锅炉过热器进口集箱三通区域静压分布的数值模拟及三通的结构改进

为解决过热器超温爆管问题,根据电站锅炉过热器带三通集箱的结构特点,采用数值模拟方法对采用径向引入方式的过热器进口集箱三通区域的静压分布和流动规律进行了研究,并在此基础上对三通区域结构进行了改进.结果表明:三通区域集箱中存在涡流区,使该区域的静压变低,导致布置在该区域的支管蒸汽流量减少;适当增大三通区域集箱内径可提高集箱涡流区的静压,但当三通区域集箱内径增大到一定程度后,继续增大三通区域集箱内径,集箱涡流区的静压已不再有明显升高.     

电站锅炉三通集箱流场的数值研究

根据电站锅炉三通集箱系统的结构特点,采用基于三维实体模型的建模方案,对径向引入引出集箱系统的流场分布进行了数值模拟。采用FLUENT软件分析了集箱流场的分布特点及受热面沿程阻力对集箱速度、静压分布的影响,详细讨论了三通结构、受热面沿程阻力对受热面流量分配的影响。研究结果表明,集箱流场呈三维分布,分为径向引入管下游的冲击射流区和周围的强迫对流区,三通结构直接影响集箱的速度分布;受热面的流量分配直接受三通结构的影响,沿程阻力影响受热面流量偏差的大小。     

电站锅炉三通集箱系统流量分配的数值模拟

针对大容量电站锅炉中过热器和再热器集箱的径向引入引出三通结构进行了数值模拟,并运用Fluent软件,对稳态工况下径向引入引出三通结构的静压分布特点、流动机理、三通附近区域的流态对流量分配的影响进行了研究.结果表明:强三通效应在主母线方向、侧母线方向体现出不同的特征,主要原因是在三通区域存在3个明显的回流区,其共同作用决定了三通效应的影响模式;分流三通结构在三通附近受回流区的影响,Eu值均出现极小值,此处支管的流量驱动依赖于汇流集箱的压差补充,因而是危险区域,但其影响范围在2D内,故在布置支管时应考虑避开这一危险区.     

三通集箱过热器压力分布与流量分配的数值模拟

为了解三通结构对过热器流量分配的影响从而解决三通集箱过热器的爆管问题,利用Fluent软件对过热器模型进行了数值模拟,研究了三通结构集箱过热器内的静压分布、速度分布、各支管流量分配及各支管入口处流体的流速分布和静压分布.结果表明:三通结构附近流体的压力低且速度大,而远离该区域的流体则压力高且速度小;三通中涡流区域的支管入口有小涡流,而其他区域的支管入口没有出现小涡流;集箱内涡流下部的支管流量偏小,正对集箱入口处的支管流量最大;将第7管屏和第11管屏的入口形状改为圆形,改造后支管的流量明显增大.     

管组集箱采用三通结构引入引出对锅炉再热器热偏差的影响

再热器蒸汽侧压降一般很小,集箱中的静压分布将是决定并联管屏流量分配的重要因素.当集箱引入管为三通结构时,在三通区域的集箱中存在涡流区,使该区域的集箱静压大大下降,造成这部分管屏流量偏小,热偏差增大,甚至导致超温爆管.本文根据实炉再热器的出口汽温分布特征,以及三通管流场和静压分布的实验结果,分析了屏间热偏差产生的原因,并提出减小屏间热偏差的改进方向.     

T型进口三通对分配集箱流量分配的影响

Ｔ型进口三通的布置方式分配集箱中的流量分配有着严重的影响。该文对三通附近涡流区中的集箱静压分布和支管入口阻力系数进行了深入的实验研究。     

电站锅炉再热器带"三通"集箱静压分布的数值模拟及受热面热偏差计算

为解决再热器超温爆管问题,采用标准K-ε方程的湍流模型进行数值模拟,得到了有支管和无支管的再热器带"三通"集箱内的速度矢量和静压分布.在此基础上编写了较为通用的电站锅炉受热面热偏差计算程序,并应用该程序计算了2个不同结构再热器的屏间热偏差.结果表明:为了减少受热面因热偏差过大而发生超温爆管的情况,应在设计时尽量使管屏(子)避开集箱"三通"涡流区,或者将集箱"三通"避开烟温高峰区布置.此热偏差计算程序可以用于不同容量机组的多种结构和类型的受热面热偏差计算,适用于集箱轴向、径向引入引出的布置方式,可用于大型电站锅炉过热器及再热器的优化设计.     

电站锅炉过热器、再热器分配集箱静压分布计算方法的改进

分配集箱中的静压分布取决于集箱中的流动阻力使静压下降和支管分流使静压上升的综合作用结果。现有的计算方法一般是用一条抛物线简单地描述集箱静压分布，或将支管形式的分配集箱简化成在集箱上开一条均匀宽度的长槽。作者通过理论分析和实验结果，指出这些简化存在的问题，提出了与实际流动情况相一致的离散型数学模型。     

电站锅炉过热器和再热器T型三通对集箱静压分布影响的试验研究

为了获得过热器和再热器T型三通对集箱静压分布及三通两侧分流比对涡流区和集箱静压分布的影响规律,以空气为工质对纯三通模型进行流动特性试验.研究结果表明:带三通集箱静压分布受一次涡流和二次涡流的共同影响,一次涡流影响范围为-2.5D~2.5D(D为等径三通内径),二次涡流影响范围为-1.5D~1.5D;三通两侧分流比对涡流区范围影响较小;随着三通某侧流量增大,该侧静压降低,但静压分布规律无明显变化.在一次涡流影响范围内,正母线和右下40°线的静压差异受分流比的变化影响较小;侧母线的静压差异随分流比的增大而有所增大.     

分配集箱静压分布参数Cf值的理论分析

在分配集箱中取微元控制体，通过建立质量守恒方程和动量守恒方程，明确了参数Ｃｆ的物理意义。依据Ｃｆ取值范围，描述了分配集箱静压分布和动量交换控制为主、动量交换与摩擦阻力竞相影响、摩擦阻力控制为主３种情形与Ｃｆ的关系，理论分析与前人试验结果相吻合。同时，对采用我国水动力计算标准方程给出的Ｃｆ＝１．２４计算分配集箱静压分布时，给出了分配集箱长径比的限制。不同的长径比，集箱内静压分布呈现动量交换控制或动量     

应用旋流器控制并联管组中流量分配的实验研究

在分配集箱的进口处加装一只旋流器,使进入集箱中的流体发生旋转,增加沿程摩擦阻力对集箱静压分布的影响,从而达到控制并联管组流量分配的目的。在旋流条件下所得出的离散型数学模型,能够预测不同旋流强度下的集箱静压分布和管流量分配,计算值和实验结果吻合良好。图１０参６     

ISOTHERMAL FLOW DISTRIBUTION IN HEADER SYSTEMS

Flow distribution in header systems is studied both numerically and experimentally in the present work. A discrete numerical model describing the flow behavior is formulated in terms of mass and momentum balance equations at every segment of the header system. The numerical results show that the header systems can be categorized as pressure regain type and pressure decrease type according to the static pressure distribution along the dividing manifold. A header system may transfer from pressure regain type to pressure decrease type while the resistance of the dividing manifold increases. The flow distribution of pressure regain header system is much more uniform than that of pressure decrease header system. It is found that the numerical results obtained by the present model are in good agreement with the experimental results for both types of header systems.

A parametric study on the performances of header systems is also presented in this paper.     

中压进汽腔的流场数值模拟比较

通过数值模拟计算,对中压对称进汽和切向进汽两种结构的流场进行了分析比较,结果表明,单一切向进汽腔的总压损失更小,出口汽流角的周向分布均匀度更好。更进一步,为整体评估中压进汽腔的流场以及对叶片级的流动影响,对中压进汽腔及第1级叶片的整体流体域流场情况进行了分析比较,结果表明,采用大几何角静叶的切向进汽腔气动性能最优;当采取切向进汽腔时,需合理选择第1级静叶几何角并耦合计算,才能实现进汽腔的气动优化。     

蒸汽轮机抽汽口流场的数值模拟

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口(从通流部分到抽汽管)的流场进行了研究,给出了流场模拟的数学模型及其解法。详细描述了从通流部分到抽汽管的各段内流场的结构。指出：由于抽汽的影响,在通流部分外径处抽汽缝进口前壁的位置形成了一个惯性涡区,相对于抽汽道其它部分来说,该旋涡区所造成的流动损失最大;在通流部分不但出现了参数的径向不均匀分布,也出现了参数的周向不均匀分布;集气室内形成了一对旋转方向相反的螺旋涡,并将计算结果与实验结果进行了比较。     

MASS FLOW RATE DISTRIBUTION AND PHASE SEPARATION OF R-22 IN MULTI-MICROCHANNEL TUBES UNDER ADIABATIC CONDITION

The present study investigated mass flow rate distribution and phase separation of R-22 in multi-microchannel tubes under adiabatic condition. The test section consisted of inlet and outlet headers with the inner diameter of 19.4 mm and 15 parallel multi-microchannel tubes. Each microchannel tube had 8 rectangular ports with hydraulic diameter of 1.32 mm. The key experimental parameters were the orientation of the header (horizontal and vertical), flow direction of refrigerant into the inlet header (in-line, parallel and cross flow), and inlet quality (0.1, 0.2, and 0.3). The effect of inlet quality on the mass flow rate distribution and phase separation in the microchannel tubes was negligible. The effect of the orientation of the header on the mass flow rate distribution and phase separation was the largest among the test parameters. Horizontal header showed better mass flow rate distribution and phase separation characteristics than vertical header. Both parallel and cross-flow conditions showed better mass flow rate distribution and phase separation than in-line flow condition.     

锅炉集箱支管流动机理探讨

本文通过实验方法对集箱支管的出口、入口阻力系数和单纯弯管的阻力系数相比较，得出两者的流动情况是类似的，这一结论为进一步准确计算集箱支管间的流量分配和减少三通结构的流动阻力提供了理论依据。     

冷却蒸汽进口条件对转子冷却效果的影响

对给定总压与给定流量两种冷气进口边界条件下的中压第一级进行了数值模拟,结果表明不同的冷气进口边界条件对叶片表面温度分布、冷却蒸汽的流动情况、10%叶高流面上各气动参数分布的影响非常的小.据此得出,对于超超临界汽轮机蒸汽冷却技术的工程应用,冷却蒸汽的进口条件可以通过不同的方式进行控制,最终所达到的冷却效果以及冷气对流动的影响是一致的.