冷凝式汽轮机初步设计说明
一、
初步设计要求
根据上级下达的任务以及对该产品提出的要求，选定汽轮机的原始数据后，即开始进行初步设计。目的在于确定汽轮机通流部分的热力强度尺寸，绘制通流部分以及纵剖面图，并提出该产品的技术经济指标。 二、
汽轮机原始数据的选定
1. 汽轮机额定功率：Ned-------------上级下达任务中规定 2. 新汽参数： 新汽压力 P0 ata
新汽温度 T0 ℃-----------国家标准
3. 汽轮机背压 P ata--------------根据用户地区的温度、冷却方式，经
初步比较后按照国家标准选取
4. 汽轮机转速： n 转/分------------------------国家标准 5. 热力系统： 给水温度 ℃----------------国家标准
热力系统---------经热力系统方案选择比较计算后选定 三、
初步设计的内容及顺序
1. 选择汽轮机的经济工况，进行初步热平衡计算，以确定汽轮机的新汽流
量及汽轮机每段流量的分布情况；
2. 选定低压部分通用级，并进行倒算，以确定通用级前的初压；
3. 经比较计算后选定调节级的型式，调节级的转换热降，并选定汽轮机的
最大流量，进行调节级的喷嘴排列及决定调节级的热力强度尺寸； 4. 进行汽轮机中间级的分段。经比较计算后选定级数，进行通流部分热力
计算确定中间级的热力强度尺寸；
5. 计算汽轮机的轴向推力以确定前端汽封的直径； 6. 估计汽轮机的临界转速以确定转子直径；
7. 根据初步计算得到的汽轮机通流部分效率，进行热平衡计算，提高汽轮
机的技术经济指标；
8. 绘制通流部分和纵剖面图。 四、
初步设计计算说明
1. 初步热平衡计算
初步热平衡计算的目的是为了确定在计算工况下汽轮机的新汽流量和汽轮机每段的流量分布，现将计算步骤简要叙述如下：
(a)：选择经济工况(即计算工况)
采用的经济工况的标准如下表所示
(b): 估算计算工况下汽轮机的新汽流量
G j =0.86Nj *(m+1)/ηji ηf ηxn *Hs
t/h
式中：Gj-------计算工况下汽轮机新汽流量 t/h Nj-------汽轮机经济功率
ηji-----机械效率 一般可采用0.99
ηf------发电机效率 一般可采用0.98 ηxn----汽轮机内效率 可参考下表
Hs------汽轮机绝热降(考虑汽轮机喷嘴前5%压力损失) kcal/kg
m-------回热抽汽率 下列m 值可供参考： 中压系列 m=20% 高压系列 m=30%
(c): 进行初步热平衡计算以确定汽轮机每段通过的流量作为通流部分计
算的依据，有关该部分计算说明可以参看热力系统选择说明。
2. 低压部分通用级倒算
低压部分采用扭叶片的几级应尽量与厂中已生产的通用以节省生产准备时间和费用。低压部分倒算的目的是为确定在一定流量、背压工作区域内该通用级
机组的压力分布和级效率。
(a). 厂中已生产的低压部分采用的扭叶片级有下列两套：一套为旧型线，一套为新型线，现将该两套的动、静叶片结构尺寸数据列表如下：
(b). 低压部分通用级倒算
低压部分通用级的几何尺寸已经完全确定，倒算即按此数据进行。 低压部分通用级的倒算工作必须在中间级分级计算前进行，以确定中间级组的背压及其转换热降。
倒算时首先要假定汽轮机的效率，求得汽轮机的排汽焓，就以此点开始逐级倒算，求得通用级组的初态，中间级组的背压即采用该压力。但进行中间级组 热
力计算每得到的终焓不一定能够和该初焓相符合，如果二者焓差在5kcal/kg以下，则设为由于焓差引起通用级组的压力分布变化不大，故可以不进行通用级组的重新计算工作，反之如果二者焓差超过5kcal/kg，则应相应的移动汽轮机的排汽焓并进行通用级组的第二次倒算，倒算求得的通用级组的初压与中间级组分级时采取的背压(即第一次倒算时求得的通用级组初压) 间相差的热降应视其大小相应修正中间级组最后一级或最后几级的热降，以使中间级组之背压与第二次倒算求得的通用级组的初压相符合，而热降进行修正的中间级需重新计算。 在进行通用级组倒算过程中，遇到抽汽的地方，需注意此处由倒算求得的压力必须与初步热平衡中采用的抽汽压力相同，误差允许不超过2%，如果不能符合则略加修正倒算求得的压力，重新计算流量分布，在新的流量下倒算求得的压力应和修正后的压力接近。
总之，汽流流过汽轮机各级是一个连续的过程。在某一新汽参数、背压下，一定流量流过一定几何尺寸的汽轮机级时的流量分布及压力分布是一定的， 级组的通流部分计算本身及其热平衡计算之间不应有自相矛盾的地方。
倒算的依据原则和通流部分热力计算是一样的，即汽流的流动是连续的并且一定充满导叶、动叶的出口截面，倒算的步骤正好和顺算相反，现简要叙述如下：
(1). 假定汽轮机的效率，确定低压部分通用级组倒算的依据点(点A)
A 点参数：P A =P2 (汽轮机背压) i A =i0-η
xn *Hs =i2
(汽轮机排汽焓)
(2). 假定动叶后之各项损失，确定动叶出口截面处之蒸汽热焓i d (点B) i d =i2-(Δh s +Δh w +Δh c +Δh m +Δh g +Δh c2+Δh zh )
式中各项损失依次为湿汽损失Δh s 、围带处轴向间隙漏汽损失Δh w 、叶高损失Δh c 、隔板汽封漏汽损失Δh m 、隔板汽封漏汽损失Δh g 、余速损失Δh c2、撞击损失Δh zh 。
(3). 验算动叶出口速度是否达到临界值： 动叶出口速度 W 21=Gυd /Fd (验算用)
当地音速 a=(gkp2υd ) 1/2 (式中k=1.035+0.1χd ) 当动叶理论出口速度 W 21=W2/ψ＞a 超临界 W 21=W2/ψ≤a 临界或未达到
（式中ψ系动叶速度系数，需先假定级反动度查图得到） (4). 确定动叶前滞止压力P 1d *(点d) 根据是否超临界分两种不同情况进行： a ). 超临界情况 即W 21＞a
①. 先确定动叶喉部截面处压力，即临界压力P 1d ，求法为在B 点作一动叶蒸汽膨胀过程线BB ’，试凑求得B ’，使得B ’点的参数符合如下公式
G υ
1/2
B ’/Fd ψB ’=(gk B ’p B ’υB ’) ，则
p B ’即为临界压力P 1d 。
②. P 1d *=P1d /0.577---------------------湿蒸汽 P 1d *=P1d /0.546---------------------干蒸汽
③. 根据P 1d *、P 2间的热降，计算出动叶损失Δh d ，在P 2压力线上找到一点C ，i c =isd =id -Δh d 。然后通过C 点的等熵线与P 1d *的交点 d ，即为动叶前的滞止初态。
b). 未达到临界或者临界情况 即W21≤a
①. 此时动叶喉部截面的出口速度等于动叶出口速度W 2=Gυd /Fd ； ②. 动叶理论出口速度W 2d =W/ψ(ψ亦需先假定级的反动度由图查的) 。
③. 动叶损失Δh d =A(W212-W 22) ，然后与a 中③相同可求得d 点。 (5). 求导叶前滞止压力P 1*(点h)
根据导叶后的蒸汽流量是否含有水份，用不同的流量公式求得P 1*。 a). 导叶出口截面处蒸汽的干度X 2p ＜1 即(湿蒸汽)
①. 动叶的绝热膨胀线dc 的P 1d *与P 2压力线间假定一点1的P 1，由P 1点做一导叶中蒸汽膨胀过程线1h ，在该线上找一点h ，使h 点的参数符合下列条件：G=7.33Fc *β*10-2(Ph /υh ) 1/2 [β为彭台门系数β=f(P1/Ph )]
②. 核对P 1是否为导叶后压力P 2p
核对方法：按P h 及P 1之间的热降求得导叶出口速度C 1，如果P 1＜0.577P h ，则还需要计算汽流出导叶的偏转角，然后画速度三角形求得W 1，在C 点等熵加上Aw 12/2g后得到的压力如果和P 1d *符合，则所假定的P 1即为P 2p ，反之则需视二者的相差重新在原假定L 点之上或之下另行假定L 点，再按上述方法计算直至符合为止。
③. 根据P 1*与P 2p 之间的热降。计算出导叶损失Δh p ，在压力线P 2p 上找到一点f ，使i f =isp =ip -Δh p ，然后通过f 点的等熵线与P 1*的交点即为导叶前的滞止初态(点h) 。
b). 导叶出口截面处的蒸汽干度χ
2p ＞1(即干蒸汽线)
①. 在动叶的绝热膨胀线dc 的P 1d *与P 2压力线之间假定一点B ，根据验算出口速度是否达到临界值：导叶出口
②.
3. 调节级选择 4. 五、