课程设计任务
设计题目：N12 2.83/435汽轮机通流部分热力设计已知参数：
额定功率：Pr 12MW新蒸汽压力：P0 2.83MPa冷却水温度：tw1 16o
凝结水泵压头：pcp 1.18MPa汽轮机相对内效率： ri 80%发电机效率： g 97%任务与要求：(1)列出设计任务书；
(2)画出本机组回热系统图，并作简要分析；(3)作出全机初步拟定的热力过程线，并加以说明；
(4)调节级详细计算及校核结果，（作出速度三角形、级的详细过程线），并作必要的计算说明；
(5)画出整机热力计算程序框图，列出级的计算程序；
(6)压力级（第1级）及低压缸最末级的计算数据的列表汇总，并分析参数选择及计算的正确性、合理性，说明计算过程中出现的问题及解决办法等；
额定转速：3000r/min新蒸汽温度：t0 435oC排汽压力：pc' 5kPa给水泵压头：pfp 0.28MPa机械效率： m 99%加热器效率： b 99%
第一章汽轮机热力计算
1.汽轮机基本参数和结构的选择1.1机组基本参数的确定
(1)再热蒸汽参数
本汽轮机的额定功率Pr 12MW，参照《汽轮机设计基础》采用中间再热虽然可使热效率相对提高2%~5%，但是采用中间再热后将使机、炉结构，布置及运行复杂化，造价增加，而且只有当功率大于10万kw时才采用，故本汽轮机不采用中间再热。
(2)排气压力
排气压力应该根据冷却水温度、供水方式、排气流量和末级叶片特性等分析比较后确定，参照《汽轮机设计手册》表3-1,我国凝汽式汽轮机常用排气压力如下表所示：
表1.常用的排气压力
冷却水温度/oC排汽压力/kPa
154~5
205~6
256~7
277~8
结合本设计的冷却水温度为t 16oC，确定排气压力为。(3)给水温度与回热级数
从理论上，同一给水回热循环系统，给水温度越高，工质在锅炉内的平均吸热温度越高，循环效率越高，但温度过高又会降低蒸汽做功比焓降，降低锅炉效率，通常，给水温度取蒸汽初压下饱和温度的0.65~0.80倍。查询焓熵表，得到蒸汽初压t0 2.83MPa下的饱和温度ts 230.68oC，取给水温度
tw 0.7ts 161.5oC。
当给水温度tw一定时，回热循环效率随着回热级数Zfw的增加而提高，但随着回热级数的增加，回热循环效率的增量 将逐渐减小，回热级数过多会增加投资成本，参照《汽轮机课程设计》表4-10，确定回热级数Zfw 3。
(4)汽轮机的功率
汽轮机设计功率的大小由机组本身容量大小及运行时所承担负荷的变化而定，参照《汽轮机原理课程设计基础》表4-2，给出了国产不同容量汽轮机的设计功率，如下表：
表2.国产不同容量的汽轮机的设计功率
汽轮机容量(MW)设计功率与额定功率比值
6
12~250.8
500.9
100
0.751.0
本汽轮机的额定功率为r12，因此设计功率与额定功率比值取0.8，则设计功率pe 0.8pr 9.6MW。
1.2汽轮机基本结构形式的选择
(1)汽轮机的形式：由于设计的为小功率汽轮机，因此选择单缸、单轴凝汽式汽轮机。
(2)配汽方式的选择
我国发电用汽轮机的配汽机构有两种：一种是实现喷嘴调节的多阀控制（顺序阀控制）方式，另一种是节流调节单阀控制方式。节流调节一般被采用在小机组上，设计的汽轮机为中型汽轮机，因此配汽方式采用：喷嘴调节的多阀控制。
2.近似热力过程线的拟定2.1损失的估计
(1)主汽阀的调节汽阀节流压力损失： p0 0.05p0 0.119MPa(2)排气阻力损失： pc pc' pc 0.04pc 0.0001923MPa 0.1923kPa
2.2非再热过程热力线的拟定
(1)在h s图上，根据新蒸汽压力p0 2.83MPa和新蒸汽温度t0 535oC，可确定汽轮机进汽状态点0(主汽阀前)，并查得该点的比焓值h0 3313.5kJ/kg，
比熵s0 7.068kJ/(kg oC)，比体积v0 0.1118m3/kg。
(2)在h s图上，根据初压p0 2.83MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失
'
p0 p0 2.711MPa，然后根据 p0 0.119MPa,可以确定调节级级前压力p0
''
与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并査得该点的温度t0p0 434.23oC，''比熵s0 7.087kJ/(kg oC)，比体积v0 0.1167m3/kg。
(3)在h s图上，根据排气压力压力pc' 0.005MPa和排汽阻力损失
'
pc 0.0048077MPa。 pc 0.0001923MPa，可以确定凝汽器压力pc pc
(4)在h s图上，根据凝汽器压力pc 0.0048077MPa和
s0 7.068kJ/(kg oC)可以确定汽缸理想出口状态点2t，并査得该点比焓值hct 2150.6kJ/kg，温度tct 32.20oC，比体积vct 24.3145m3/kg，干度
由此可以得到汽轮机理想比焓降 Htmac h0 hct 1162.9713kJ/kg，xct 0.8311，
进而可以确定汽轮机实际比焓降 Himac Htmac ri 930.377kJ/kg，再根据并查得该点比焓值hc2 2383.1551kJ/kg，h0, Himac和pc'可以实际出口状态点2，
温度tc2 32.8976oC，比体积vc2 26.1188m3/kg,干度xc2 0.9264，比熵
sc2 7.8129kJ/(kg oC)。
(5)考虑到末级余速损失，则 hc2 0.018 Htmac 20.9335kJ/kg（通常，然后沿压力线pc'下移25.5kJ/kg得3点，并査得该 hc2 (0.015~0.025) Htmac）
点比焓值hc3 2362.2216kJ/kg，温度tc3 32.8976oC，比体积vc3 25.8753m3/kg，干度xc3 0.9177。用直线连接1、3两点，在中间4'点处沿压力线下移
(12~15)kJ/k得4点，光滑连接1、4、3点，则由点0、1、4、3连接的线即为该机组在设计工况下的近似热力过程线，拟定的热力过程线如图1所示。
图1.设计工况下的热力过程线
第二章抽汽回热系统热平衡初步计算
1.汽轮机进汽量估算
一般情况下，凝汽式汽轮机的总进汽量可由下式进行估算：
D0
trimg
3.6pe
m Dt/h
式中 D——考虑阀杆漏气、前轴封漏汽及保证在初参数下降或背压升高时仍能发出设计功率的蒸汽余量，通常 D/D 3%左右，取3%。
m——考虑回热抽汽引起进汽量增大的系数，通常为1.08~1.25，取1.15。
则D0
3.6 9600
1.15 0.03D0 45.86t/h。
2.抽汽回热系统热平衡初步计算2.1给水温度的选取
从理论上，同一给水回热循环系统，给水温度越高，工质在锅炉内的平均吸热温度越高，循环效率越高，但温度过高又会降低蒸汽做功比焓降，降低锅炉效率，通常，给水温度取蒸汽初压下饱和温度的0.65~0.80倍。查询焓熵表，得到蒸汽初压t0 2.83MPa下的饱和温度ts 230.68oC，取给水温度