260MW汽轮机热平衡计算说明书.doc
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课程设计——260MW汽轮机热平衡计算
260MW汽轮机热平衡计算说明书
姓名:
乔增熙
学号:
1060210419
院系:
热能与动力工程
设计方案:
方案17
指导老师:
周逊
时间:
2010/1/24
260MW汽轮机热平衡计算说明书
1、汽轮机简介
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。
又称蒸汽透平。
主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机（或其他被驱动机械）以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。
目前，提高汽轮机热效率的措施主要有，采用回热循环、采用再热循环、采用供热式汽轮机等。
提高汽轮机的热效率，对节约能源有着重大的意义。
当代对汽轮机的要求:
（1）、大型汽轮机组的研制是汽轮机
研制更长的末级叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键。
（2）、提高汽轮机的热效率
采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。
（3）、研制利用新能源的汽轮机
全世界利用地热的汽轮机的装机容量，1983年已有3190兆瓦，不过对熔岩等深层更高温度地热资源的利用尚待探索；研制利用太阳能的汽轮机电站已在建造，海洋温差发电也在研究之中。
所有这些新能源方面的汽轮机尚待继续进行试验研究。
（4）、气体动力学方面的三维流动理论，湿蒸汽双相流动理论。
（5）、强度方面的有限元法和断裂力学分析。
（6）、设计、制造工艺、试验测量和运行监测等方面的电子计算机技术。
（7）、研制氟利昂等新工质的应用，以及新结构、新工艺和新材料等。
2、设计参数
额定功率：
260MW
主蒸汽压力：
16.67MPa；
主蒸汽温度：
538℃；
再热汽压力：
3.288MPa；
再热汽温度：
538℃；
冷凝汽压力：
4.9KPa；
给水温度：
273.6℃；
转速：
3000r/min
求解：
该汽轮机的热平衡计算。
3、绘制热力系统图
300Mw凝汽式汽轮机采用再热回热循环。
回热系统为8级，其中包括3个高压加热器、1个除氧器和4个低压加热器。
除氧器为混合式加热器，其余7个加热器为表面式加热器。
4、确定近似过程线
（1）高压缸
,,,；
进气阀与调节阀压损；
,,；
高压缸出口压力,；
高压缸等熵焓降；
预估高压缸效率；
高压缸有用焓降；
高压缸出口焓。
图1高压缸近似过程曲线
（2）中压缸
取再热管道压损；
中压缸进汽压力为；
再热温度，由；
；
中压缸出口压力，参考同类机组；
由i-s图，,；
中压缸等熵焓降；
预估中压缸效率；
中压缸有效焓降；
中压缸出口焓；
（3）低压缸
低压缸进汽焓；
低压缸进汽压力,其中连通管损失为；
由i-s图，,；
低压缸出口背压（设计参数）；
查i-s图；
低压缸等熵焓降；
预估低压缸效率；
低压缸有用焓降；
低压缸出口焓。
（4）整机效率
在级效率的基础上，考虑进汽损失，再热管道损失以及连通管损失
图2中低压缸近似过程图
5、确定各抽汽点参数：
由“水和水蒸汽性质表”查得，排气压力为下，水蒸汽的饱和温度为，凝结水焓值，饱和水蒸汽焓。
给水温度，查饱和水性质表
给水通过回热总焓升；
按等焓升分配给每个加热器的焓升为；
下表列出各抽汽点参数：
抽汽点参数表
参数
加热器
出口给水焓
出口给水温度
传热端差
抽汽饱和水温
抽汽饱和水焓
对应的压力
实际抽汽压力
抽汽焓
JG3
1204.2
273.6
0
273.6
1204.2
6.02
6.622
3159.4
JG2
1069.6
247.8
0
247.8
1069.6
3.8208
4.2108
3054.6
JG1
935.0
218.2
0
218.2
935.0
2.2391
2.4630
3472.5
CY
800.4
188.4
0
188.4
800.4
1.2108
1.3319
3295.8
JD4
665.8
157.7
2.7
160.4
677.36
0.6240
0.6864
3127.7
JD3
531.2
126.4
2.7
129.1
542.54
0.2628
0.2891
2940.9
JD2
396.6
94.7
2.8
97.5
408.5
0.0926
0.1019
2752.5
JD1
262.0
62.6
2.8
65.4
273.75
0.0255
0.0281
2562.7
出口给水焓按每个加热器给水焓升经确定，其温度有“水和水蒸汽性质表”确定。
传热温差一项中，因高压加热器效率高，故取0。
抽汽饱和水焓由“性质表”根据温度查得。
同时可以查得抽汽点的压力，由于管路损失的存在，实际抽汽压力略高于加热器的工作压力，一般取，此处取为0.1。
在i-s图上，过程线与抽汽压力的等压线交点，即为抽汽点，可查得焓值。
6、热平衡计算
（1）预估总进汽量
；
式中 发电机功率；
机组的理想焓降；
机组相对内效率；
机械效率；
发电机效率；
,取 考虑抽汽流量的增加系数；
考虑阀杆漏汽等给水损失增加的流量；
取
（2）各级加热器抽汽量计算
按高压加热器到低压加热器的顺序计算，采用系统割裂法，并通过热平衡方程式进行计算。
a）3号高压加热器，JG3
为抽汽量
抽汽点焓；
入口水焓；
出口水焓；
疏水焓；
；
加热器效率； 图4JG3加热器示意图
由热平衡方程
b）2号高压加热器，JG2
为抽汽量
抽汽点焓；
入口水焓；
出口水焓；
；
；
；
；图5JG2加热器示意图
；
由热平衡方程
c）1号高压加热器，JG1
为抽汽量
抽汽点焓；
入口水焓；
出口水焓；
；
；
；
；
；
； 图6JG1加热器示意图
由热平衡方程
d）除氧器CY
为抽汽量；
抽汽点焓；
；
；
；
；
；图7CY加热器示意图
；
；
建立流量平衡方程
（*）
热平衡方程
（**）
由（*）和（**）联立，得
e）4号低压加热器JD4
；
；
；
；
；
图8JD4加热器示意图
f）3号和2号低压加热器JD3和JD2
图9JD3和JD2加热器示意图
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
热平衡方程
热平衡方程
流量方程
能量守恒
解得：
g）1号低压加热器JD1、汽封抽汽器
图10JD1加热器示意图
热平衡方程
冷凝器流量确定
设汽封漏气为
所以，汽轮机排汽口流量。
这里汽封漏汽量参考哈汽同类产品。
7、功率校核
；
；
机电功率 ；
各级抽汽JG3JG2JG1CYJD4JD3JD2和JD1在未抽出之前完成的功率以及蒸汽进汽口到排气口所做功：
（1）；
（2）；
（3）中间再热焓升
；
；
（4）；
（5）；
（6）；
（7）；
（8）；
（9）蒸汽由进汽口到排气口做功：
；
总电功率 ；
故该设计合格。
8、经济性指数
总耗热量：
；
热耗：
；
汽耗：
；
9、各段流量
（1）经过第一个抽气点后的蒸气流量：
；
（2）经过第二个抽气点后的蒸气流量：
；
（3）经过第三个抽气点后的蒸气流量：
；
（4）经过第四个抽气点后的蒸气流量：
；
（5）经过第五个抽气点后的蒸气流量：
；
（6）经过第六个抽气点后的蒸气流量：
；
（7）经过第七个抽气点后的蒸气流量：
；
（8）经过第八个抽气点后的蒸气流量：
。
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