Δhn(I))^0.5=(2*57.9512*1000)^0.5=340.44(m/s)由連續(xù)性方程Gn(I)=μn*An*c1t/V1t，其中μn為流量系數(shù)

而An=e*π*dm(I)*ln(I)*sin(α1)求取ln=17.7mm>12mm，符合要求。(2)末級(jí)平均直徑的確定給定dm(z)=1019.5mm

(3)確定壓力級(jí)平均直徑的變化采用作圖法

(4)壓力級(jí)的平均直徑dm(平均)

dm(平均)=(AB+(1-1)+(2-2)++CD)/(m+1)*k=999.5mm

(5)壓力級(jí)的平均比焓降Δht(平均)Δht=0.5*(π*dm(平均)*n/60/Xa(平均))^2選取平均速比Xa(平均)=0.4367

Δht(平均)=0.5*(π*1.0*3000.00/60/0.4367)^2=64.6263(kJ/kg)(6)壓力級(jí)級(jí)數(shù)的確定Z

Z=(1+α)*Δht(p)/Δht(平均)，(α為重?zé)嵯禂?shù))

其中Δht(p)=ho-hc"=3389.8335-2898.8591=490.9744(kJ/kg)

Δht(p)─為壓力級(jí)的理想比焓降，壓力級(jí)入口ho=調(diào)節(jié)級(jí)出口h3Z=(1+0.050)*490.9744/64.6263=7.9770取整Z=8

(7)各級(jí)平均直徑的求取數(shù)據(jù)見數(shù)據(jù)匯總報(bào)表(8)各級(jí)比焓降分配

根據(jù)求出的各級(jí)平均直徑，選取相應(yīng)的速比，求出各級(jí)的理想比焓降ΔhtΔht=0.5*(π*dm*n/60/Xa)^2(9)各級(jí)比焓降的修正

在擬定的熱力過程線上逐級(jí)作出各級(jí)理想比焓降Δht,計(jì)算ΔhΔh=(1+α)*Δht(p)-ΣΔht=-0.1029(kJ/kg)(10)檢查各抽汽點(diǎn)壓力值是否符合要求其誤差小于2%，符合要求

(11)最后按照各級(jí)的dm和Δht求出相應(yīng)的各級(jí)速比Xa8．壓力級(jí)詳細(xì)熱力計(jì)算

(1)本級(jí)的比焓降Δht和本級(jí)滯止比焓降Δht(o)

由調(diào)節(jié)級(jí)的計(jì)算結(jié)果，已知本級(jí)的Po，ho，Po(o)，δhco，由壓力級(jí)比焓降分配，已知本級(jí)的P2，dm，Gn由P2和So查h2t"=2970.6925kJ/kg

本級(jí)比焓降Δht=ho-h2t"=3036.2443-2970.6925=65.5518(kJ/kg)

本級(jí)滯止比焓降Δht(o)=Δht+μo*δhco=65.5518+2.8358=68.3876(kJ/kg)(2)選取平均反動(dòng)度Ωm選取Ωm=0.0900

(3)噴嘴的理想比焓降Δhn

45

Δhn=(1-Ωm)*Δht=(1-0.0900)*2970.6925=59.6521(kJ/kg)(4)噴嘴的滯止理想比焓降Δhn(o)

Δhn(o)=Δhn+μo*δhco=59.6521+2.8358=62.4879(kJ/kg)(5)噴嘴的出口汽流理想速度c1t

c1t=(2*Δhn(o))^0.5=(2*62.4879*1000)^0.5=353.52(m/s)(6)噴嘴出口汽流實(shí)際速度c1

c1=φ*c1t=0.970*353.52=342.91(m/s)(7)噴嘴損失δhn

δhn=(1-φ^2)*Δhn(o)=(1-0.970^2)*62.4879=3.5254(kJ/kg)(8)圓周速度u

u=π*dm*n/60=π*1019.5/1000*3000.00/60=160.14(m/s)(9)級(jí)的假想速度Ca

Ca=(2*Δht(o))^0.5=(2*68.3876*1000)^0.5=369.83(m/s)(10)假想速比Xa

Xa=u/Ca=160.14/369.83=0.4330(11)噴嘴等比熵出參數(shù)h1t

h1t=ho-Δhn=3036.2443-59.6521=2976.5922(kJ/kg)

(12)噴嘴前后壓力比εn=P1/Po(o)=1.0052/1.2948=0.7763(13)選取噴嘴型式和出汽角α1選TC-1A噴嘴，出汽角α1=12°(14)噴嘴出口面積An

An=G*V1t/μn/c1t=47.9771*0.2391/0.970/353.5200=0.0335(m^2)(15)噴嘴高度ln

ln=An/(e*π*dm*sin(α1))

=0.0335/(1.0000*π*1019.5/1000*sin12.00°)=50.3(mm)(16)噴嘴出口實(shí)際比焓降h1

h1=h1t+δhn=2976.5922+3.5254=2980.1176(kJ/kg)(17)動(dòng)葉進(jìn)口汽流角β1和相對(duì)速度w1β1=arctg((c1*sin(α1)/(c1*cos(α1)-u))=arctg(342.91*sin12.00°/(cos12.00°-160.14))=22.13°w1=(c1^2+u^2-2*u*c1*cos(α1))^0.5

=(342.91^2+160.14^2-2*160.14*342.91*cos12.00°)^0.5=189.22(m/s)(18)動(dòng)葉理想比焓降Δhb

Δhb=Ωm*Δht=0.0900*65.5518=5.8997(kJ/kg)(19)動(dòng)葉滯止理想比焓降Δhb(o)

Δhb(o)=Δhb+δhw1=5.8997+17.9021=23.8018(kJ/kg)(20)動(dòng)葉出口理想汽流速度w2t

w2t=(2*Δhb(o))^0.5=(2*23.8018*1000)^0.5=218.18(m/s)(21)動(dòng)葉出口實(shí)際汽流速度w2

46

w2=ψ*w2t=0.931*218.18=203.13(m/s)(22)動(dòng)葉損失δhb

δhb=(1-ψ^2)*Δhb=(1-0.931^2)*5.8997=3.1713(kJ/kg)(23)動(dòng)葉后參數(shù)P2，V2根據(jù)h2、P2查焓熵表得到

P2=0.9810Mpa，V2=0.2452m^3/kg(24)動(dòng)葉出口面積Ab

Ab=G*V2/w2=47.9771*0.2452/203.13=0.0579(m^2)(25)動(dòng)葉高度lb

lb=ln+Δ=50.3+3.00=53.3(mm)(26)檢驗(yàn)根部反動(dòng)度ΩrΩr=1-(1-Ωm)*(db-lb)/db

=1-(1-0.0900)*(1019.5-53.30)/1019.5=0.0398在0.03-0.05范圍內(nèi)，符合要求。(27)計(jì)算動(dòng)葉出汽角β2β2=arcsin(Ab/(e*π*dm*lb))

=arcsin(0.0579/(1.000*π*1019.5/1000*53.3/1000)=19.83°(28)根據(jù)β1和β2在動(dòng)葉葉型表中選取動(dòng)葉型號(hào)選TP─1A型

(29)動(dòng)葉出口絕對(duì)速度c2和方向角α2c2=(w2^2+u^2-2*w2*u*cosβ2)^0.5

=(189.22^2+160.14^2-2*189.22*160.14*cos19.83°)^0.5=75.54(m/s)α2=arctg=(w2*sin(β2)/(w2*cos(β2)-u))=arctg(203.13*sin19.83°/(203.13*cos19.83°-160.14)=65.82°(30)余速損失δhc2

δhc2=c2^2/2=75.54^2/2/1000=2.8531(kJ/kg)(31)輪周有效比焓降Δhu"(無限長(zhǎng)葉片)Δhu"=Δht(o)-δhn-δhb-δhc2

=68.3876-3.5254-3.1713-2.8531=58.8378(kJ/kg)(32)級(jí)消耗的理想能量Eo

Eo=Δht(o)-μ1*δhc2=68.3876-0.0000*2.85=68.3876(kJ/kg)(33)輪周效率ηu"

ηu"=Δhu"/Eo=58.8378/68.3876=0.8604(34)校核輪周效率

單位質(zhì)量蒸汽對(duì)動(dòng)葉所作的輪周功WuWu=u*(c1*cos(α1)+c2*cos(α2))=160.14*(342.91*cos12.00°+75.54*cos65.82°)/1000=58.6686(kJ/kg)輪周效率ηu＂=Wu/Eo=58.6686/68.3876=0.8579

Δηu=|ηu"-ηu＂|/ηu"*100%=0.0029小于1%，滿足要求。(35)葉高損失δhl

δhl=a/l*Δhu"=1.600/1.1*58.8378=58.8378(kJ/kg)(36)輪周有效比焓降Δhu(考慮葉高損失)Δhu=Δhu"-δhl=58.8378-1.8716=56.9662(kJ/kg)

(37)輪周效率ηu=Δhu/Eo=56.9662/68.3876=0.8330(考慮葉高損失)(38)葉輪摩擦損失δhf

其中ΔPf=K1*(u/100)^3*dm^2/v，Δhf=ΔPf/G

ΔPf=1.0700*(160.1400/100)^3*(1019.5000/1000)^2/0.2452=18.6268(kJ/kg)δhf=18.6268/47.9771=0.3882(kJ/kg)(39)漏氣損失δhδ

隔板汽封齒的平均直徑dp=590.0mm隔板汽封間隙δp=0.5mm汽封齒數(shù)Zp=10

則有隔板漏氣損失δhp=Ap/An*(Zp^0.5)*Δhi"這里Ap=π*dp*δp

Δhi"=Δht(o)-δhn-δhb-δhl-δhc2

=68.3876-3.5254-3.1713-1.8716-2.8531=56.9662(kJ/kg)Ap=π*590.0/1000*0.5/1000=0.0009(m^2)

δhp=0.0009/0.0335/(10)^0.5*58.8378=0.4840(kJ/kg)

選�。喝~頂軸向間隙δz=1.5mm圍帶邊厚度Δs=0.3mmδz(平均)=1.5/53.3=0.0281(kJ/kg)

由Ωm與db/lb查取Ψt，由δz/Δs查取μ1，由δz和u/Ca查取μ2，動(dòng)葉頂部漏氣損失

δht=μ1*δz(平均)*Ψt/(μ2*sin(α1))*Δhi"

=0.300*0.0281*0.336/(0.958*sin12.00)*58.8378=0.8101(kJ/kg)級(jí)的總漏氣損失δhδ=δhp+δht=0.4840+0.8101=1.2941(kJ/kg)(40)級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失之和Σδh

Σδh=δhl+δhf+δhδ=1.8716+0.3882+1.2941=3.5539(kJ/kg)(41)級(jí)的有效比焓降Δhi

Δhi=Δhu"-Σδh=58.8378-3.5539=55.2839(kJ/kg)(42)級(jí)效率ηi

ηi=Δhi/Eo=55.2839/68.3876=0.8084(43)級(jí)內(nèi)功率Pi(s)

Pi(s)=G*Δhi=47.9771*55.2839=2652.3612(kW)(43)級(jí)后參數(shù)

h3=h2+Σδh+(1-μ1)*δhc2=2977.3892+3.5539+(1-0.00)*2.8531=2983.7962(kJ/kg)h3(o)=h2+μ1*δhc2=2983.7962+0.00*2.8531=2983.7962(kJ/kg)由h3(o)和S3查P3(o)=0.9926Mpa

同理將剩下的各級(jí)參數(shù)計(jì)算完后，再計(jì)算整機(jī)參數(shù)。9．整機(jī)參數(shù)計(jì)算

整機(jī)有效比焓降ΣΔhi=491.1413kJ/kg

48

計(jì)算的整機(jī)內(nèi)效率ΣPi(s)=26270.2778kW軸端功率Pe=26007.5750kW發(fā)電機(jī)功率Pel=25227.3478kW

計(jì)算誤差為0.0000小于1%，滿足要求，不必修正。四、繪制汽輪機(jī)通流部分圖(見附圖1)五、繪制速度三角形(見附圖2)六、繪制熱力過程線段(見附圖3)七、設(shè)計(jì)總結(jié)

通過兩周的汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)《汽輪機(jī)原理》這本書有了更進(jìn)一步的了解和融會(huì)貫通，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)汽輪機(jī)知識(shí)，并學(xué)會(huì)了運(yùn)用這些知識(shí)來進(jìn)行汽輪機(jī)的熱力設(shè)計(jì)、計(jì)算，掌握了熱力過程線的繪制過程，汽輪機(jī)通流尺寸的確定方法。而且通過繪制汽輪機(jī)通流部分圖，對(duì)通流部分的結(jié)構(gòu)和各零件的作用原理有了更清楚的認(rèn)識(shí)，在腦子里形成了一個(gè)比較完整的圖像。在此次課程設(shè)計(jì)中還使自己的獨(dú)立思考能力和作圖能力得到了很好的鍛煉，學(xué)到了許多新東西和一些技巧，收獲很大。

八、參考文獻(xiàn)

[1]沈士一，莊賀慶，康松，龐立云．汽輪機(jī)原理．水利電力出版社，1992[2]馮慧雯主編，汽輪機(jī)課程設(shè)計(jì)參考資料．水利電力出版社，1992

56

3.1

57

附圖

Po＝8.83MpaPot"＝8.3885Mpa

P1＝6.0231MpaP2=5.8836MpaΔht=119.4583kj/kgΔhn=111.6935kj/kgδhn=6.6011kj/kgδhw1=42.0078kj/kgΔhb=7.7645kj/kgδhb=7.6451kj/kgΣδh=15.8656kj/kgΔhi=85.104kj/kg

58

Po＝5.8836MpaPo0

=5.8836Mpa

因?yàn)閴毫��?jí)第一級(jí)不能利用調(diào)節(jié)級(jí)的余速動(dòng)能所以Po0

＝Po

P1＝4.9216MpaP2=4.8555MpaΔht=62.4321kj/kgΔhn=58.437kj/kgδhn=3.4527kj/kgδhw1=16.8637kj/kgΔhb=3.9957kj/kgδhb=2.7803kj/kgΣδh=8.6136kj/kgΔhi=45.3815kj/kg

59

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