第一节 25MW汽轮机热力计算
一、设计基本参数选择
1. 汽轮机类型
机组型号： N25-3.5/435。
机组形式：单压、单缸单轴凝器式汽轮机。 2. 基本参数
额定功率：Pel=25MW；
新蒸汽压力P0=3.5MPa，新蒸汽温度t0=435℃； 凝汽器压力Pc=5.1kPa； 汽轮机转速n=3000r/min。 3. 其他参数
给水泵出口压力Pfp=6.3MPa； 凝结水泵出口压力Pcp=1.2MPa； 机械效率ηm=0.99 发电机效率ηg=0.965 加热器效率ηh=0.98 4. 相对内效率的估计
根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率，ηri=83% 5. 损失的估算
主汽阀和调节汽阀节流压力损失：ΔP0=0.05P0=0.175Mpa。 排气阻力损失：ΔPc=0.04Pc=0.000204MPa=0.204kPa。
二、汽轮机热力过程线的拟定
（1）在h-s图上，根据新蒸汽压力P0=3.5MPa和新蒸汽温度t0=435℃，可确定汽轮机进气状态点0（主汽阀前），并查得该点的比焓值h0=3303.61kJ/kg，比熵s0=6.9593kJ/kg（kg·℃），比体积v0= 0.0897758m3/kg。
（2）在h-s图上，根据初压P0=3.5MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失ΔP0=0.175Mpa可以确定调节级前压力p0’= P0-ΔP0=3.325MPa，然后根据p0’与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并查得该点的温度t’0=433.88℃，比熵s’0= 6.9820kJ/kg（kg·℃），比体积v’0= 0.0945239m3/kg。
（3）在h-s图上，根据凝汽器压力Pc=0.0051MPa和排气阻力损失ΔPc=0.000204MPa，可以确定排气压力pc’=Pc+ΔPc=0.005304MPa。
（4）在h-s图上，根据凝汽器压力Pc=0.0051MPa和s0=6.9593kJ/kg（kg·℃）可以确定气缸理想出口状态点2t，并查得该点比焓值hct=2124.02kJ/kg，温度tct=33.23℃，比体积
vct=22.6694183 m3/kg，干度xct=0.8194。由此可以的带汽轮机理想比焓降
1179.59kJ/kg，进而可以确定汽轮机实际比焓降 η
979.06kJ/kg，
再根据h0、 和pc’可以确定实际出口状态点2，并查得该点的比焓值hc2=2324.55kJ/kg，温度tc2=33.92℃，比体积vc2=24.0549667 m3/kg，干度xc2=0.9016。
（5）若不考虑末级余速损失，直接到步骤（6），若考虑末级余速损失，则有第四章中
Δhc2的计算方法得到 kJ/kg，然后沿压力线pc’下移kJ/kg得3点，并查得该点比焓值 hc3=kJ/kg，温度tc3=℃，比体积vc3= m3/kg，干度xc3=。用直线连接1、3两点，在中间4’点处沿压力线下移（12~15）kJ/kg得4点，光滑连接1、4、3点则由点0、1、3、2连接的线即为该机组再设计工况的近似热力过程线。
（6）用直线连接1、2两点，在中间3’点沿压力线下移20-25kJ/kg得3点，光滑连接1、3、2点，则由0、1、3、2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7-1所示。
三、汽轮机进气量估计
设m=1.08， ，设计功率Pe=20000kW，则由式（4-3）得
四、抽气回热系统热平衡初步计算
1. 给水温度的选取
根据初压P0=3.5MPa，可以求得P0对应下的饱和水温ts0=242.56℃，则由第四章中确定给水温度的经验公式得tfw= ts0 x 0.72=174.64℃。
2. 回热抽气级数的选择
选择5段回热抽气，采用“二高二低一除氧”的形式，高压加热器采用内置式疏水冷却器；高压加热器疏水收集方式为逐级自流到除氧器，低压气疏水方式为逐级自流，5号低压加热器采用疏水泵，其加热器（包括除氧器）的编号从高压到低压依次排序，为1、2、……、5号。
3. 除氧器工作压力的选择
除氧器定压运行，工作压力选为Pd=0.118Mpa。 4.回热系统图的拟定
一台汽轮机抽气回热系统的拟定主要取决于该机组的给水温度、抽气回热级数及除氧器工作压力等。根据25MW汽轮机这几方面数值的确定，可画出如图7-2所示的回热系统。
5. 各加热器汽水参数计算 已知：
高压加热器上端差θ1=5℃，θ2=5℃；下端差θj=0℃（j=1,2）。 低压加热器上端差θj=3℃（j=4,5）。
各段抽气压损ΔPj=8%Pj（j=1、2、4、5）
由于除氧器定压运行，为了使其工作稳定，压损取17%。 给水温度tfw=161℃
凝汽器压力Pc对应下的饱和水温，即凝结水温度tc=33.23℃
除氧器工作压力Pd对应下的饱和水温，即除氧器水箱出口水温td=104.3℃。
本次计算暂不考虑水泵与凝结水泵的温升。
根据等温升法取各级加热器进出口水温tfw、水比焓hwj；通过上端差求取各级加热器凝结段的饱和水温度tbj，饱和水比焓hbj，加热器汽侧工作压力Pj’，抽气压力Pj；通过下端差计算各级加热器的疏水温度tsj、疏水比焓（过冷水）hsj，最后再根据抽气压力与热力过程线的交点在h-s图上查取各段抽气温度tj（或干度xj）、抽气比焓值hj。
由等温升法可得高压加热器水侧升温为Δt1=（tfw-td）/2=28.35℃ 由等温升法可得低压加热器水侧升温为Δt2=（td-tc）/2=23.69℃ 则
tw1= tfw=161℃，tw2=132.65℃；tw3=td=104.30℃；tw4=80.61℃；tw5=56.92℃。 （1）1号高压加热器。
根据给水温度，可以得到1号高压加热器出口水温tw1= tfw=161℃；
由给水泵出口压力Pfp和tw1可得1号高压加热器出口水比焓hw1=683.23kJ/kg； 1号高压加热器凝结段的饱和水温度tb1=tw1+θ1=166℃；hb1=704.87kJ/kg； 1号高压加热器汽侧工作压力p1’=0.718364MPa；1段抽气压力P1=0.78083MPa；
1号高压加热器疏水温度 ；1号高压加热器疏水比焓hs1=704.87kJ/kg。
表7-1 25MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数表
项目 抽汽压力Pj 抽汽温度tj（干℃ 度xj） 抽汽比焓值hj KJ/Kg % 单位 MPa H1 H2 H3(HI) H4 H5 C 0.0051 0.7808 0.3675 0.142 0.0595 0.0216 268 213.5 141 0.994 0.96 — 2989.72 2890.64 2755.27 2638.71 2517.72 8 8 17 8 8 — — 回抽汽压损?Pj 热加热器汽侧压抽力P? j汽 MPa 0.71836 0.3381 0.118 0.05478 0.01987 — Pj?下的饱和水℃ 温tbj 166 137.65 104.3 83.61 59.92 — Pj?下的饱和水KJ/Kg 比焓hbj 704.87 5830.4 434.27 351.01 251.81 —