汽轮机汽轮机课程设计课程设计 说明书说明书 设计题目：设计题目：50 万千瓦凝汽式汽轮机热平衡计算万千瓦凝汽式汽轮机热平衡计算 学生姓名学生姓名: 学学 号号: 专专 业业: 热能与动力热能与动力工程工程 班班 级级: 完成日期完成日期: 指导教师指导教师: 周逊周逊 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 2015 年年 01 月月 一）设计题目：一）设计题目：50 万千瓦凝汽式汽轮机再热回热循环万千瓦凝汽式汽轮机再热回热循环 二）已知参数：二）已知参数： 额定功率：pr500MW， 额定转速：ne3000r/min， 设计功率： pe450MW， 新蒸汽压力：p016.67MPa， 新蒸汽温度：t0537， 排汽压力：pc0.0054MPa， 给水温度：tfw272.3， 再热温度：537 三）三）任务与要求任务与要求 （1）估算整机蒸汽流量及拟定热力过程曲线； （2）回热系统热平衡初步计算及回热系统示意图绘制； 四四）详细设计过程：）详细设计过程： 一、汽轮机进一、汽轮机进汽汽量量 D0的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算的初步估算和近似热力过程曲线的初步计算 1根据已知的 p0、t0和 pc，确定蒸汽通过主汽门、配汽机构及排汽管中的压力 损失。 进汽机构节流损失： 00 5%0.0516.670.8335PPMPa 排汽管中压力损失： 0.050.00540.0003 c PMPa 调节级前的压力为： 000 15.83PPPMPa 末级动叶后压力为： 0.0050.00030.0057 zccc PPPPMPa 2选取机组的相对内效率、发电效率和机械效率 由于汽轮发电机组的额定功率：pr500MW 所以取汽轮机相对内效率 ri0.89，发电机效率 g 0.98(全负荷)，机 械效率 ax0.99 3热力过程曲线的初步拟定 由 p016.67MPa，t0537确定初始状态点“0” ： 0 h3393.91kJ/kg， 0 v=0.0198 m3/kg， 0 s= 6.4094 kJ/(kgK) 由 10 3393.91hh kJ/kg， 0 15.83PMPa从而确定“1”点： 1 s= 6.4281kJ/(kgK)， 1 v=0.02091 m3/kg， 1 t=532.85 过“1”点做定熵线与 Pc=0.0054MPa 的定压线交于“3”点，查得： 3 h= 1953kJ/kg 整机理想焓降为： 03 3393.91 19531440 mac t hhhkJ/kg 整机有效焓降为： mac i h ri mac t h1440.83720.89 1281.6kJ/kg 从而确定“3”点的比焓为： 3 h = 0 h- mac i h=3393.0911281.6=2112kJ/kg 4整机进汽量估计 0D rigax D e mac t 3600p m h （kg/h） 取m=1.14， 0 D=5%D， 0.84 ri ，0.987 ax ， 0.98 g 0 0 36001.140 D+0.05D 1520t/h 二二、回热系统平衡初步估算、回热系统平衡初步估算 1. 确定给水温度 fw t 初蒸汽压力： 0 16.67PMPa，它对应的饱和温度为： 350.73 s t，所以 给水温度 fw t 在 272.3C 之间，取 272 fw tC 。 2确定抽汽级数fw 因为初压 0 16.67PMPa ，初温 0 537tC ，由经验可知，选取 8 fw ，其中 3 个高压加热器、4 个低压加热器、1 个除氧器。检验得上面取的给水温度 也在要求的范围内。 3给水比焓升的分配 因为给水温度 272 fw tC ， 同时 0 16.67PMPa ， 则可查得： 1196.23kJ/kg fw h 又由排汽压力 0.0054 c PMPa查得：34.27 c tC， 143.53kJ/kg c h 采用等比焓升分配原则，每级加热器中给水焓升为： 1196.23143.53 131.5kJ/kg 8 fwc fw fw hh h Z 131.08 4确定加热器端差 t 参照 500MW 机组示例，取高压加热器端差为 0C，低压加热器端差为 2.7 C，除氧器的端差为 0C。 5确定抽汽管道压损 同样参照 500MW 机组示例， 取除氧器的抽汽管道压损 11% ee PP， 高压、 低压加热器的抽汽管道压损 11% ee PP。 6确定各级加热器的汽水参数 由于各级加热器中给水比焓升确定了，则各级加热器出口水温 2w t也就确定 了。根据传热端差可以确定各加热器抽汽凝结水的温度 2ewt tt ，继而 可查得对应 e t下饱和蒸汽压力，即各加热器内抽汽压力 e P，以及汽轮机各 抽汽室的压力() eeee P PPP 。在 h-s 图上近似热力过程线中，分别找到 各抽汽点的焓值 e h，并将其列于下表中： 加 热 器 号 抽汽 压力 () e P MPa 抽汽 比焓 (kJ/kg) e h 实际 抽汽 压力 ， () e PMPa 饱和 水温 度 () e tC 饱和水 比焓 (kJ/kg) e h 出 口 端 差 () t C 给水 出口 温度 2( ) w tC 给水出 口比焓 2(kJ/kg)w h H1 5.700 3125 6.270 272.03 1196.23 0 272.3 1196.23 H2 3.700 3050 4.070 248.84 1065.15 0 245.84 1065.15 H3 2.228 3480 2.451 217.96 934.09 0 217.96 934.07 HD 1.226 3310 1.349 188.97 802.99 0 188.97 802.99 H4 0.641 3160 0.705 161.85 683.67 2.7 159.15 671.91 H5 0.330 3000 0.361 136.84 575.65 2.7 128.07 540.83 H6 0.108 2775 0.112 100.09 419.44 2.8 97.29 409.75 H7 0.031 2580 0.033 69.38 290.41 2.8 66.58 278.64 7原则性热力系统图 由于调节级的情况、压力级的情况及抽汽的位置均未定，所以无法做出准确 的图。下面仅为示意图，真实图见作图纸上。 8.近似过程线的确定 1.高压缸 高压缸出口压力 3.2MPa,对应焓值 h=2868kJ/kg，高压缸等熵焓降 s0r h =hh =3393 2868=525kJ/kg 高压缸效率为高=0.89，高压缸有用焓降 is 467.25kJ / kghh 高 2.中压缸 中压缸进气压力为P 3.2 (1 8%)2.97MPa 中 再热温度 537，有焓熵表查的 0 =kJ kgh ，中压缸出口压力，参考同类 机组P中出=0.25MPa,由焓熵图查的 s h=2803.18kJ/kg。 中压缸等熵焓降 734.79kJ/kg，预估中压缸效率中=0.89，中压缸有效焓降 654kJ/kg，中压缸出口焓降 2883.97kJ/kg。 3.低压缸 低压缸进口压力 p0.245MPa 进 ,出口背压 0.0054Mpa,对应进口焓值为 2883.97 kJ/kg，等熵焓降为 2564.05 kJ/kg，效率取值 0.89，有用焓降 483.27 kJ/kg， 出口焓值为 2400 kJ/kg。 高压缸近似过程曲线 中低压缸近似过程曲线 4.装机效率 i 装 s h 467+654+483 =89% h525+734+543 8回热系统热平衡估算： (1)H1 号高压加热器 近似取 fw0 DD1520t/h h 0.98，下同。 因为 e111h21 D ()() eefwww hhDhh 所以 21 e1 1 () 1520 (119623 1065.15) D105.3t/h (3125 1196.23) 0.98 fwww eh Dhh h (2)H2 号高压加热器 近似取 fw0 DD1520t/h h 0.98，下同。 因为 e222h32 D ()() eefwww hhDhh 所以 32 e2 2 () D92.44t/h fwww eh Dhh h (3)H3 号高压加热器 因为 e333h43 D ()() eefwww hhDhh 所以 43 e3 3 () D69.6t/h fwww eh Dhh h (4)HD 除氧器 除氧器质量平衡方程： 12e3 + geelcwfw DDDDDDD 除氧器热平衡方程： 12331h (+) gegeeelecwwfweg D hDDDD hD hD h （） 联立两方程解得：75.1t/h g D，1178.4t/h cw D 所以除氧器的抽汽量为： 75.1t/h g D (5)H4 号低压加热器 类似于 H1 的情况，可以列出如下式子： e444h54 D ()() eefwww hhDhh e4 D63.6t/h (6)H5 和 H6 号低压加热器 H5 的热平衡方程： 5w5e4e4e1e6hc647 ()() ewww DhhDhhDhh（- H6 的热平衡方程： 6w5e4e4e5e1e6hx78 ()+)() ew DhhDDhhD hh（- 质量平衡方程 x45e6cwee DDDDD e5 D62.14t/h e6 D48.7t/h (7)H7 号低压加热器 利用热平衡方程解得： e7 D60.1t/h (8)冷凝气流量确定 忽略轴封流量的影响 xe7 DDD100460.1944t/h 排 9.功率校核 各级抽气在抽出之前的功率以及整齐进气的各排气口所做功： 101 1 () N7682.2 3600 eeax Dhh KW = 202 2 () N8631.1 3600 eeax Dhh KW = 中间再热焓升： 35372868669/hkJ kg 303 3 (+ h) N11027.0 3600 eeax Dhh KW = g04 4 (+ h) N11921.1 3600 eax D hh KW = e405 5 (+ h) N14110.4 3600 eax Dhh KW = e506 6 (+ h) N16482.4 3600 eax Dhh KW = e6056 7 (+ h) N15908.7 3600 eax Dhh KW = e708 8 (+ h) N22822.98 3600 eax Dhh KW = 蒸汽有进口到排气做功： 0 5 (+ h) N370257.8 3600 ax Dhh KW 排排 = 总功率 0 5 (+ h) N370257.8 3600 ax Dhh KW 排排 = 相对系数： =2.6% E E NN N 总 经济性指数： 总耗热量： 001 9 1520 10003393 1196.233393 105.3 94.12582 1000 4.107 10 eZR QhhDi =D 热耗： 9