前 言
一、课程设计目的
（1） 通过课程设计，系统地总结、巩固并加深在《汽轮机原理》课程中已学知识，进一
步了解汽轮机的工作原理。在尽可能考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的变工况热力计算，掌握汽轮机热力计算的原理、方法和步骤。
（2） 在尽可能考虑制造、安装和运行的要求下，进行某一机组的变工况热力计算，掌握
汽轮机热力计算的原理、方法和步骤。
（3） 通过课程设计对电站汽轮机建立整体的、量化的概念，掌握查阅和使用各种设计资
料、标准、手册等参考文献的技巧。
（4） 培养综合应用书本知识、自主学习、独立工作的能力，以及与其他人相互协作的工
作作风。
二、课程设计内容
以某种型号的汽轮机为对象，在已知结构参数和非设计工况新蒸汽参数和流量的条件下，、进行通流部分热力校核计算，求出该工况下级的内功率、相对内功率等全部特征参数，并与设计工况作对比分析。主要计算工作如下：
（1） 设计工况下通流部分各级热力过程参数计算。对径高比小于6的级，在最终计
算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度。
（2） 轴端汽封漏汽量校核计算。
（3） 与设计工况的性能和特征参数作比较计算。
三、整机计算步骤
将该型汽轮机的通流部分划为高、中压缸和低压缸2个计算模块，我们2人为一组，一人采用顺算法计算高、中压缸，另一人采用逆算法计算低压缸。2人协同工作，共同商定计算方案和迭代策略。
本人进行的是高、中压缸的顺算计算。
为了便于计算，作出如下约定：
（1） 各级回热抽汽量正比于主蒸汽流量； （2） 门杆漏气和调门开启重叠度不计；
（3） 余速利用系数参考值为：调节级后的第一压力级、前面有抽汽口的压力级利用
上一级余速的系数为0.4，其它压力级为0.8；
（4） 对径高比小于6的级，在最终计算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度； （5） 第一次计算，用弗留各尔公式确定调节级后压力；
（6） 对径高比小于6的级，在最终计算结果中，用近似公式估算出叶根处的反动度。
汽轮机简介
N300-16.7/537/537汽轮机设计参数
本机组是按照美国西屋公司的技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机。它由高中压积木块BB0243与低压缸积木块BB074组合而成。为了进一步提高机组的经济性，对原引进技术做了改进，而且低压末级叶片采用905mm的长叶片。本机型号为N300-16.7/537/537，工厂产品号为D156。
主要技术参数：额定功率300MW；主汽门前额定参数16.7MPa、537℃，再热汽门前温度537℃；工作转数3000rpm；额定背压5.39kPa；回热级数3高、4低、1除氧；额定工况蒸汽流量910.2t/h、热耗7937kJ/(kWh)。
本机组通流部分共35级叶片，其中高压缸1＋11级，中压缸9级，低压缸2×7级。动叶片除低压缸末三级为扭转叶片外，其余均为等截面叶片。高、中、低压缸隔板静叶均为扭叶片。有6个高压调节阀，每阀控制21个喷嘴，调节阀全开时部分进汽度为0.9545。汽轮机再额定参数下5阀全开时可以带额定负荷。汽轮机在6个调节阀全开、新汽参数16.7MPa、537℃（超压5％）时运行，这一工况定义为最大负荷工况。
主汽门、调节阀、进汽管的压损为4％，再热及管道为10％，中联门及管道为2.5％，中低压连同管为2％。2号高加抽汽来自高压缸排汽，除氧汽抽汽来自中压缸排汽，第5、6级抽汽分别来自左、右侧低压缸的第3、5级前，因此低压缸为不对称抽汽。
通流部分结构参数如表1所示。最大工况和额定工况下的热力参数如表2所示。
表1：N300-16.7/537/537汽轮机通流部分的结构参数 喷嘴 数目 / 126 72 92 94 94 96 98 100 104 106 110 112 100 98 98 94 96 116 118 120 90 196 206 226 220 138 80 66 0.2726 0.2515 0.2516 0.2519 0.2561 0.2566 0.2571 0.2578 0.2544 0.255 0.2526 0.3514 0.3566 0.3589 0.3672 0.3676 0.3469 0.3474 0.3487 0.3522 0.223 0.2525 0.2924 0.2994 0.3193 0.245 0.3203 喷 嘴 平均 直径 mm 1061.3 844.2 864.2 884.2 904.2 926 948 970.8 991.4 1014 1039 1064 1078.9 1100.5 1122 1145.6 1173 1204.9 1233.4 1265.3 1302.1 1915.2 1929 1953 1993.9 2051.2 2250.7 2604 出口 高度 mm 22.9 68.4 69.2 70 70.9 73.4 76.2 79.6 81 84.5 90.3 95.7 101.4 106.1 110.9 115.6 124.1 137.1 146.8 159.9 176.1 86.36 99.06 122.7 163.6 220.9 421.9 845.8 出口 面积 cm2 201.69 456.24 / 0.349 0.249 sinβ 叶片 数目 / 80 92 92 94 96 98 100 106 108 112 116 118 102 102 76 74 80 90 92 92 78 202 142 196 126 124 120 96 动 叶 平均 直径 mm 1064.3 854.2 874.2 894.4 915 937.1 959.1 983.4 1002.4 1026.7 1051.7 1077 1089.7 1111.3 1134.8 1159.8 1190.7 1220.2 1251.1 1283 1327.4 1921 1937.4 1971.9 2018.9 2096.3 2299.8 2642.9 出口 高度 mm 27.94 68.82 69.56 70.52 71.96 74.86 77.66 82.66 82.42 87.5 93.36 99.36 103.8 108.5 113.2 119.3 131.3 142 154 167.1 188.6 90.68 107.1 141.6 188.6 265.8 474.6 905.5 出口 面积 cm2 311.2 459.85 483.92 505.3 525.22 560.91 596.95 635.39 646.02 696.25 755.15 826.71 1259.5 1353.2 1456.7 1595.8 1768.6 1895.4 2109.7 2368.2 2742.5 1380.1 1827.4 2578.4 3800.9 5656.5 11419 36380 缸 级 sinα 别 号 / 0 1 高 2 3 4 5 压 6 7 8 9 缸 10 1 中 2 472.69 0.2533 489.81 0.2535 515.9 0.2539 547.92 0.2545 583.47 0.2551 625.86 0.2488 641.8 0.2489 686.41 0.2467 744.54 0.2448 810.94 0.2459 1207.7 0.3546 1308.3 0.3573 1402.4 0.3607 1527.3 0.3672 1680.8 0.3601 1800 0.3482 1976.1 0.3485 2245.7 0.3517 2567.2 0.3487 1158.7 0.2535 1511.2 0.2825 2187.8 3051.8 4465.3 7119.5 21128 0.297 0.322 0.331 0.333 0.4839 11 0.2536 3 4 压 5 6 7 缸 8 9 1 低 2 3 压 4 5 缸 6 7
表2:N300-16.7/537/537三缸二排汽汽轮机设计工况下的热力参数 缸 级级前压 最大工况 级前温内功率 KW 16930 6087 6365 6805 7191 7456 7815 8219 7163 7521 7849 8180 8723 8987 9514 9869 10245 10093 10758 11469 11927 9545 10227 9501 10241 9152 14691 12782 级流量t/h 905.1 885.6 885.6 885.6 885.6 885.6 885.6 885.6 823.8 823.8 823.8 823.8 754.3 754.3 754.3 754.3 754.3 721.2 721.2 721.2 721.2 329.3 329.3 311.8 311.8 301.9 285.5 273.5 额定工况 级前压力Mpa 16.03 11.6 10.7 9.87 9.01 8.17 7.83 6.61 5.89 5.26 4.66 4.10 3.12 2.78 2.47 2.16 1.88 1.63 1.39 1.17 0.970 0.769 0.541 0.372 0.232 0.133 0.0736 0.0228 级前温度℃ 534.3 483.8 471.1 457.9 443.8 428.9 413.5 397.6 381.0 365.2 348.8 331.8 533.6 515.3 496.4 476.4 455.5 433.7 411.1 386.9 361.1 331.4 287.2 243.7 194.5 140.8 91.8 63.4 内功率 KW 18555 5365 5608 5992 6325 6551 6855 7194 6345 6653 6930 7203 7818 8052 8520 8831 9158 9062 9651 10227 10666 8610 9197 8585 9262 8297 13222 11308 号 号0 1 2 3 力Mpa 度℃ 16.8 13.1 12.1 11.1 10.1 9.18 8.28 7.41 6.59 5.88 5.21 4.58 3.47 3.1 2.75 2.41 2.10 1.81 1..55 1.30 1.08 0.852 0.599 0.412 0.257 0.147 0.0817 0.0243 537 492.7 479.7 466.2 451.8 436.6 420.9 404.5 387.5 371.5 354.7 337.3 533.6 515.3 496.3 476.1 455.1 433.2 410.5 386.2 360.2 330.3 286.2 242.7 193.6 140.0 94.6 65.6 高 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 压 缸 中 4 5 6 7 8 9 1 2 压 缸 低 3 4 5 6 7 压 缸
顺算法计算步骤
以高压缸第一级为例：
顺算法每一级的计算过程如下：
（1）求取喷嘴新工况的压力比，流量比及临界流量：
临界流量 Dcr=aA（其中a过热蒸汽取0.6473，饱和蒸汽取0.6483） p*/v*
流量比 ?n=D/ Dcr 压力比 ?=1???1??nncr?+?cr
（2）求取新工况下喷嘴中的各项参数：
喷嘴后压力 p?p?
10n根据水蒸气性质求出喷嘴出口理想比焓h，
1喷嘴理想比焓降 ?h*?h?h
n01喷嘴理想出口速度 c?1t2000?h* n喷嘴损失 ?h???1????h* (其中?取0.90~0.97)
2nn喷嘴实际比焓降 ?h??h*??h?
nnn求喷嘴出口焓h1，温度t1
喷嘴实际出口速度 c?2000?h
1n轮周速度 u=?dn/60 （dm为级的平均直径）
m动叶进口相对速度 与速度对应的焓 动叶进汽角 冲角 撞击损失 动叶进口滞止焓
??c?u?2uccos?
221111根据水蒸气性质求得动叶进口滞止参数 （3）求取动叶的压力比，流量比，及临界流量；
临界流量 流量比 压力比 动叶后压力
（4）求取新工况下动叶中的各项参数：
根据水蒸气热力性质求得
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