考虑冷却水速度分布特征的凝汽器数值模拟计算

在管壳侧分别建立多孔介质数值模型的基础上,提出一种将管侧多孔介质模型计算所得冷却水速度分布注入到壳侧多孔介质模型的方法,实现凝汽器管壳侧流动与传热的耦合计算。在Fluent平台上开发了读取管侧冷却水速度分布和将其注入到壳侧的自定义程序,并对某600 MW机组表面式凝汽器进行了管壳侧耦合数值模拟计算。结果表明:该耦合计算方法是可行的,基于管侧冷却水速度分布不均的凝汽器性能数值模拟更符合实际。     

冷却水温变化对凝汽器传热性能影响的定量分析

采用数值计算方法对不同工作条件下凝汽器壳侧蒸汽的流动传热进行了模拟,通过与抽气器性能曲线的匹配,确定出凝汽器的工作点,进而定量分析了冷却水入口水温的变化对凝汽器背压的影响,计算结果表明,随着冷却水入口水温的升高,凝汽器背压的抬高幅度越来越明显。对两台不同机组凝汽器的计算表明,当冷却水温改变时两台不同机组的背压有着相似的变化规律。     

基于冷却水流速分布模拟的凝汽器性能数值分析

冷却水流速是影响凝汽器性能的主要因素之一,为了实现基于冷却水流速实际分布的凝汽器性能模拟,借鉴多孔介质的阻力源项加载思想提出了基于冷却管入口实体建模的凝汽器水侧流动计算模型,以某600MW火电机组的低压凝汽器为例,在设计工况下对该凝汽器水侧流动进行了数值模拟,获得了凝汽器水侧管束截面上的冷却水流速分布,并基于上述冷却水流速分布的模拟结果,分别数值计算了冷却水流速均匀分布和不均匀分布两种情况下凝汽器汽侧的蒸汽流动,获得了相应情况下的凝汽器性能。计算结果表明：对于本文研究的凝汽器,基于多孔介质模型和基于冷却管入口实体建模的凝汽器水侧流动模拟得到的管束截面上的冷却水流速分布在流动细节上存在差异;冷却水流速均匀分布和不均匀分布两种情况下获得的凝汽器性能有差异,凝汽器压力相差10.9Pa,总平均传热系数相差12.6W/（m²·K）。建议对于冷却水流速不均匀分布比较严重的情况,在研究凝汽器性能时考虑冷却水流速不均匀分布的影响。     

准三维数值仿真方法在凝汽器改造中的应用

采用准三维数值仿真方法对Ｎ－１１２２０－１型凝汽器壳侧的流动力 换热性能 计算。根据计算结果分析，提出了改善凝汽器壳侧流动与传热特性的改造方案。     

冷却水流径对于凝汽器性能影响的数值模拟分析

文中应用STAR-CD软件和用户自定义子程序,针对3种类型凝汽器进行数值模拟。对于每种凝汽器,分别计算上进下出和下进上出两种冷却水进水方式时凝汽器壳侧的流场分布,分析评估冷却水流径对于凝汽器运行性能的影响。     

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

建立了某一凝汽器实际管束的流动计算模型,运用计算流体力学的方法,对该凝汽器水侧流场进行了三维数值模拟。采用分区对称计算方法,大大降低网格数量,从而详细预测了凝汽器水侧进出口水室以及其连接管和冷却水管束内的流动特性。计算结果可以清楚地表明:该凝汽器进口水室存在大量漩涡,使流动阻力增加,流动恶化;水室速度分布不均匀,进口水室管板中心区域流体流速较高而边缘区域较低,结构上存在一定问题;而出口水室的结构较为合理。这与采用多孔介质模型模拟的结论一致,进一步验证了采用多孔介质模型对凝汽器进行计算是正确可行的。计算结果同时表明,冷却水管束内流量和流速的分布是不均匀的,位于中心位置的冷却水管流量较大,而周边区域较小,最大流量差别可达到38%,且相邻管路的流量减小幅度与冷却水管布置有关。冷却水管内冷却水流量和流速的差异将会影响换热器的换热性能。计算结果可为分析研究管排流动不均而引起的换热效率问题提供条件,也可为凝汽器设计和结构优化提供依据。     

300MW机组凝汽器汽侧换热性能的三维数值模拟与分析

基于PHOENICS操作平台，采用具有分布阻力和分布质量汇的多孔介质物理概念，建立凝汽器汽侧流场的三维模型，并以某电厂300MW凝汽器为实例，将凝汽器壳侧复杂的混合物流动过程经过简化后计算模拟出来，计算结果与实际情况基本吻合，并在此基础上进行了理论分析，得出一些有参考价值的结论。图5表3参8     

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

运用计算流体力学的方法,采用多孔介质模型对凝汽器水侧流场进行了数值模拟.从计算所得三维流场可清楚地掌握影响凝汽器工作的重要因素：该凝汽器进口水室漩涡的存在使流动阻力增加,流动恶化;高速流体集中于水室中心区域,会影响换热器的换热性能.其整体阻力特性与试验数据吻合较好,表明该模型和计算方法正确.解决了凝汽器水侧数值计算建模的困难和网格数量问题,为动力装置冷却水系统整体的数值模拟提供基础.图6参5     

电站凝汽器蒸汽流动和换热的数值模拟

提出了一种凝汽器的准三维模拟方法，它可以考虑冷却水温度变化产生的三维影响，也能反映冷却水流程布置对冷凝器性能的影响。用多孔介质及分布阻力等概念模拟凝汽器中的管束和折流板等几何形状。所得的控制方程组用ＳＩＭＰＬＥ方法求解。针对１台２００ＭＷ凝汽器进行了数值分析，计算结果与实验数据作了对比，结果是令人满意的。图１１表２参７     

漏空气量对凝汽器壳侧流场影响的数值模拟研究

为研究漏空气量对大型凝汽器壳侧流场的影响,采用特定蒸汽管束冷凝模型进行数值计算研究。该模型综合考虑直接建模与多孔介质模拟的优点,详细研究了含不凝结性气体的蒸汽在凝汽器壳侧的流动特性和换热特性。结果表明:当漏空气量达到8×10~(-5)时,凝汽器壳侧流体的冷凝率为99.25%,凝汽器壳侧流体进出口压降为288.53 Pa。相对于纯蒸汽,其冷凝率更低,进出口压降更大。漏空气量对凝汽器冷凝效果影响较大,冷凝效果是凝汽器进出口压降的主要影响因素。     

用于汽轮机排汽冷却的蒸发式冷凝器模型及性能分析

蒸发式冷凝器兼具传热性能好和节水的优势,在大型动力系统冷却中具有广阔的应用前景。建立了蒸发冷凝器的理论分析模型,提出了蒸发式冷凝器用于冷却小型汽轮机排汽的设计方案;获得了喷淋水温度、空气和蒸汽的焓值在冷凝器内沿程的变化规律,并对喷淋水量、配风量和空气温度等影响冷凝器性能的影响因素进行了分析。研究结果对蒸发式冷凝器在火力发电行业的应用具有参考意义。     

空气含量和水侧污垢对凝汽器传热系数影响的数值分析

以N12180凝汽器为例,采用自行编制的程序数值计算了空气浓度和污垢对凝汽器汽侧传热系数、冷却管壁导热系数以及平均传热系数的影响,分析了空气与污垢对传热过程的影响机理。结果表明：凝汽器进口空气浓度从0增加到0．01％时,凝汽器平均传热系数降低30％;0．5mm的污垢厚度将使冷却管壁的导热系数降低98％,凝汽器平均传热系数降低85％。     

凝汽器水侧的数值研究及改造

引入多孔介质,采用k-ε湍流模型,利用二维数值计算方法对一双流程凝汽器的水侧流体流动进行了计算与分析。针对凝汽器水侧由于设计缺陷,存在漩涡及流动死区的情况,提出在凝汽器前后水室安装导流板,对凝汽器前后水室流体流动进行引导改善。改进后,凝汽器水侧流动漩涡以及流动死区完全消失,凝汽器水室的流动漩涡以及流动死区消失、流动阻力下降,水侧冷却水分布更加合理,凝汽器换热效果有所提高。     

凝汽器漏入空气量在线监测

针对目前凝汽器漏入空气量的检测一直使用严密性试验而没有在线监测方法的问题,提出一种基于凝汽器饱和蒸汽温度应达值与实际值对比,并利用BP网络实现非线性映射的方法。以冷却水温度、冷却水流量、汽轮机排汽量、总体传热系数(凝汽器水侧脏污程度)以及排汽室实际温度BP网络的输入,真空严密性试验得到的漏入真空系统空气量作为网络的目标输出通过对BP网络进行训练,得到各级连接权值,实现对凝汽器漏入空气量的在线监测。     

电站凝汽器非设计工况汽相流动与换热特性的数值预测

采用数值模拟方法计算与比较了一台300MW汽轮机对分式凝汽器在半负荷工况时冷却水管全部工作和一半冷却水管投入工作两种运行方式下的汽相流动与传热特性。计算结果表明，两种运行方式下的汽相流动与传热特性有明显差别。在一半冷却水管运行方式下，虽然管束传热系数较高，但由于冷却面积减半，而且汽阻显著增大，因而凝汽器总体传热效果较冷却水管全部运行时的差，使得抽气口处未凝结蒸汽量上升，空气泵负荷增大。     

Effect of Cooling Water Flow Path on the Flow and Heat Transfer in a 660 MW Power Plant Condenser

The effect of the cooling water flow path on the flow and heat transfer in a double tube-pass condenser for a 660 MW power plant unit was numerically investigated based on a porous medium model. The results were used to analyze the streamline, velocity, air mass fraction and heat transfer coefficient distributions. The simulations indicate that the cooling water flow path is important in large condensers. For the original tube arrangement, the heat transfer with the lower-upper cooling water flow path is better than that with the upper-lower cooling water flow path. The reason is that the steam cannot flow into the internal of upper tube bundle and the air fractions are higher in the upper tube bundle with the upper-lower cooling water flow path. An improvement tube arrangement was developed for the upper-lower cooling water flow path which reduced the back pressure by 0.47 kPa compared to the original scheme. Thus, the results show that the tube arrangements should differ for different cooling water flow paths and the condenser heat transfer can be improved for the upper-lower cooling water flow path by modifying the tube arrangement.     

火电站直接空冷凝汽器积灰监测

火电站直接空冷凝汽器积灰是影响传热性能的重要因素,研究直接空冷凝汽器积灰对传热性能的影响规律并提出监测措施具有重要意义。通过分析汽轮机背压与汽轮机排汽量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系,得到了空冷凝汽器在维持汽轮机排汽量和冷却空气量不变时,汽轮机背压和传热系数之间的关系以及凝汽器积灰对汽轮机背压的影响。研究表明:凝汽器积灰会导致凝汽器传热系数降低,汽轮机背压升高,机组运行经济性下降。设计工况下,当蛇形翅片扁平管结构凝汽器积灰厚度达到1.2 mm时,汽轮机背压将增加50%左右。通过监测空冷机组运行过程中汽轮机背压的变化,可预报积灰的程度,为直接空冷凝汽器清洗提供一定的理论依据。     

Comparison of power plant steam condenser heat transfer models for on-line condition monitoring

In this paper heat transfer models for large power plant condenser were examined. The goal was to develop a model capable of predicting not only the condenser pressure but the overall heat transfer coefficient. Such a model can be used for condenser condition monitoring. The results of a two-dimensional (2-D) condenser heat transfer model and single-point, zero-dimensional (0-D) model are presented together with the results from Heat Exchanger Institute (HEI) standards curves. Both 0-D and 2-D models can account for the effects of steam-side pressure drop and in a simplified manner also some effects of tube bundle geometry. For all models an experimental correction as a function of cooling water temperature was implemented to improve their accuracy. The results are presented in comparison with the measured plant data for three different tube bundle geometries, with and without the experimental correction factor. The 2-D model proved to be the most consistently accurate of the models both without the correction, and at varying steam and coolant flow with the correction applied. The results indicate significant local variation of pressure drop related effects, which the 0-D model failed to accurately predict particularly in cases of close temperature approach. In predicting the heat transfer coefficient the HEI model was the least accurate, significantly overestimating the impact of coolant flow rate change, and failing to match the measurements even with a correction applied.     

熔盐与过冷沸腾水传热特性实验研究

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究。实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷水状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而增大;当水侧在过冷沸腾状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而减小。以实验数据为基础,首次提出熔盐与过冷沸腾水的传热系数的实验关联式,其拟合误差为±5%。     

基于焓差法分析自然通风冷却塔出口水温的影响因素

采用焓差法建立了自然通风冷却塔出口水温的热力计算模型,并把凝汽器和冷却塔作为一个整体综合研究和分析了冷却塔出口水温的各种影响因素及其影响规律．结果表明：冷却水量、填料断面风速、凝汽器蒸汽负荷以及环境空气的相对湿度均对冷却塔的进口和出口水温有明显影响,且上述因素对进口水温的影响大于对出口水温的影响．