自然循环窄矩形通道内单相水对流传热特性

为探究单面加热窄矩形通道内,单相自然循环对流传热特性,进行了实验压力为0.2 MPa和0.3 MPa,入口欠热度范围为35~60 K,加热功率范围为30~90 kW/m~2的单相对流传热实验。实验结果表明,对流换热系数与Gnielinski公式符合较好,92%的实验数据与公式的相对误差在20%以内。引入斯坦顿数(St),对数据分析发现:自然循环流动中,实验段入口欠热度及加热功率对换热能力有明显影响,换热能力随着入口欠热度的增加而减小,随着加热功率的增加而变大。在窄矩形通道内的向上自然循环流动中,通过提高入口欠热度而导致的浮升力增加会引起同向对流,从而使换热减弱;单面加热条件下,提高加热功率引起的横向热驱动力增加会使传热得到强化。     

630MW超临界机组低压缸排汽通道的优化

对国产引进型630 MW汽轮机低压缸排汽通道进行优化,以降低排汽压力、提高机组运行的经济性.在凝汽器喉部加装导流装置,使其排汽流场趋于合理,凝汽器换热管的热负荷更均匀.实际运行和试验证明,排汽压力降低0.3 k Pa以上,功率相应增加了0.18%,排汽通道优化取得显著效益.     

含空气蒸汽冷凝换热特性的数值模拟分析

为定量考察气体流速、壁面过冷度、换热面高度和气体压力对含空气蒸汽冷凝换热的影响,本文采用数值模拟的方法进行了分析。计算了基于COPAIN试验装置和CFD软件STAR-CCM+中的扩散理论冷凝模型,在主流流速0. 1~3 m/s、壁面过冷度4℃~50℃、换热面高度0. 5~6 m以及气体压力0. 1~0. 6 MPa的条件下讨论了冷凝换热特性。研究表明:冷凝换热系数在主流流速小于0. 5 m/s的自然对流主导区内几乎不受速度的影响,换热系数相对偏差在6. 7%以内;壁面过冷度的幂指数可用空气质量份额和过冷度的函数来表示且幂指数范围为-0. 008 3~-0. 367;换热面高度在1 m以内时对冷凝换热性能有明显影响;不同蒸汽质量份额条件下,冷凝换热系数与压力的0. 64次方成正比。通过对计算结果的分析得到了冷凝传热性能与各影响因素之间的量化关系,这对进一步认识含空气蒸汽冷凝现象有一定的指导意义。     

套管式换热元件内流动不稳定性研究

针对套管式换热元件内的自然循环流动不稳定性,以单管实验装置为对象进行了不同加热功率和入口过冷度下的实验研究。分析了低压条件下系统内可能出现的不稳定现象及其形成机理,确定了流动不稳定的发生区域,并得到了用无量纲过冷度和加热功率表示的间歇泉和闪蒸不稳定边界。结果表明:在实验加热功率范围内,随入口过冷度减小,系统内相继发生间歇泉和闪蒸不稳定流动。与一般自然循环回路相比,套管式换热元件的特殊性在于其上升段流体向下降段流体传热,因此上升段流体温度降低,汽泡的冷凝现象更严重,更容易出现间歇泉不稳定,并在一定程度上推迟闪蒸不稳定的发生。闪蒸发生时流量振荡周期与流体流经上升段所需时间的比值范围为0.8~1.1。     

环境低温条件下汽轮机排汽潜热利用的新方法

提出了环境低温条件下,汽轮机排汽潜热利用(分为内利用和外利用)的新方法。介绍了实现排汽潜热利用的低温型复合循环空冷系统的构成和工作原理,并与高温型复合循环空冷系统相比,估算了低温型复合循环系统可能获得的经济效益和社会效益。     

小型堆中窄矩形通道自然循环临界热流密度实验研究

针对窄矩形通道在换热过程中有较高功率密度的问题,本文为了解决在小型反应堆中的应用,采用所搭建的小型窄矩形自然循环通道,进行实验研究,并结合BP神经网络方法对实验数据进行预测,分析在不同参数工况下临界热流密度随不同参数的变化情况以及不同参数对临界热流密度的影响程度。研究结果表明:质量流量与系统压力对临界热流密度点的影响呈现正相关;出口干度对临界热流密度呈现负相关;且质量流量对临界热流密度的影响程度最大;压力对临界热流密度的影响程度最小。利用相关实验数据,基于影响因素大小,通过BP神经网络方式,建立了适合于自然循环窄通道小堆的模型。BP神经网络算法的预测值与实验值符合良好,误差为10%;Katto模型与实验数据相比误差较大,Zhang公式和拟合公式的误差较小,所建立的临界热流密度模型可作为窄矩形通道自然循环临界热流密度的计算公式。     

复杂荷载作用下空冷系统排汽管道力学性能分析——以火电厂空冷岛为例

目的研究火电厂空冷系统排汽管道应力分布情况,确定用于设计的最不利应力分布模式.方法以火电厂空冷岛为例,采用《钢制压力容器分析设计标准》(JB4732-1995)中计算薄膜应力的方法,考虑将基本载荷、地震荷载及风荷载进行组合,形成各种组合工况,应用ANSYS对某300 MW火电厂空冷岛系统的排汽管道进行大量的仿真分析,并对计算结果进行整理.结果各工况结果中管道应力最大的区域发生在三通,该处一次局部薄膜应力最大值为236 MPa,小于应力限值SⅡ=259 M Pa;除三通外其他区域在各种荷载工况下的最大薄膜应力均较小.其中与-X方向风荷载组合的各计算工况中,管道应力水平比之没有风荷载作用的相对较高,说明风荷载对管道应力影响较大,原因是管道属于高耸结构,且上部结构迎风面积较大.薄膜应力与弯曲应力求和后最大值为280 MPa,该应力为一次应力加二次应力,远小于限值SⅣ=518 M Pa.结论管道应力最大的区域为三通,三通区域的应力水平远高于其他区域,最终得出危险荷载工况作用下管道支座、三通、下部三通、折角以及盖板的应力分布,为300 MW直接空冷排汽管道提供设计依据.     

巷道底板锚固孔排渣影响因素分析及参数优化

利用欧拉模型的固、液两相流理论中标准K-ε三维湍流模型,对不同条件下小孔径底板锚固孔内钻渣运移过程进行三维动态分析,得出不同影响因素组合条件下排渣效果.利用相关理论计算钻渣运移过程中的压力损失,与数值分析结果对比误差较小.利用正交分析中的极差分析方法,得出决定排渣效果的影响因素由高到低依次为:排渣通道压力、进水通道孔径、机具长度、进水通道压力、排渣通道孔径.确定了底板锚固孔直径为28mm,钻孔深4m时,排渣通道压力为-3.0MPa、进水通道孔径为4mm、进水通道压力为5.0MPa、排渣通道孔径为8mm是最合理参数组合.     

基于vPower的高温堆示范电站HTR-PM200凝汽系统仿真研究

以高温堆示范电站(HTR-PM200)华能山东石岛湾核电厂全范围培训仿真机为研究背景,在深入了解HTR-PM200凝汽器内部结构、凝汽系统构成及凝结换热计算原理的基础上,建立了高温堆核电站HTR-PM200凝汽系统的动态仿真程序.同时借助于vPower仿真平台,对HTR-PM200机组凝汽系统在不同负荷下的稳态精度以及各种扰动下的动态特性进行了对比性验证.结果表明,该模型能满足工程应用要求,可用于仿真培训、凝汽器变工况特性分析等,具有较好的工程实用性.     

基于vPower的高温堆示范电站HTR-PM200凝汽系统仿真研究

以高温堆示范电站（HTR-PM200）华能山东石岛湾核电厂全范围培训仿真机为研究背景,在深入了解HTR-PM200凝汽器内部结构、凝汽系统构成及凝结换热计算原理的基础上,建立了高温堆核电站HTR-PM200凝汽系统的动态仿真程序.同时借助于vPower仿真平台,对HTR-PM200机组凝汽系统在不同负荷下的稳态精度以及各种扰动下的动态特性进行了对比性验证.结果表明,该模型能满足工程应用要求,可用于仿真培训、凝汽器变工况特性分析等,具有较好的工程实用性.     

主汽压变化对汽轮机热耗率影响的修正分析

以火电厂热经济性的统一物理模型和数学模型为基础,根据多元扰动下的热力系统能效分析模型得到主蒸汽压力对热耗率修正的计算模型,并以某660 MW机组为例,计算并绘制了三阀全开工况下主蒸汽压力对热耗的修正曲线,与厂家提供的曲线进行对比,主蒸汽压力计算区间为23.8～24.6 MPa,当主蒸汽压力为23.8 MPa时误差达到最大为0.058 32%,能够满足工程实际的需要,验证了模型的正确性。计算并绘制了不同工况下主蒸汽压力对热耗的修正曲线,分析得出负荷越低,主蒸汽压力的偏离对热耗率的影响越大。     

不同碟式直接蒸汽热发电蓄热系统的性能分析

针对碟式太阳能斯特林热发电系统不具备储热功能而无法连续稳定发电的问题,提出了带蓄热的碟式直接蒸汽热发电系统。以25kW·h发电功率和8h蓄热时间为约束,设计了双罐间接蓄热、单罐斜温层蓄热2种显热蓄热系统以及双罐-潜热蓄热和单罐-潜热蓄热2种多级蓄热系统。以传热学、热力学和经济学原理为基础,对4种蓄热系统的热力学性能和经济性进行了对比分析。结果表明:双罐-潜热蓄热系统的蓄热性能最佳,系统[火用]效率为77.67%;单罐-潜热蓄热系统次之,其系统[火用]效率为61.69%;双罐蓄热系统和单罐斜温层蓄热系统的蓄热性能较差,其系统[火用]效率分别为40.96%和32.83%。在经济性方面,双罐蓄热系统成本最高,单罐斜温层蓄热系统次之,双罐-潜热蓄热系统和单罐-潜热蓄热系统成本较低。综合热力学性能和经济性能,推荐碟式直接蒸汽热发电系统采用双罐-潜热蓄热作为蓄热方式。     

二次再热超临界机组热力系统循环吸热量计算

以常规热平衡方法和等效热降理论为基础,针对二次再热超临界机组热力系统高低压加热器均设置外置式蒸汽冷却器的特点,经过严格的数学推导,将等效热降理论应用于二次再热超临界机组热力系统循环吸热量计算的研究,并提出了适用于不同类型凝汽式机组的通用数学计算模型.经实例验证,该数学模型简捷、准确,为二次再热超临界机组和其他不同类型凝汽式机组热力系统热经济性的定量计算奠定了基础.     

应用吸收式热泵提高热电厂经济效能研究

为了提高热电厂供热经济效能,以热泵原理的研究为基础,利用Thermoflow专业软件模拟一台亚临界600MW一次中间再热供热机组,直接以汽轮机0.4MPa,250℃抽汽作为热源向城市热网供热,供热量为440GJ/h。在此基础上对选用吸收式热泵技术回收低温余热供热的新系统进行模拟,以汽轮机0.4MPa,250℃抽汽作为吸收式热泵的驱动蒸汽,提高循环冷却水的品位供热。在供热量不变的情况下,模拟结果证实热电厂采用吸收式热泵的供热方法和传统直接以汽轮机抽汽为热源的供热方法相比,可以帮助电厂每年节省767966～1053453GJ的热量,节省标准煤26204～35945吨,同时减少排放温室气体CO269702～95613吨。说明吸收式热泵对于余热的回收可以产生巨大的经济效益和环境效益。     

烧结余热发电系统的热力学分析和系统优化

提高余热利用率和发电净功率是余热机组优化设计与运行的目标。通过对济钢烧结厂余热发电系统热平衡和平衡计算及结果的分析,指出了降低余热锅炉出口废气损和内部换热损可有效提高余热利用率和增加汽轮机输出有用功,提出了热力循环系统的改进方法。通过编程分别对两种余热发电热力循环系统的余热利用率、余热损和发电净功率进行了计算对比分析,研究了三种技术指标随主蒸汽压力的变化规律,确定了余热锅炉主蒸汽压力的选择范围。上述研究结果可为低压余热发电系统的优化设计与运行提供较为科学的依据。     

中低温热能发电技术的热力学对比分析

中低温热能的发电利用是太阳能、地热能转换利用及工业余热资源回收的重要方式。首先从热源温度、循环方式及技术特点出发,对典型的几种热功转换循环方式进行了分析,并且基于热源温度和装机容量的划分归纳出了各个循环适用定位,同时指出了对于350℃温度以下中低温热能,适合采用ORC和Kalina循环。最后从热力学分析角度,分析了两种循环下不同压力范围下,膨胀机入口温度与循环热效率之间的关系,得出ORC更适合于工业余热、太阳能等中低温热能的转换利用。     

汽轮机热力性能试验通用分析软件的研究

介绍了汽轮机组热力性能试验通用分析软件的组成，给出了汽轮机加热器的通用计算模型．采用了矩阵热平衡方程对汽轮机通用热力系统进行计算，该矩阵方程能够对包括辅助汽水系统、给水泵焓升以及外热量等情况的各种热力系统进行通用描述．确定了湿蒸汽参数的计算方法，分析了热耗率的不同概念及使用状况，认为制造厂通常使用的热耗率定义并不能充分说明机组的热力性能．根据ASMEPTC6汽轮机性能试验规程，对汽轮机组热力计算的数据进行分析处理，并以125MW机组的数据进行了软件验算．软件有较好的通用性和工程实用价值．     

火电机组高加泄漏原因分析

高加是利用汽轮机中间级后的抽汽加热给水的换热设备。通过加热器传热管束使给水与抽汽进行热交换,提高给水温度,是火电厂提高经济性的重要手段。文章多角度分析了在保证给水温度要求的前提下高加泄漏的原因及切除后运行操作的监视重点,针对不同泄漏原因提出了相应措施,对机组安全、经济运行具有十分重要的意义。     

太阳能沸石储热技术的实验研究

为了探索利用太阳能进行储热和供暖的可能性,建立了一套开式循环太阳能储热装置,开展太阳能热 利用的实验研究.实验采用天然沸石作为吸附剂,水作为吸附质,沸石床集储热和供热于一体.为了尽可能接近 实际应用情况,实验过程全部在冬天寒冷环境下完成.在对冬天太阳辐射能观测的基础上.详细测量了天然沸 石床的吸附／脱附的动态特性,对冬天正常日照条件下沸石储热床的吸附／脱附过程的可利用热能进行计算;进 而对整个太阳能储热装置的热效率进行分析,为太阳能用于供暖提供基本依据.根据计算,装置的吸附热约为 152.5 kJ,脱附热为2 126 kJ,太阳能储热装置的总的热利用效率超过30％.     

Analysis of heat flow diagram of small-scale power generation system: Innovative approaches for improving techno-economic and ecological indices

In this paper, the heat flow diagram of steam turbine model K-6-35 has been analyzed for innovative approaches towards improving the techno-economic and ecological indices of the small-scale power generation system. The numerical analysis is performed using IPSEpro process simulation software based on heat balance method under four different cases. It was found that the study of Solar Assisted Power Generation (SAPG) system has important practical significance in power generation with minimum pollutants and maximum efficiency. Both fuel-saving (FS) and power-boosting (PB) operation modes of the SAPG system are considered. Various types of stand-alone solar thermal power plants exhibited very low overall efficiency with many ecological advantages compared to the conventional thermal power plant based on fossil fuels. Besides, SAPG system with FS mode presented higher techno-economic indices and operation performance. An important reduction in fuel consumption and pollutant emissions could be obtained with SAPG system. Considering the hourly, daily, monthly, and yearly amount of saved fuel and reduced pollutants in the whole power plant, the SAPG system with FS mode can largely contribute to high ecological indices power generation. A thermal efficiency increased by 1.31% with specific equivalent fuel consumption decreased by 22.54 g/kWh was obtained with SAPG system. The coal consumption was reduced by 4.75% when SAPG system operates in FS mode.