耦合喷射器的高背压机组变工况特性研究

在喷射器辅助供热的背景下,为了研究喷射器变工况特性,对国内外有关喷射器的计算方法进行调研,建立了喷射器计算模型并将模型与高背压机组进行耦合,得到喷射器变工况时工作蒸汽、引射蒸汽、喷射器背压、喷射器开度对喷射器性能的影响。结果表明：喷射器工作流体压力从0.25 MPa增至0.45 MPa,工作流体质量流量先变大后变小,在工作蒸汽压力为设计工作蒸汽压力时喷射器性能最佳;引射蒸汽压力提高,临界背压提高;引射后的混合流体的压力不仅会影响喷射器的工作,也会影响凝汽器工作;相比抽背机组,高背压耦合喷射器机组低压缸最小冷却流量最大可降低140 t/h,供电范围提高43 MW。     

多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性研究

对以湿蒸汽为工作流体的多喷嘴汽–液喷射器机制进行研究,利用质量、能量及动量守恒方程建立了喷射器工作特性一维理论模型。模型求解过程中,采用两相临界流均相平衡模型计算单喷射蒸汽喷嘴的临界流速,并利用多喷射速度系数对其修正,得到多喷射蒸汽喷嘴的出口速度;综合考虑Cattadori的壁面力和Howard的喉部压损理论对流动的影响来确定混合室阻力。为验证模型的正确性,设计以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用多喷嘴喷射器作为实验元件。研究结果表明:容积喷射系数随压力比的增大而减小,且增大喷射器的截面比可使容积喷射系数增加,但缩小了喷射器的工作范围;容积喷射系数随蒸汽干度的增大和过冷水温度的升高而减小。理论计算结果与实验值基本相符。     

结构参数对喷射器内二维流场的影响

运用计算流体力学软件Fluent对喷射器内二维流场进行数值模拟计算.分析了第二喉管径向和轴向尺寸以及吸收室轴向长度对喷射器性能的影响.计算结果表明,在一定的设计工况下,混合室及吸收室轴向长度尺寸的改变会极大地影响波系结构;存在一个最佳的混合室直径对应于最大的喷射系数.给出了最佳几何参数下的主要物理特征.     

蒸汽喷射热泵在火电机组回热系统局部改造中的应用

以300MW机组为例,研究采用蒸汽喷射热泵将汽动给水泵汽轮机(小汽轮机)的部分排汽回收至机组回热抽汽系统对凝结水进行加热的方法,以有效利用小汽轮机排汽余热。同时,借助等效焓降法对各改造方案的热经济性指标进行了计算和分析比较。结果表明:将蒸汽喷射热泵出口混合蒸汽回收至汽轮机4段抽汽的经济效益最好;机组在额定工况下且蒸汽喷射热泵引射系数为0.75时,发电标准煤耗率可降低1.05g/(kW·h),节能效果显著。     

再热凝汽式汽轮机性能修正曲线计算的简化方法

汽轮机性能修正曲线计算中通常采用简化热力学法。在试验现场采用复杂的汽轮机变工况计算通常也无法实现。介绍了一种汽轮机热力系统简化的变工况计算方法,来计算汽轮机性能修正曲线。这种方法可以对制造厂提供的修正曲线进行验证,也可以计算部分负荷及单阀运行状态下的汽轮机修正曲线。     

汽轮机变工况模型的简便建立方法及应用

鉴于汽轮机详细变工况计算方法在实际计算过程中很难开展,本文提出了一种根据机组热平衡图构造变工况计算模型的简便方法,并采用该方法建立了汽轮机定流量和定功率变工况计算模型。以某超临界660 MW机组为例,运用所建立的定功率变工况模型计算得到机组典型工况下的各参数值,计算结果与设计值相比误差较小;运用所建立的定流量变工况模型计算得到了四阀全开工况下主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热压损和排汽压力变化对热耗率和功率的修正曲线,与制造厂提供的修正曲线相比误差较小。这表明所建立的变工况计算模型精度较高,满足工程计算的要求。     

基于热力学模型的PEMFC用喷射器的设计

根据气体的热力学方程,结合流体流动的连续性和动量能量的守恒方程,建立了一种质子交换膜燃料电池用亚音速喷射器热力学模型。从燃料电池的操作条件出发,设计了引射流体饱和增湿和不增湿两种对比工况,通过模型计算得到了两种工况下工作流体标准体积流量与喷嘴喉部直径、混合室截面直径的关系。根据模型计算结果设计了3.5 kW电堆用亚音速喷射器,并通过实验测试了该喷射器的引射性能。研究表明通过模型指导设计的喷射器具有良好的引射性能,同时针对水蒸气对引射系数的影响提出摩尔回流比的概念,可以更好地评价喷射器在质子交换膜燃料电池上的可使用性。     

蒸汽喷射器节能原理及其在热电机组中的应用

文章叙述了蒸汽喷射压缩器的节能特性,并对衡量蒸汽喷射器节能性能的喷射系数作了理论推导,然后从电厂应用方面给出了节能改造实例.     

抽汽供热机组滑压压力优化计算

为了获得抽汽供热机组滑压运行的压力,利用回热系统汽水矩阵方程,分析了供热抽汽流量、电负荷、背压变化时机组热力系统变工况特性;基于火电机组在纯凝工况时的定滑压运行性能试验数据、调门流量特性曲线以及背压修正曲线,提出了汽轮机在供热期间运行的滑压压力优化计算方法;以某350 MW机组为例,采用本文计算方法,对该机组纯凝工况的定滑压曲线及试验数据进行变工况计算,获得了不同电负荷、背压、供热抽汽流量下该机组的滑压压力值。结果表明:本文优化计算方法简捷、有效,具备较好的实际工程应用及推广价值。     

提高变工况条件下蒸汽流量测量准确性的研究及应用

针对差压式蒸汽流量测量仪在变工况条件下计算误差大的问题开展相关研究,指出在变工况运行时,该类型测量仪表的各项修正计算系数变化较大,现有测量修正方案的固定修正系数不能满足工程需求。结合理论计算及工程应用经验,针对变工况下各类修正系数的优化计算和逻辑组态,给出了一种简化的适合工程应用的修正计算方法,有效提升了差压式蒸汽流量测量仪表在变工况运行状态下的测量精度,满足工程实际需求。     

基于数值仿真的 MED-TVC 喷射泵 参数优化与性能研究

蒸汽喷射泵是低温多效蒸馏海水淡化系统(MED-TVC)的关键部件.为了提升其运行效率,对蒸汽喷射泵进行了结构优化与性能分析.在喷射泵优化过程中,使用计算流体力学(CFD)工具研究了混合室直径对于引射比的影响,得到了喷射器引射比与混合室直径以及临界背压之间的拟合二次函数关系式.研究结果表明,混合室直径的增大会使引射比上升,临界背压下降.在一次流压力与二次流压力分别固定为600和15 kPa时,通过将混合室直径从15.8增大至20.35 mm,其引射比可从0.485提升至0.746,性能提升可达53.8％,造水比可以从7.425提升到8.73,提升百分比约为17.58％.优化后的蒸汽喷射泵结构可有效提升海水淡化系统的日产水量,提高系统运行效率,降低能耗.     

车用燃料电池氢气循环系统引射特性研究

燃料电池电动汽车是新能源汽车的重要发展方向,燃料电池作为整车的核心能量单元,其工作性能直接影响车辆经济性、动力性及可靠性。氢气循环系统中,引射器是燃料电池的重要功能元件,文中首先基于索科洛夫设计法对引射器进行结构设计与建模,然后开展了引射流体的流场分析,最后基于分析结果探究了引射性能的关键影响因素。结果表明,在不同压力工况下,引射系数与工作流体入口直径呈抛物线趋势,引射系数与引射流体入口直径正相关,引射系数随混合流体出口直径的增加呈现先增后减的趋势。基于上述影响规律对引射系数进行优化,可使引射器回氢性能提高13.55%,改善了燃料电池的氢气利用率,进一步完善了引射器结构优化与引射特性研究。     

节流配汽汽轮机组一次调频经济代价分析

对节流配汽汽轮机组来说,采用调节阀大开度的运行方式在提高经济性的同时会降低机组的一次调频能力。基于试验数据与变工况计算分析,得到了上汽-西门子1 000 MW汽轮机组的一次调频能力曲线,给出了满足规定一次调频能力的滑压曲线与调节阀开度高限曲线,结合实际性能试验结果,得到了该种机型满足规定一次调频能力要求的运行工况与调节阀以45%开度运行时的机组供电煤耗差别。结果表明,通过提高主蒸汽压力,牺牲一定经济性,可以保证节流配汽汽轮机组的一次调频能力满足相关规定的要求。     

Analysis of experimental characteristics of multistage steam-jet electors of steam turbines

A series of questions for specification of physical gas dynamics model in flow range of steam-jet unit and ejector computation methodology, as well as functioning peculiarities of intercoolers, was formulated based on analysis of experimental characteristics of multistage team-jet steam turbines. It was established that coefficient defining position of critical cross-section of injected flow depends on characteristics of the “sound tube” zone. Speed of injected flow within this tube may exceed that of sound, and pressure jumps in work-steam decrease at the same time. Characteristics of the “sound tube” define optimal axial sizes of the ejector. According to measurement results, the part of steam condensing in the first-stage coolant constitutes 70–80% of steam amount supplied into coolant and is almost independent of air content in steam. Coolant efficiency depends on steam pressure defined by operation of steam-jet unit of ejector of the next stage after coolant of steam-jet stage, temperature, and condensing water flow. As a rule, steam entering content of steam-air mixture supplied to coolant is overheated with respect to saturation temperature of steam in the mixture. This should be taken into account during coolant computation. Long-term operation causes changes in roughness of walls of the ejector’s mixing chamber. The influence of change of wall roughness on ejector characteristic is similar to the influence of reverse pressure of the steam-jet stage. Until some roughness value, injection coefficient of the ejector stage operating in superlimiting regime hardly changed. After reaching critical roughness, the ejector switches to prelimiting operating regime.     

汽轮机简化热力性能试验低压缸效率计算

在汽轮机简化热力性能试验获得的有限试验数据基础上，根据有效做功系数和功率平衡方程可算出低压缸排汽焓和低压缸效率。算例表明，当机组实际运行状态下的主要参数和回热系统与原设计差别不大时，该方法计算得出的低压缸效率能满足工程计算的要求。     

喷射式热泵在天然气冷热电三联供系统中的应用研究

天然气冷热电三联供系统中普遍采用减温减压器将高品位的蒸汽节流降温以供各类用户,节流降温过程伴随不可逆能量损失,导致高品位蒸汽做功能力下降。本研究将喷射式热泵引入天然气冷热电三联供系统,利用高品位蒸汽引射低品位蒸汽,排挤高品位蒸汽返回汽轮机做功,在不改造汽轮机通流部分的前提下提高了系统的经济性。对某三联供系统的分析计算表明,其全厂发电效率、联供系统效率、系统供热能力均有大幅度提高,并能够在不扩建机组的情况下,满足工业园区热负荷增长的需求。研究获得的喷射式热泵的优化设计原则和变工况调节方法,对喷射式热泵技术的研究和推广应用具有重要意义。     

基于MATLAB的汽轮机调节级变工况特性快速计算

汽轮机调节级的变工况计算是汽轮机热力核算中的常见问题之一.在对调节级特性数据计算的基础上,应用MATLAB软件绘制调节级的通用特性曲线,并拟合特性曲线方程,为汽轮机机组变工况提供一种计算方法.     

Experimental Study of the Effect the Basic Geometrical Parameter and the Active Gas Nozzle Expansion Ratio Have on the Performance Characteristics of Supersonic Gas Ejectors Fitted with a Conical Mixing Chamber

The article presents the results from experimental investigations of supersonic gas ejectors equipped with a conical mixing chamber having different lengths carried out for a number of values of the basic geometrical parameter and the active gas nozzle expansion ratio. Certain results obtained from a thermodynamic analysis of the ejectors have been confirmed in a wide range of geometrical parameters, specifically, that there is a possibility to obtain—at the same ejection factor—the first and second critical modes, which differ from each other in the motion pattern of mixing flows and in the efficiency of mixing processes occurring at different passive gas pressures; that there exist three zones in the throttle performance, which correspond to two critical modes and one subcritical mode (it is worthy of noting that the transition from the first critical mode to the subcritical mode that occurs during a growth of back pressure is accompanied by a step-like increase of passive gas pressure, whereas the transition from the subcritical mode to the second critical mode and vice versa occurs without a break in the continuity of changing the ejector’s throttle performance parameters); and that there may be two varieties of the second critical mode: with supersonic and sonic gas mixture flow velocities in the conical chamber outlet section. It is shown that the basic geometrical parameter and the active gas nozzle expansion ratio strongly influence the ejector’s operating and throttling performance characteristics, as well as the mixing chamber optimal length. Experimental dependences of the supersonic gas ejector’s adiabatic efficiency on the conical mixing chamber length are obtained at different values of the basic geometrical parameter and the active gas nozzle expansion factor for the first and second critical modes. It is shown that the optimal mixing chamber length depends on the ejector operating mode. Recommendations for selecting the optimal length of the supersonic gas ejector’s conical mixing chamber within the studied range of parameters for the first and second critical modes are given.     

带过载补汽节流配汽机组变压运行特性研究

带过载补汽节流配汽超临界汽轮机组的协调控制系统自带的变压运行曲线,在实际应用中出现一、二次调频能力受限和低负荷协调控制系统异常退出等设备隐患,危及电站和电网的安全运行。通过小步幅连续变化主蒸汽压力,应用变压运行定量计算模型,充分考虑热力系统各主要变量间的相互耦合,实现机组热耗在同一负荷滑压运行可行初压区间内的全局动态寻优。得到机组在变压工况下的热耗变化趋势,为现场机组安全高效运行起到了有效的指导作用。