汽轮机课程设计指导书

汽轮机课程设计指导书

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一、课程设计目的和任务

1．目的：

汽轮机课程设计是热动专业主要实践性教学环节之一。通过设计可加深对汽轮机设备的全面认识。通过设计可提高理论联系实际的能力、独立分析问题和解决问题的能力，以及查阅技术资料、编写技术文件的能力。2．任务：

设计额定功率为5000KW汽轮机本体检修方案

二、课程设计的过程

课程设计过程分为：选题和资料收集阶段、分析和计划阶段、设计阶段、课程设计说明书写阶段，具体内容和任务如下：1．选题和资料收集（要求）

课程设计是学校教育的重要一个环节，选题上应具有较强的综合性和实践性；根据学生高职特色及能力培养目标，课题设计题目和资料收集，应从下列几个方面中选择：

（1）汽轮机设备及系统；（2）汽轮机本体检修作业指导书（3）汽轮机检修规程；2．分析计划阶段（要求）

（1）明确课程设计的性质、目的、任务和要求；

（2）熟悉原始资料，弄清设计任务；按设计要求分析资料；注意资料的可靠性和合理性，了解资料的用处和用法；

（3）应用最新科学技术成就进行设计争取做到重点深入；

（4）运用所学专业知识从实际出发提出检修设计方案，并写出设计思路；3．设计阶段（要求）（1）制定总体设计计划。（2）设计（论文）中的理论依据充分，数据资料准确。（3）立论正确，论证严密，逻辑推理性强。4．课程设计说明书写阶段（要求）

课程设计说明书是毕业设计整个过程总结性资料，书写的质量直接影响到毕业设计的成败。课程设计说明书主要包括以下内容。（1）课程设计的目的和任务（2）课程设计课题（3）对课题的系统分析

（4）设计过程中疑难问题的解决方法，系统需要改进和不完善之处（5）其他收获和小结（6）参考文献目录（附录）

三、课程设计的方式及时间分配

1、方式在校分组设计

2、课程设计的时间和进程

第13周收集资料，理清设计思路,阅读文献,第14周撰写课程设计说明书，资料的整理及归档

四、课程设计的课题

（一）课程设计参考课题方向汽轮机本体检修（二）课程设计的要求

1．根据任务书制定合理、可行的工作计划；2．进行必要资料搜集、文献阅读；3．制定适当的设计方案；

4．独立完成额定功率为5000KW汽轮机本体检修方案5．对课程设计进行总结，撰写课程设计说明书五、设计注意事项

1．学生必须按教学计划的规定和指导教师的要求认真参加课程设计。2．进行课程设计的学生，必须在规定的场所工作，以便于指导和考察。3．学生对课程设计工作，必须刻苦认真，按要求独立完成任务，严禁抄袭、套用他人成果。凡抄袭他人课程设计者，或请人代作或代别人做课程设计者，责令重作，情节严重的予以结合处理，并予处分。

4．学生必须严格遵守学校的作息制度和各项纪律、规章制度。

5．实行考勤制度。对于迟到、早退以及旷课者，除进行批评教育外，其迟到、早退次数以及旷课时数均须记入考勤表。6．课程设计期间，一般不准请假。

7．保持设计场所安静，不准在设计场所大声喧哗和吵闹。

8．要讲究卫生并保持设计的整洁，不准吸烟，亦不准在设计场所吃零食。9．凡在设计阶段不认真，不抓紧，进度明显滞后者，由指导教师提出警告，警告后如无转变，取消作课程设计的资格。

10．在课程设计期间，各系必须采取有效措施加强考勤工作和校纪校规教育，并适时组织人员检查。对于违反校纪校规者，视情节轻重，给予批评教育直至处分。

六、课程设计的主要内容

1、编制说明2、检修内容

3、施工模式及工作范围划分4、组织机构及技术力量安排5、安全文明保证措施6、质量保证措施7、工期与进度安排8、开工前准备工作9、主要技术方案

七、在课程设计期间需要填写和提交的表格和资料

在课程设计结束时要上交：

（1）指导教师下达的课程设计任务书（2）课程设计说明书（3）电子文档

扩展阅读：汽轮机课程设计指导书2

热能动力工程专业

《电厂汽轮机》课程设计指导书

题目名称：高压25000KW背压式

汽轮机的热力设计

编写教师：毕庆生

能源动力工程学院电厂汽轮机课程组

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目录

一、课程设计的目的和要求2二、课程设计的内容2（一）设计工况下的热力计算21．机组配汽方式的选择22．主要参数的确定23．汽轮机进汽量的估算34．热力过程线的初步拟定35．调节级的详细计算36．压力级级数的确定及焓降分配57．压力级详细计算78．热力计算数据汇总表89．整机的效率核算和热力过程线8（二）绘制汽轮机通流部分图9三、设计进度9四、课程设计说明书的内容9

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一、课程设计的目的与要求

1．系统的总结、巩固并加深在《电厂汽轮机》课程中已学得的理论知识，掌握汽轮机热力设计的原则、方法和步骤。

2．热力设计必须是在考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的热力计算与结构设计，并在此基础上把汽轮机的工作过程原理与它的结构型式结合起来。

3．通过设计对整个汽轮机的结构作进一步了解。明确主要零部件在整个机组上的作用、位置及相互间的关系。

4．通过设计，锻炼学生收集并应用设计资料、国家标准手册及其它资料的实际技能。

5．通过设计，对电厂汽轮机主要部件的外形尺寸，与其它产品的通用情况，以及和国内外同类型机组相比较的水平等都有一定的分析。

6．由于课程设计的题目大多数是结合实际，与当前国民经济的要求相联系，所以要求在设计时有高度的责任感，严肃认真，要做到正确地选择设计数据，效率高，结构合理，布置紧凑，安全可靠，计算准确，绘图准确，清楚美观。

总之，汽轮机课程设计是一件复杂而细致的工作，除了需要掌握汽轮机的基本原理外，必须综合各方面的实践经验和理论知识，融会贯通地加以应用，既需要结合结构强度、调节运行、辅助设备等有关基本知识来分析问题、选择方案，也需要了解金属材料、制造工艺、安全运行、检修维护等方面的基本知识，才能较合理地选用汽轮机设计的基本方案。

根据学时安排，本设计选择级数较少的背压式汽轮机作为设计对象。并以北京重型电机厂的成熟产品为参考依据，使之更结合实际。参考教材是《汽轮机原理》、《电厂汽轮机》、《汽轮机课程设计参考资料》等。

二、课程设计内容

（一）设计工况下的热力计算

1．机组配汽方式

选择节流调节还是喷嘴调节？若为节流调节有几个节流阀？调节级是采用复速级还是单列级？2．主要参数的确定

（1）已知参数

kw、n3000r/minp08.83MPa、t0535℃、pc0.98MPa、pel25000（2）选取参数

①设计功率一般凝汽式机组有一系列标准，而背压式机组在国内目前尚无统一系列标准。可取设计功率=经济功率=额定功率

②汽轮机的相对内效率选取ri80%，待各级详细计算后与所得ri进行比较，直到符合要求为止。详见第8页。

③机械效率m99%④发电机效率g97%

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⑤给水回热两级加热器，一级除氧器，抽汽参数见下图所示。3．汽轮机进汽量的估算

D03600PelmDHtrimg背压式机组无抽汽式时m1，有抽汽时应使m值小于凝汽式机组，本设计取m1.05；

D汽轮机漏气量，DDlDv，其中：前轴封漏汽Dl3800kg/h，门杆漏汽

Dv1200kg/h。Ht汽轮机整机理想焓降(kJ/kg)。

4．热力过程线的初步拟定

（1）进汽节流损失阀门全开时，p0（0.03~0.05）p0，通常设计时取第一级喷嘴前

"p00.95p0。

"（2）排汽管压力损失对本机，认为pcpc即pc0。

（3）末级余速损失本机取末级动叶出口速度c270m/s。

（4）调节级相对内效率较低，中间级相对内效率较高，假定调节级相对内效率ri70%，

pa5.88MPa。作为初拟热力过程线参数。

5．调节级的详细计算

（1）调节级的进汽量DgD0Dv

（2）确定xa、ht：取xa0.3535，dm1100mm（计算时均取dmdndb）

2udmn60，cauxa，htca2，判定ht是否在80~130kJ/kg范围内。

（3）选择平均直径处反动度m：取m6.5%，折算至根部反动度为r3%~5%。

*（4）喷嘴理想焓降：hn(1m)ht*，不考虑新蒸汽的初速度，及c00。

""（5）喷嘴前后压力比：根据p0、h0及hn查得p1、v1t。根据np1p0，判断流动状态、选择

喷嘴型线、喷嘴出口汽流角1。（6）喷嘴出口汽流速度：c1t2*2hn，c1c1t，取0.97

（7）喷嘴损失：hn(1)hn

3

*电厂汽轮机课程设计指导书

（8）喷嘴出口面积：An

Gnnc1t1t取n0.97，其中Gn(kg/s)

（9）部分进汽度e的确定：e及ln的选取要使叶高损失hl与部分进汽损失he之和为最（hlhe）e311ZwBe(1en)xa,sCenxa,，ln的单位为mm，单列级a19.9，

e2edn

2hllE0a1/lnxaE0,heeE0(ws)E0，其中Be0.15，en0.4，

小。

令yhlhe，而lnAn(edmsni1)，Ce0.012，Zn为喷嘴组数，Zn2~4，dndm，

求函数y的极值，最终得出e值，但设计值e选取时一般要比计算稍大。

（10）喷嘴高度：lnAnedmsin1动叶高度lbln，本机盖度：调节级2.5mm；压力级2mm(ln20mm)；

2.5mm(20mmln40mm)；3mm(ln40mm)。

校验r，r1[(1m)db(dblb)]，r应在0.03~0.05之间，否则应重新选择m。（11）求动叶进口汽流的相对速度w1和进汽角1

*（12）动叶前滞止压力p1：由h1h1thn和hw1查hs图求的。

c1sin1c1sin1w12tg1,w1,hw1c1cos1usin12**（13）动叶理想焓降hb和hb：hbmht*，hbhbhw1

（14）动叶出口汽流相对速度w2t和w2：

*w2t2hb，w2w2t，由m、w2t查图得到。

（15）动叶损失：hb(1)hb

（16）动叶后蒸汽压力p2和比容v2：由hb和hb查hs图（17）动叶出口面积Ab：AbGbv2w2

（18）动叶出口汽流角2：sin2

2*Abedmlb根据1与2选用动叶型线。（电厂汽轮机43页）

（19）动叶出口汽流绝对速度c2和进汽角2（20）余速损失：

2hc2c2/2tg2w2sin2wsin2,c22w2cos2usin2"""""（21）轮周有效焓降hu和轮周效率uhuhu/ht；校验以上hthnhbhc2，u"计算结果的正确性：Pu1u(c1cos1c2cos2)，uPu1/E0（调节级10）两种方法计算所""得的u差值u1%时认为合格，否则，应重新计算。

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2（22）叶高损失：hla1xaE0/ln

"（23）轮周有效焓降hu和轮周功率Pu：huhuhl，PuDghu/3600

（24）摩擦损失hf

3600Pfu321Pfk1()dm,hf100v2Dg（25）部分进汽损失

，其中k11.13

3B1(1een)xhehwhs(ws)E0，鼓风损失：,hwweae21Z斥汽损失：sCen)xa,hssE0

ednw0E（26）级的有效焓降hi和级的相对内效率ri

hihuhfhe，rihi/ht

（27）级内功率Pi：PiDghi/3600（28）级后参数：p2、h2

最后，画出动叶进出口速度三角形及热力过程线，标出参数。6、压力级级数的确定和焓降分配

本机组采用整锻转子，整锻转子的叶片根部直径一般采用相同值。这样，一方面可以使加工方便，另一方面可使整锻级中很多级的隔板通用。

（1）第一压力级平均直径dm的确定：给定dm981mm

（2）检验喷嘴高度ln，使ln≮12~15mm，否则，应该减小dm或采用部分进汽度。首先选取、h2txa0.4365，m0.07，11130"，计算ht，hn2can2，1dm，h1th0hn，查hs图得v1h(1)hh()nmtt，喷嘴流量为调节2260xat级流量减去前轴封漏汽量，GnG0GgGl（kg/s）喷嘴出口理想速度：c1t2hn

由连续方程求出喷嘴高度ln以检验是否合格：GnnAn1tc1t其中n为流量系数，取0.97，

Anedmlnsin1，e1，求出ln检验。Z（2）末级尺寸的确定：给定dm1019.5mm

（3）级数Z的确定

Z①已知dm、dm，用图解法求中间级组的平均直径dm，一般可按下列步骤：

a、确定非调节级通流部分平均直径的变化规律。在下图的横坐标上以B1BZ表示第一非调节级到最后一级叶轮的距离，长度任取，一般可取25cm左右。

b、在纵坐标上以A1B1表示第一非调节级的平均直径，长度为dm/m，AZBZ表示末级的平均直

Z径，长度dm/m，其中m为实物与图的比例。用一条逐渐上升的光滑曲线将A1、AZ两点连接起来，

此曲线就表示中间级组各级平均直径的变化规律。

c、求中间级的平均直径dm，将直线B1BZ等分为(Z"1)段，则平均直径dm为：

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dmA1B1A2B2AZBZZ"②选取速度比xa0.4365，求中间级的平均焓降。

m，一般要求Z"6，以减少误差。

1dmnht260xa2

ht0.03~0.08，本机可取0.05，将Z值取为整数。

③非调节级的级数：Z(1)HtZ，式中HtZ为非调节级总理想焓降；为重热系数，

1dmnZ求出各级理想焓降④从图中量出Z个级的平均直径dm、dm、dm；由ht260xa2ht，计算H，H(1)HtZht，H较大时，可平均分配给各级，很小时可加在末一、

二级上，如图所示。

⑤检查抽汽点压力值，是否与给定值相符。误差应小于2%，相差较大时，应该适当调整各级的焓降值。

⑥最后按照各级的dm、ht求出相应各级xa。（注意：末级应待末二级详算后根据末二级后压力与排汽压力确定ht、xa）

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7、压力级的详细计算

**已知：级前参数：p0、h0、p0、h0、G0、dm、xa、hc0、ht、ht*

（1）选取m

压力级反动度选取

压力级123456．5%～10%6789m*（2）喷嘴理想焓降：hn(1m)ht*

（3）圆周速度：udmn/60，级的理想速度：ca2ht*（4）根据p0、h0及hn查hs图得喷嘴后p1、v1t。

*"（5）喷嘴前后压力比np1p0，判断流动状态、选择喷嘴型线、喷嘴出口汽流角1。

（6）喷嘴出口汽流速度：c1t2*2hn，c1c1t，取0.97

（7）喷嘴损失：hn(1)hn（8）喷嘴出口面积：An（9）喷嘴出口高度：ln*Gnn1tc1t取n0.97，其中Gn(kg/s)

An

edmsin1（10）动叶进口汽流的相对速度w1和进汽角1

2c1sin1c1sin1w1，w1，hw1tg1c1cos1usin12*（11）动叶前滞止压力p1：由h1和hw1查hs图

**（12）动叶理想焓降hb和hb：hbmht*，hbhbhw1

（13）动叶出口汽流相对速度w2t和w2：

*w2t2hb，w2w2t，由m、w2t查图得到。

（14）动叶损失：hb(1)hb

（15）动叶后蒸汽压力p2和比容v2：由hb和hb查hs图（16）动叶出口面积Ab：AbGbv2w2

（17）动叶出口高度及汽流出口角：

动叶高度lbln，其中为盖度，已在调节级计算中给出。检验动叶根部反动度：

2*r1[(1m)db(dblb)]应在0.03~0.05之间，否则应重新选m。sin2据1与2选用动叶型线。

（18）动叶出口汽流绝对速度c2和进汽角2

Ab，根

edmlbtg2w2sin2wsin2，c22

w2cos2usin22c2（19）余速损失：hc2

2""（20）计算轮周有效焓降hu和轮周效率u

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hh"u*t"hnhbhc2，u"hu；E0ht*1hc2，其中：1为余速利用系数，E0调节级及末级后10；中间级级后有抽汽口10.8；中间级级后无抽汽口10.9。（21）校验以上计算结果的正确性：

"Pu1u(c1cos1c2cos2)，uPu1""，两种方法计算所得的u差值u1%时认为合E0格，否则，应重新计算。（22）叶高损失：hl1.6"hulnD0huhu、u

3600E0（23）轮周有效焓降hu、轮周功率Pu和轮周效率：

"huhuhl，Pu（24）摩擦损失hf：Pfk1(（25）漏汽损失h：

3600Pfu321，hf，其中k11.13)dm100v2Dg漏汽损失为隔板漏汽损失和动叶顶部漏汽损失之和，即hhphdy；隔板漏汽损失hpApAnZphu，Apdpp；动叶顶部漏汽损失hdy1Zt式中1查hu，

2sin1图1-57，2查图1-58，t查图1-56，ZZlb。

计算中选取：隔板汽封直径dp590mm，隔板汽封间隙p0.5mm，Z1.5mm，Zp10，

s0.3mm。

（26）级的有效焓降hi和级的相对内效率ri：hihuhfh，ri（27）级内功率Pi：PihiE0D0hi3600****"（28）级后参数：h3h3；h2，查hs图，h0hi即下一级h0h31hc2即下一级h0；p3即下一级p0；p2即下一级p0。8．热力计算数据汇总表

格式可参考教材制定。按计算步骤列表，将给以后各级计算带来方便。汇总表计算出：（1）pi；（2）hi；（3）整机内功率pipipl，其中pl为前轴封漏汽损失的功率，本机给定

pl96.8kW

9．整机的效率核算和热力过程线

（1）整机效率核算：

"计算效率：rihiHt与原设计效率ri比较，误差ri(riri)""ri当：ri1%时，计算结果满足要求，不必修正。ri3%时，应按照ri重新作热力计算。

1%ri3%时，只进行通流尺寸修正，修正方法如下：

8

"电厂汽轮机课程设计指导书

①流量修正：D013600Pel"HtrimgmD

K：修正系数；则An1KAn,ln1Kln

②调节级修正：Dg1D01Dv,令KDg1Dg,Ab1KAb,lb1Klb

③压力级修正：认为前轴封漏汽量及回热抽汽量成正比变化。因此各压力级的An,Ab,ln,lb均以修正系数K修正，热力计算数据汇总表中应填上上述修正后值。

④内功率修正：

（1）机组内功率：Pi1KPi

（2）计算功率：PmPi1m;电功率：PelPmg与设计功率比较。（3）画出整机热力过程线。

（4）把各级速度三角形按一定比例画在一张坐标纸上。

（二）绘制汽轮机通流部分图

可以参考同类型机组，按照以上计算的通流部分尺寸绘制，绘制在一张坐标纸上。

三、设计进度

设计进度参考表1。表1设计进度表（建议）序号设计内容123456

时间（天）布置任务、机组配汽方式的选择、汽轮机进汽量的估算、热力过程线的拟定2调节级的详细计算、压力级级数的确定压力级的计算热力数据汇总、绘制通流部分图、整理说明书答辩合计121.517.5四、“课程设计说明书”的内容

设计说明书内容包括前言、目录、正文、设计总结、参考书籍及附录。

其中调节级、第一压力级以及每个人单独计算的级写出详细步骤，其它级只需列表即可。

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