1、 （2 0122013 学 年 第 1 学期）名称： 涡轮机专业方向课程设计院系： 能源与动力工程学院 班级： 动涡 2050 学生： cc xsh指导老师： xr日 期 ： 2013 年 1 月 7 日 1 月 18 日主要参数：（1）.P0=2.917Mpa，T0=335 ，（2）.额定功率：1500kW（3）.转速：5000r/min（4）.机组背压：1.287Mpa1. 理想比焓降的确定，单级的选择依据根据已知的 P0，T0 和 P2，确定机组的理想绝热焓降 h0,由于机组的进气管和排气管都有压力损失，所以级内的理想绝热焓降 hs 应小于机组的理想绝热焓降 h0。再根据级内的理想焓降确
2、定选用压力级或者速度级，单级或者多级。在实际应用中，压力级的最佳速比大于速度级的最佳速比，所以在相同转速下，速度级的级内焓降要大于压力级的焓降。速度级常用来在一级中承担较大焓降的任务，也常用来作为调节级。但本次课设设计任务中要求设计双列速度级，所以这一步只来作为参考。2. 速比和节圆直径的选择选定双列速度级后，通过查速度级轮周效率与速比的关系得知，当速比在。0.2-0.28 时轮周效率有最大值。根据图表我们先初步选择了速比 Xo，通过速比 Xo 和级理想出口速度得到圆周速度 U，再通过圆周速度 U 和转速n 确定了节圆直径 Dcp。由于 Dcp 还受加工工艺的限制，所以要将 Dcp 取整。取整
3、后重新调整圆周转速 U。最后得到级的最佳速比（考虑了工艺要求）Xo。图 1 速度级轮周效率与速比的关系3. 反动度的选取在级内引入少量的反动度对改善动叶片中的流动有利，可以提高速度系数。但随着反动度的提高最佳速比也会变大，从而使级的焓降降低，故引入的反动度不能过大。而且多数的速度级处在部分进气的状态下工作，如果引入的反动度过大，必将明显地引起部分进气损失和叶端漏气的增加。根据说明书中的建议，应从 18-20 范围内选取。我们组选取的反动度为 18。根据反动度对速度级轮周效率的影响，最终将反动度在第一列动叶，导叶和第二列动叶内的焓降分配为 5，6，7。图 2 反动度对速度级轮周效率的影响4. 叶
4、型的选取喷嘴和动叶叶片的型线选择是根据气流在出口处的马赫数确定。双列级尽量不要选取缩放喷嘴。为了有利于生产制造 降低成本 同一组级叶片应尽量选取相同的叶型。本组喷嘴出口马赫数为 0.924，查表得级组叶型组合 KC-1b（喷嘴叶型 TC-2b，第列动叶型 TP-1b，导叶叶型 TP-3A，第列动叶叶型 TP-5A） 。1.叶片宽度 B 和弦长 b 的选择 喷嘴和动叶叶片宽度 Bn Bb 的选择必须满足叶片强度的要求。叶片宽度 过大或过小将会造成材料的浪费或引起叶片的断裂。根据叶片制造工艺和通用性的要求通常一种叶型仅生产几档宽度供选择使用。所以需根据叶片强度的估算 选取某一档叶片宽度 Bn Bb
5、 以及安装角 y y。当叶片宽度与安装角确定之后 叶片弦长 bn bb 就确定了。 2. 相对节距 t 和叶片数 z 的确定 在选取喷嘴和动叶出口角口 1 2 时 还需选择相对节距 tn 和tb tn=Tn/bntb=Tb/bb.一定的叶型对应有最佳的相对节距范围 所以在选择 tn和 tb 时应在相应的最佳范围内选取。叶栅的上述各项几何参数选定之后 即可根据平均直径 dn 和 db 确定喷嘴与动叶数:zn=dn*e*/tn,zb=*db/tb 然后取整。从叶片强度考虑，通常叶片数为偶数。 根据取整后的叶片敬求出叶片节距 tn和 tb 然后在 1-y-tn 2-y-tb 特性曲线上查得 1 2。
6、 3. 汽流出口角 1 2 的选择喷嘴与动叶汽流出口角 1 2 对叶栅的通流能力、作功大小及效率高低有较大的影响。决定叶栅出口角大小的最主要因素是相对节距和安装角。对应一定的相对节距和安装角 喷嘴与动叶有一确定的出口角 往往需要通过对叶片数及相对节距的试凑来满足 1，2 的要求。进行级的热力设计时 根据级蒸汽容积流量的大小，通常可考虑在下列范围中选择出口角，双列级中，一般 1= 13 到 15 度，其后备到叶栅的出口角选择可参考下列范围 2=t- (35) 1=2- (510) 2=1-(78)。5.制表序号 名称 符号 单位 公式及来源 备注 结果1 新蒸汽压力 0pMPa 给定 2.917
7、2 新蒸汽温度 tK 给定 6083 新蒸汽焓 0iKJ/kg 按 、 查 i-s 图0pt4 3082.48 4 新蒸汽比容 vm3/kg 按 、 查 i-s 图 4 0.09049035 机组背压 2pMpa 给定 1.2876 机组绝热终焓 iKJ/kg 按 、 、 查 i-s 图0pt24 2885.367 机组绝热焓降 0hKJ/kg -i 197.128 级进汽压力损 失 pMpa (0.03-0.05) 取 0.0500p1,P14 0.145859 级进汽压力 1pMpa 0p2.7711510 级进汽焓 iKJ/kg i1,P14 3082.4811 级进汽温度 1tK 按
8、、 查 i-s 图14 606.512 下的饱和温1p度stK 按 、 查 i-s 图1psX4 502513 级进汽过热度 depctK 1ts 10414 阻力系数 （0.050）内选取 1,P16 0.0315 排气管中汽流 速度 nBC.m/s （ 4060）内选取 1,P15 5016 级后至排汽管 的排汽损失 xpMpa 210pCnB1,P15 0.009652517 级排汽压力 k2Mpa +2x说明书 1.296652518 级绝热终态蒸 汽干度 X 按 、 、 查 i-s 图1ptk4 100%19 级绝热终焓 2iKJ/kg 按 、 、 查 i-s 图24 2898.23
9、20 级绝热终比容 vm3/kg 按 、 、 查 i-s 图1tk4 0.171312521 级绝热焓降 shKJ/kg -i2 184.2522 机组额定功率 HNKW 给定 150023 机组经济功率 N0 e KW（0.90.98） 取 0.95HN142524 机组有效效率 oe 选取 2 0.625 级理想出口速 度 0Cm/s sh3102607.042008426 节圆直径 cpDm 杭汽厂 d 双尺寸系列 0.5827 转速 n r/s 给定 83.3333328 圆周速度 U m/s nDcp151.843642329 速比 0x U/ 0C说明书 0.2530 级进汽流量
10、Q kg/s N0 e /（h 0 ）oe12.0484983831 过热蒸汽绝热 指数 K 查取 5,P272 1.332 临界压比 cr 122,P10 0.54572773433 喷嘴喉部压力 CKPpMPa cr1p0.98311855 1.5122934134 喷嘴喉部绝热 终焓 PiKJ/kg 按 、 、 查 i-s 图1tCKP4 2933.0235 喷嘴喉部绝热降 KChKJ/kg -1i 149.4636 喷嘴喉部理想 出口速度 tPc1m/s KPCh302546.73576837 喷嘴速度系数 c （ 0.950.97）范围内选取 2,P48 0.9538 喷嘴喉部实际
11、出口速度 KP1m/s ctKP1 519.398979639 喷嘴喉部前损失 ChKJ/kg ch22,P65 14.5723540 喷嘴喉部出口焓 KPiKJ/kg +KPCi2947.5923541 喷嘴喉部出口容 CvM3/kg 由 、 查 i-s 图p0.152150642 喷嘴喉部计算积 KPF 2mQ. / CKPvc10.00352943843 级反动度 % (1820) 范围内选取 说明书 1844 喷嘴绝热焓降 chKJ/kg (1- )sh3,P47 151.08545 喷嘴绝热终焓 iKJ/kg -1ic 2931.39546 喷嘴出口压力 CpMPa 由 、 、 查
12、i-s 图p4 1.5013225447 喷嘴理想出口度 tc1m/s ch3022,P47 549.699918148 喷嘴实际出口度 m/s t12,P48 522.214922249 喷嘴损失 chKJ/kg c22,P49 14.730787550 喷嘴出口焓 ciKJ/kg +cih2946.12578851 喷嘴实际出口度 tK 按 、 查 i-s 图Cp4 532.4652 喷嘴实际出口容 cvM3/kg 按 、 查 i-s 图ci4 0.155258453 喷嘴出口计算积 F2mQ /v12,P29 0.00358210954 过热蒸汽气体数 R J/kg.k 查得 461.7
13、655 喷嘴出口马赫数 c cRt12,P9 0.92368938556 级组叶型组合 按 选取M1 KC-1b57 喷嘴叶型 查表 1 TC-2b58 第列动叶型 查表 1 TP-1b59 导叶叶型 查表 1 TP-3A60 第列动叶叶型 查表 1 TP-5A61 喷嘴安装角 查取 7 3862 喷嘴出口汽流角(含汽流偏角) 1 选取 1 1563 喷嘴出口边厚度 Cm 查取 7 0.00057864 喷嘴最佳相对距 ct （0.700.75）内选取 0.765 喷嘴宽度 Bm 查取 7 0.030866 喷嘴弦长 cbm sincB2,P63 0.05002739367 喷嘴节距 tm t
14、b0.03501917568 喷嘴嘴宽 ncm （ - ）cC1si0.00891405369 喷嘴喉部减窄数 c ct0.98349475770 喷嘴高度部分进汽度 clm ccpDF1sin0.00772308171 喷嘴高度 clm 选定 0.01472 喷嘴部分进汽 度 ccpl1sin0.673 喷嘴数目 cZ只 cptD/取整 3174 喷嘴喉部实际 面积 CKPF2mZnl2,P43 0.00386869975 喷嘴出口汽流角(未偏转时) 1a )si.arcsi(11KPcCv2,P14 14.7743783676 汽流偏转角 0.22562164177 喷嘴出口至级背压绝热终
15、焓 1hKJ/kg 按 、 、 查 i-s 图Cpcik24 2912.4678 喷嘴出口至级背压绝热焓降 KJ/kg - 1 33.665787579喷嘴出口至级背压理想出口速度1cm/s 1302h259.483284680喷嘴出口至级背压绝热终态比容1vM3/kg 按 、 、 查 i-s 图Cpcik24 0.173851781 喷嘴与动叶 的轴向间隙 Im 参考母型动叶有径向汽封齿0.00182 动叶安装角 bI 查取 7 79.883 动叶进口角 I1 查取 1 2284 动叶出口角 I2 查取 1 1885 动叶出汽边 厚度 m 查得 7 0.000486 动叶宽度 IBm 选取
16、7 0.0387 动叶弦长 Ibm = /IbBbIsin0.03048172888 动叶最佳相 对节距 It (0.600.65)内选取 1 0.6589 动叶节距 Im It 0.01981312390 动叶喉宽 hItm II2sin).(0.00599899891 动叶部分进 汽度 I 取比 稍大c说明书 0.6292 动叶数目 IZ只 IptD取整 9193 动叶高度 Ilm 先暂定，后由流量方程校核 0.01694 动叶顶部和根部间隙面积 If2IcpIcplDl)(0.00364425695动叶与喷嘴间隙处流量系数Iu 参考母型 0.1596 动叶与喷嘴 间隙漏汽量 IQKg/s
17、 /If1cIu1v流量公 式 0.50585060297 动叶流量 IKg/s Q- IQ11.5426477798 动叶进口相 对转速 IW1m/s 1121cosUC377.595993699 折入焓 IwhKJ/kg /03IW 71.2893672100 动叶进口相 对角度 1I arctg1osin速度 20.94790752101 动叶汽流偏 折角 I -I-1.052092248102 级反动度 % 见本表43 项 18103 动叶反动度 I% 见本表43 项 说明书 5104 动叶绝热焓 降 IhKJ/kg Ish定义 9.2125105 动叶绝热终 焓 IiKJ/kg -c
18、iI 2936.913288106 动叶总焓降 IhKJ/kg +IIw180.5018672107 动叶排汽压 力 IpMPa 按 、 、 查 i-s 图CpciI 4 1.443302108 动叶理想出 口速度 tIW2m/s Ih3022,P48 401.2527064109 动叶速度系 数 I 按 、 查曲线ItIW0.909110 动叶实际相 对出口速度 I2m/s ItI22,P48 364.7387101111 动叶损失 IhKJ/kg Ih).1(2,P49 13.98470387112 动叶出口焓 IiKJ/kg +IiI2950.897991113 动叶出口温 度 ItK
19、按 ， 查 i-s 图Ip4 533.59114 动叶出口比 容 Ivm3/kg 按 ， 查 i-s 图Ipi4 0.16723267115 动叶出口计 算面积 IFm2 /IQvIW20.005137047116 校核动叶叶 高 Ilm )sin/( IIcpIDF0.014714978117 确定动叶叶 高 比较本表第93项和116 项，大者回代入第93 项 0.016118动叶与喷嘴喉部计算面积比CKPF 本表第115项与第42项 1.455486041119 动叶出口实 际面积 Im2 IZhtIl0.004980483120动叶与喷嘴喉部实际面积比CKPF 本表第 119项与74项
20、1.287379364121动叶出口至级背压绝热终焓IKiKJ/kg 按 ， ， 查 i-s 图Ipik24 2926.13122 动叶出口至级 背压绝热焓降 IhKJ/kg -IiK24.76799137123动叶出口至级背压绝热终态比容IKvm3/kg 按 ， ， 查 i-s 图Ipik24 0.1763021124动叶出口至级背压理想出口速度ICm/s IKh310222.5668051125 动叶排汽绝 对速度 I2m/s IIIUW22cos225.2679157126 折入焓 IchKJ/kg /1023IC 25.37281692127 动叶排汽绝 对角度 I2 arctgII2
21、osin速度 29.85786404128 动叶与导叶 间轴向间隙 Rm 参考母型 0.003129 导叶安装角 g 查得 7 79130 导叶出口角 R2 选取 1 24131 导叶进口角 1 选取 1 31132 导叶出汽边厚 度 Rm 查取 7 0.000387133 导叶最佳相对 节距 t （0.56-0.63）内选取 1 0.61134 导叶宽度 RBm 选取 7 0.032135 导叶弦长 bm = /RbBgsin0.032598914136 导叶节距 Rtm t 0.019885337137 导叶喉宽 hm （ - ）RtR2sin0.007930706138 导叶部分进汽 度
22、 R I0.62139 导叶数目 Z只 RcptD/取整 57140 导叶流量 RQkg/s = IQ说明书 11.54264777141 导叶反动度 % 见本表第43 项 说明书 6142 导叶绝热焓降 RhKJ/kg Rsh定义 11.055143 导叶绝热终焓 iKJ/kg -Ii2939.842991144 导叶出口压力 RpMPa 按 查 i-s 图RIp,4 1.37627108145 导叶总焓降 hKJ/kg +hIc236.43781692146 导叶绝热出口 速度 tRC1m/s R310269.9178279147 导叶速度系数 按 、 查曲线RtC0.923148 导叶实
23、际出口 速度 R1m/s t1249.1341552149 导叶损失 hKJ/kg Rh2).(2,P49 5.393903279150 导叶出口焓 RiKJ/kg +i2945.236895151 导叶出口温度 tK 按 查 i-s 图Rp, 4 530.07152 导叶出口比容 Rvm3/kg 按 查 i-s 图i4 0.1693024153 导叶出口的计 算面积 Fm2 /RQvC10.007843958154 导叶叶高 Rlm )sin/(2 RcpRDF0.017155 导叶与喷嘴喉部计算面积比 CKPF 本表第153项与第42项 2.222438673156 导叶出口实际 面积 R
24、m2 RlhtZ0.007232804157 导叶与喷嘴喉部实际面积比 CKPF 本表第156项与第74项 1.86957012158 导叶出口至级背压绝热终焓 RiKJ/kg 按 ， 查 i-s 图Rip,k24 2931.45159 导叶出口至级背压绝热焓降 KhKJ/kg - K13.78689465160导叶出口至级背压理想出口速度RCm/s Rh3102166.0535736161导叶出口至级背压绝热终态比容RKvm3/kg 按 ， 查 i-s 图Rip,k24 0.1772568162 导叶与动叶 轴向间隙 Im 参考给定值 0.003163 动叶安装角 bI 查得 7 78164
25、 动叶出口角 I2 查取 1 33165 动叶进口角 I1 查取 1 57166 动叶出汽边 宽度 Im 查得 7 0.00034167 动叶最佳相 对节距 It （0.500.56）内选取 1 0.54168 动叶宽度 IBm 选取 7 0.025169 动叶弦长 Ibm /IBbIsin0.025558498170 动叶节距 Itm It 0.013801589171 动叶喉宽 hIm （ - ）ItII2si0.007331722172 动叶部分进度 I R0.62173 动叶数目 IZ只 IcptD/取整 132174 动叶流量 IQkg/s = RQ说明书 11.5426477717
26、5 动叶进口相 对速度 IW1m/s RUC2121cos126.5169058176 折入焓 IwhKJ/kg /03IW 8.003263728177 动叶进口相 对角度 I1 arctgR21osin速度 53.46053688178 动叶反动度 I% 见本表43 项 说明书 7179 动叶绝热焓降 IhKJ/kg Ish定义 12.8975180 动叶绝热终焓 IiKJ/kg -RiI 2932.339395181 动叶排汽压力 IpMPa 按 ， 查 i-s 图p,I 4 1.3016855182 动叶总焓降 IhKJ/kg +IhIw120.90076373183 动叶理想相 对出
27、口速度 tIW2m/s I302204.4542185184 动叶速度系数 I 按 ， 查曲线ItIW0.931185 动叶实际相 对出口速度 I2m/s ItI22,P48 190.3468774186 动叶损失 IhKJ/kg IIh)1(2,P49 2.784796858187 动叶出口焓 IiKJ/kg +IiI2935.124192188 动叶出口温度 ItK 由 、 查 i-s 图IpI 4 524.46189 动叶出口比 容 Ivm3/kg 由 、 查 i-s 图IIi4 0.1772263190 动叶出口计 算面积 IFm2 /IQvIW20.010747015191 动叶与喷
28、嘴喉 部计算面积比 CKPI 本表第190项与第42项 3.044965361192 动叶高度 Ilm )sin(2 IIcpIDF0.017193 动叶出口实 际面积 IFm2 IlhtIZ0.010200478194动叶与喷嘴喉部实际面积比CKPI 本表第193项与第74项 2.636668964195 动叶排汽速度 I2m/s IIIUW22cos103.9631607196 动叶排汽速 度损失 Ich2KJ/kg /1023IC 5.40416939197 动叶排汽绝 对角度 I2 UWarctgII22osin速度 85.70006687198 动叶轮周率 uINKW )(1IcII
29、hiQ1225.93529199 动叶轮周率 IKW 22IIIcIi 412.5624808200 级总轮周功率 uKW +uINI 1638.497771201 轮周焓降 hKJ/kg /Q 135.9918655202 轮周效率 u% /uhs 0.738083395203 喷嘴进汽弧数 m 选取 2204 喷嘴出口实际 面积 cFm2 1sinccZtl 0.003875784205 部分进汽损失 (斥汽损失) hKJ/kg cIIsuFlBh)(1.02,P56 0.820621314206 汽室中气体的 比容 vm3/kg 2/Iv0.16624235207 工质性质系数 fK 选
30、取 2,P55 1208 摩擦耗功 fNKW 23)10(DUcpf2,P55 7.084417645209 鼓风损失 vKW cpIclvn58.46Dcp， l单位mm，n-r/min0.0612995210 摩擦鼓风损失 fh,KJ/kg QNvf/)( 0.593079482211 叶高损失 lhKJ/kghhcs(2.1Rlc/）12.16728335212 级的内部损失 iKJ/kg + +vf,l 13.58098415213 级的内部焓降 oihKJ/kg -uhi122.4108814214 级的排汽焓 k2KJ/kg oi1 2960.069119215 级的排汽温度 tK
31、 由 、 查 i-s 图kp24 535.56216 级的排汽比容 kv2m3/kg 由 、 查 i-s 图i4 0.1824921217 级的内效率 oi% /oihs 66.4373847218 机组的内效率 ti% /i0 62.099676219 级功率 oiNKW Q oi 1474.867306220 机组的机械效 率 m% 选取 1 99221 机组的有效效 率 oe% toim61.47867927222 有效效率的比 较 oe% 本表第221项与第24项 要求值(13)% 2.4051904223 汽轮机出轴功 率 N KW oiNm1460.118633224 相对功率比较
32、 eo% （N - N 0 e）/ N 0 e 要求值(13)%2.4051904225 汽耗 D kg/(KW.s) Q/N 0.008251726226 保证汽耗 dkg/(KW.s) 1.05d 0.0086643126.课程设计心得体会 通过本次涡轮机专业方向课程设计，巩固了我们所学的透平机械原理、透平机械调节与自动控制等知识，使得我们基本掌握普通汽轮机的设计方法与设计流程。逐步树立正确的设计思想，熟悉了汽轮机设计的一般规律，基本掌握了汽轮机的热力计算方法，学会使用热力计算标准，使我们具有汽轮机设计的初步能力，培养分析问题和解决问题的能力。在这次课程设计的过程中，我们深刻地认识到在汽轮机设计中计算的重要性，任何一个数字的改变与缺失都会对结果产生不可预知的影响，应当严谨细致，不可马虎大意。7.参考文献 1、石道中.汽轮机设计基础.北京:机械工业出版社 ,1990 2、肖增弘,王雷,夏永军,王强.汽轮机课程设计.北京:中国电力出版社,2012
