凝汽式汽轮机课程设计.docx
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凝汽式汽轮机课程设计
55MW凝汽式汽轮机课程设计
1.设计基本参数选择.............................................................................................2
1.1汽轮机类型.............................................................................................2
1.2基本参数..................................................................................................2
1.3相对内效率的估算.................................................................................2
1.4损失的估算.............................................................................................2
2.汽轮机热力过程线的拟定.................................................................................2
3.汽轮机进汽量的估算.........................................................................................3
4.抽汽回热系统热平衡初步计算.........................................................................3
4.1给水温度的选取......................................................................................44.2回热抽汽级数的选择..............................................................................44.3除氧器工作压力的选择..........................................................................4
4.4回热系统图的拟定..................................................................................4
4.5各加热器汽水参数计算..........................................................................4
4.6回系统平衡初步计算..............................................................................7
5.阀杆漏汽量与轴封漏汽量的估算.....................................................................9
5.1主汽阀阀杆漏汽量的计算......................................................................9
5.2调节汽阀阀杆漏汽量............................................................................10
5.3前轴封漏汽............................................................................................10
5.4后轴封漏汽............................................................................................12
6.调节级的选择与计算.......................................................................................13
6.1基本参数................................................................................................13
6.2调节级详细计算....................................................................................13
6.2.1喷嘴部分的计算.........................................................................136.2.2动叶部分计算.............................................................................156.2.3级内其它损失的计算.................................................................16
6.2.4级效率与内功率的计算.............................................................17
7.压力级的级数确定和比焓降分配...................................................................17
7.1第一压力级的流量................................................................................17
7.2第一压力级直径的确定........................................................................177.3末级直径的确定....................................................................................177.4非调节级级数的确定............................................................................18
7.5将各级比焓降画在h-s图上校核并修改.............................................20
8.抽汽压力调整...................................................................................................219.重新列汽水参数表...........................................................................................21
10.汽轮机各部分汽水流量和各项热经济指标计算.........................................22
10.1重新计算汽轮机各段抽汽量.............................................................22
10.2汽轮机气耗量计算机流量校核.........................................................24
10.3汽轮机热耗量Q0、热耗量q0.........................................................25
10.4绝对电效率.........................................................................................2511压力级详细计算............................................................................................26
12.设计总结.........................................................................................................29
13.参考文献.........................................................................................................29
1.设计基本参数选择
1.1汽轮机类型机组型号:
N55-8.2/535
机组形式:
高压、单缸单轴多级凝汽式汽轮机。
1.2基本参数
汽轮机额定功率
(Pr,kW)55000
汽轮机设计功率
(Pe,kW)45000
汽轮机初压
(p0,MPa)8.2
汽轮机初温
(t0,0C)535
汽轮机工作转速
(n,r/min)3000
汽轮机排气压力
(pc,MPa)0.0042
给水温度
(tfw,0C)158
冷却水温
(tcl,0C)20
凝汽器出口水温
(tc,0C)31.5
给水泵压头
(pfp,Mpa)13.28
凝结水泵压头
(pcp,Mpa)1.18
回热级数
(Z,级)7
速比
1.3相对内效率的估算
(xa)0.26
根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率,ri85.5%。
1.4损失的估算主汽阀和调节汽阀节流压力损失:
p00.05p00.405MPa。
排汽阻力损失:
pc0.04pc
2.汽轮机热力过程线的拟定
(1)在hs图上,根据新蒸汽压力p08.2MPa和新蒸汽温度t0535C,可确定汽轮机进汽状态点0(主汽阀前),并查得该点的比焓h03483.22kJ/kg,比熵s0=6.8217KJ/(KgC),比体积v00.0430256m3/Kg。
(2)在hs图上,根据初压p08.2MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失p00.41MPa可以确定调节级级前压力p0p0p07.79MPa,然后要根据p0与h0的交点可以确定调节级级前状态点1,并查得该点的温度
t0=533.25C,比熵S0=6.8441KJ/(KgC),比体积v00.0453031m3/Kg。
(3)已知排汽压力pc0.0042MPa,,根据pcpc'pcpc'0.04pc,求得凝汽器压力pc0.00438MPa。
(4)在hs图上,根据凝汽器压力pc0.00438MPa和s0=6.8217KJ/(KgC)可以确定汽缸理想出口状态点2t,并查得该点比焓值hct=2060.10KJ/Kg,温度
tct=29.81C,比体积vct26.4572185m3/Kg,干度xct=0.7963。
由此可以得
到汽轮机理想出口比焓降Htmach0hct1423.12kJ/kg,进而可以确定汽轮机
实际比焓降HimacHtmacri1216.77kJ/kg,再根据hc,Himac,pc和可以确定实际出口状态点2,查得该点比焓值hc22266.45kJ/kg,温度t0=29.81C,比体积vc229.2783618m3/Kg,干度x=0.8812。
(5)若不考虑末级余速损失,直接到步骤(6),若考虑末级余速损失,则
得到hc20.018Htmac25.62kJ/kg,然后沿压力线下移25.62kJ/kg得3点,并查得该点比焓值hc32240.83kJ/kg,温度tc3=29.81C,比体积
vc328.9281m3/Kg,干度x=0.8706,用直线连接1、3两点,在中间点处沿压力线下移(12~15)kJ/kg得4点。
光滑连接1、4、3点,则由点0、1、4、3、2连接的线即为该机组在设计工况下的近似热力过程线。
(6)用直线连接1、2两点,在中间点处沿压力线下移(20~25)kJ/kg得3点,光滑连接1、3、2点则由点0、1、3、2连接的线即为该机组在设计式况下的近似热力过程线。
3.汽轮机进汽量的估算
设m=1.15,机械效率m0.98,发电机效率g0.98,汽轮机漏汽量
D3%De,且有:
D0himac3.6Pmegm0.971
3.6450001
1.15
1216.770.980.980.97
1708.t/h
.抽汽回热系统热平衡初步计算
4.1给水温度的选取
根据初压p08.2MPa,得饱和水温ts0296.7C,则twfst0702.2163.C
4.2回热抽汽级数的选择选择7段回热抽汽,采用“两高、四低、一除氧”的形式,高压加热器采用内置式疏水冷却器;高压加热器疏水收集方式为逐级自流到除氧器,4、5、6号低压加热疏水收集方式为逐级自流,7号低压加热器采用疏水泵,其加热器(包括除氧器)的编号从高压到低压依次排列,为1、2……7号。
4.3除氧器工作压力的选择除氧器定压运行,工作压力选为pd0.588MPa。
4.4回热系统图的拟定一台汽轮机抽汽回热系统的拟定主要取决于该机组的给水温度、抽汽回热级
数及除氧器的工作压力等。
根据50MW汽轮机这几方面数值的确定,可画出如图2所示的回热系统图。
图2N55-8.2/535型汽轮机回热系统示意图
4.5各加热器汽水参数计算已知:
高压加热器上端差15C,25C,下端差j10C(j1,2)。
低压加热器上端差j10C(j4,5,6,7)各段抽汽压损pj8%pj(j1,2,3,4,5,6,7)
由于除氧器定压运行,为了使其工作稳定,压损取40%
给水温度tfw214C
凝汽器压力对应下的饱和水温,即凝结水温度tc=29.81C除氧器工作压力pd对应下的饱和水温,即除氧器水箱出口水温td=158C本次计算暂不考虑给水泵与凝结水泵温升。
根据等温升法求取各级加热器进出口水温twj、水比焓hwj,通过上端差求取
各级加热器凝结段的饱和水温度tbj,饱和水比焓hbj,最后再根据抽汽压力与热力过程线的交点在hs图上查取各段抽汽温度tj(或干度)、抽汽比焓值hj。
由等温升法可得高压加热器水侧温升为t1(tfwtd)/227.8C
由等温升法可得低压加热器水侧温升为t2(tdtc)/525.6C则
tw1tfw214C,tw2186C,tw3td158C,tw4133C,tw5107C,
tw682C,tw756C
(1)1号高压加热器
根据给水温度,可以得到1号高压加热器出口水温tw1tfw214C由给水泵出口压力pfp和tw1可得1号高压加热器出口水比焓hw1919.84kJ/kg。
1号高压加热器凝结段的饱和水温度tb1tw11219C,hb1939.02KJ/Kg
1号高压加热器汽侧工作压力p12.275MPa,1段抽汽压力p12.47MPa
1
号高压加热器疏水温度ts1tw1t11196.2C;1号高压加热器疏水比焓hs1840.55kJ/kg
(2)2号高压加热器
2
号高压加热器出口水温tw2186C由给水泵出口压力pfp和tw2可得2号高压加热器出口水比焓hw2795.73kJ/kg
2号高压加热器凝结段的饱和水温度tb2tw22191C,hb2817.65kJ/kg,
2号高压加热器汽侧工作压力p21.28276MPa,2段抽汽压力p21.3943MPa,
2号高压加热器疏水温度ts2tw2t12168.2C;2号高压加热器疏水比焓hs2718.39kJ/kg
(3)除氧器
除氧器工作压力p3pd0.588MPa;3段抽汽压力p30.976MPa;水温td158C出口水比焓hd667.12kJ/kg由给水泵出口压力pfp和tw3可得给水泵出口水比焓hw3674.49kJ/kg。
(4)4号低压加热器
4号低压加热器出口水温tw4133C,出口水比焓hw4567.95kJ/kg;
4号低压加热器疏水温度ts4tw44138C,hs4580.62kJ/kg;
4号低压加热器汽侧工作压力p40.3415MPa,4段抽汽压力p40.3712MPa
(5)5号低压加热器
5
号低压加热器出口水温tw5107C,出口水比焓hw5448.67kJ/kg;
5号低压加热器疏水温度ts4tw44112C,hs4469.83kJ/kg;
5号低压加热器汽侧工作压力p50.15327MPa,5段抽汽压力
p50.167MPa。
(6)6号低压加热器
6
号低压加热器出口水温tw682C,出口水比焓hw6343.34kJ/kg;
6号低压加热器疏水温度ts6tw6687C,hs6364.35kJ/kg;
6号低压加热器汽侧工作压力p60.06255MPa,6段抽汽压力
p40.06799MPa。
(7)7号低压加热器
7
号低压加热器出口水温tw756C,出口水比焓hw7234.42kJ/kg;
7号低压加热器疏水温度ts7tw7761C,hs7255.34kJ/kg;
7号低压加热器汽侧工作压力p70.02088733MPa,7段抽汽压力p70.0227MPa。
各加热器汽侧和水侧的基本参数如表1所示
表155MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数表
项目
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
C
回热抽汽
抽汽压力pj
MPa
2.47
1.39
0.976
0.37
0.167
0.068
0.023
0.0042
抽汽温度tj(干度xj)
℃
378
312
272
177
0.996
0.959
0.920
-
抽汽比焓值hj
kJ/kg
3192
3066
2993
2815
2690
2567
2429
-
抽汽压损∆pj
%
8
8
40
8
8
8
8
-
加热器汽侧压力pj’
MPa
2.275
1.28
0.588
0.34
0.15
0.063
0.021
-
pj’下的饱和水温tbj
℃
219
191
158
138
112
87
61
-
pj’下的饱和水焓hbj
kJ/kg
939.02
817.65
667.12
580.62
469.83
364.35
255.34
-
抽汽放热qj
kJ/kg
2349.45
2348.01
2318.21
2232.98
2217.87
2199.25
2170.96
-
疏水
上端差θj
℃
5
5
0
5
5
5
5
-
下端差θj
℃
10
10
-
-
-
-
-
-
疏水温度tsj
℃
196.2
168.2
-
-
-
-
-
-
疏水比焓hsj
kJ/kg
840.55
718.39
-
-
-
-
-
-
疏水放热γj
kJ/kg
-
122.16
51.27
-
110.79
105.48
109.01
-
水侧
加热器出口水温twj
℃
214
186
158
133
107
82
56
29.81
加热器水侧压力pw
MPa
13.28
13.28
0.588
1.18
1.18
1.18
1.18
-
加热器出口水比焓hwj
kJ/kg
919.84
795.73
674.49*/667.12
567.95
448.67
343.34
234.42
124.95
给水比焓升τj
kJ/kg
124.11
121.24
106.54
119.28
105.33
108.92
109.47
-
*表示给水泵后比焓值。
4.6回系统平衡初步计算
(1)1号高压加热器
1号高压加热器热平衡如图3所示根据表面式加热器热平衡原理可列出方程
fw(hw1hw2)/h1(919.84795.73)/0.98
1=0053857.h1hs13192840.55
(2)2号高压加热器
2号高压加热器热平衡如图4所示根据表面式加热器热平衡原理可列出方程
fw(hw2hw3)/h1(hs1hs2)
2
h2hs2
0049895.
(3)除氧器。
除氧器热平衡如图5所示根据混合式加热器热平衡原理可列出方程
fw(hwdhw4)/h(12)(hs2hw4)
3
h3hw4
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