进风角度对电站空冷凝汽器翅片管束流动传热性能的影响

空冷凝汽器翅片管束为电站直接空冷系统的主要设备,研究翅片管束的流动传热特性对直接空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。由于空冷凝汽器单元"?"型结构和轴流风机旋转构造,使得翅片管束进口风速及风向不均匀。针对电站空冷凝汽器翅片管束以及轴流风机产生的螺旋冷却空气流场,建立单排波形翅片扁平管束三维流动和传热物理数学模型。通过数值模拟分析和实验验证,得到了翅片管束空气侧流动传热特性和入口风速、进风角度的关系。通过支持向量机算法,对影响翅片管束阻力和换热性能的多种因素进行了分析,获得了相应的拟合向量。研究结果可为进一步优化直接空冷系统的运行特性奠定理论基础。     

空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明：随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。     

直接空冷凝汽器单排翅片管外部流动及换热特性分析

蛇形翅片管是直接空冷凝汽器的核心换热元件。对其进行详细的换热流动分析,对直接空冷系统的设计以及运行都具有非常重要的意义。应用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,在不同迎面风速下,对翅片管的流动特性和换热性能进行了深入分析,并得出了翅片管的压力降、摩擦系数、换热量、换热系数、出口温度、翅片温度等随迎面风速变化的曲线,提出了努塞尔数Nu与雷诺数Re之间的无因次关系式,所得到的结果可为我国电站空冷系统的设计和运行提供理论依据。     

直接空冷凝汽器空气侧热流性能的跨尺度模拟

针对冬季直接空冷凝汽器的防冻工业需求,将翅片管和空冷单元这2个尺度的模型耦合起来,既考察翅片管束的整体流动换热性能,又考察直接冷却翅片管内凝结水的冲击换热特性,为确定冬季低温运行条件下空冷凝汽器管内凝结换热甚至结冰计算提供第3类热边界条件。建立了空冷单元模型和翅片管模型,然后,将三维进口风条件下的翅片管级数值模拟结果简化成输入-输出代理模型;从空冷单元系统级数值模拟中获得系统级边界-迎风面的速度分布;进而将翅片管数值模拟代理模型应用到系统边界上,得到了系统边界上翅片管冲击换热特性以及翅片管平均对流换热特性的空间分布。数值计算结果表明,冲击换热系数比平均对流换热系数大一个数量级;在迎风面上冲击换热系数和平均对流换热系数均呈现出上低下高、左右不对称的特点;冲击换热系数随着转速的下降而下降。     

直接空冷凝汽器翅片管颗粒沉积特性数值模拟

为了研究空冷凝汽器散热管束颗粒沉积的特性,以600MW直接空冷凝汽器翅片管束为研究对象,利用FLUENT对翅片管外颗粒沉积的特性进行了数值模拟研究,得到了不同翅片间距、不同翅片厚度及不同翅片高度对翅片管外颗粒沉积的影响,并对结果进行了比较与分析。结果表明:入口处的翅片管壁面及基管壁面的磨损量较大;随入口风速的增加,三种工况下的颗粒物沉积率和翅片管磨损量均随之增大;三种工况下的翅片管磨损量随固相体积分数的增大而增加。     

电站间冷系统空冷散热器翅片管束流动传热性能的数值研究

空冷散热器为电站间接空冷系统的主要设备,研究空冷散热器翅片管束的流动传热特性,对于电站间冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。对间接空冷系统空冷散热器常用翅片管束流动传热性能进行了数值模拟研究,通过计算获得了空冷散热器冷却空气流动阻力和平均对流换热系数随迎面风速的变化规律,拟合得到了摩擦因子与努赛尔特数随雷诺数的变化关系。利用对流换热的综合性能评价标准(performance evaluation criteria,PEC),即Nu/f1/3,对6种翅片管束的流动传热性能进行了比较。结果表明,随迎面风速增加,空气对流换热增强,压降增加,翅片管的对流换热系数随之升高,摩擦因子降低,但是换热系数的增加幅度小于压降的增加幅度。Forgo型翅片管束综合流动传热性能优于椭圆型管束。本文研究结果为电站间冷系统空冷散热器的选型和优化设计提供了一定的理论依据。     

单排管直接空冷换热元件性能试验

为了探究结构参数对空冷元件流动传热特性的影响规律,为空冷凝汽器优化选型提供参考,通过实验室性能试验,研究不同结构尺寸的单排管直接空冷换热元件的热动力性能。结果表明:迎面风速增加,单排管空冷元件传热系数增大,空气阻力亦随之增大;在元件结构参数基本相同的前提下,迎面风速一定,随着翅片厚度减小,空气阻力降低,换热效果增强。据此,将单排管空冷元件与双排管空冷元件的流动换热特性进行技术对比,发现在工程设计常用的迎面风速下,单排管空冷元件与双排管空冷元件的换热系数相当,而单排管空冷元件的阻力明显小于双排管。     

直接空冷凝汽器扁平管翅片几何结构优化

蛇形扁平管换热器在空冷电站的应用上取得了很好的效果,为进一步提高空冷电站凝汽器的冷凝效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立蛇形翅片扁平管换热器及直翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算.通过对对流换热系数、流动损失、散热量、换热面表面平均温度的对比分析.结果表明:蛇形翅片扁平管翅片的物理结构存在进一步优化空间的可能性,直翅片扁平管具有更优越的冷凝效率,模拟结果为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供科学依据.     

蛇形翅片单排管外侧空气流动与传热特性的数值研究

对直接空冷凝汽器蛇形翅片单排管外侧空气流动与传热特性进行了研究,利用FLUENT软件对翅片空气侧流动和传热性能进行数值模拟．分析了不同来流风速和翅片长度对传热系数和压力损失的影响．为空冷凝汽器传热元件的设计与优化提供数据支持。     

空冷凝汽器翅片扁平管结构优化的可行性分析

蛇形翅片扁平管换热器在空冷电站的应用上取得了很好的效果.为进一步提高凝汽器的冷凝效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立了蛇形翅片扁平管换热器及直翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算,对对流换热系数、流动损失、散热量、换热面表面平均温度进行对比分析,结果表明蛇形翅片扁平管的物理结构存在进一步的优化空间,直翅片扁平管具有更优越的冷凝效率.模拟结果为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了科学依据.     

基于波形翅片扁平管传热性能的直接空冷凝汽器低温冻结规律研究

以火电空冷机组常用的蛇形翅片扁平管为实验件,设计并搭建了风洞实验台,研究蛇形翅片扁平管顺流单元的传热性能,得到顺流单元翅片管空气侧在不同风速下的换热系数和水侧在不同流量下的换热系数,并拟合成Nu随Re变化的无因次关联式。将得到的关联式应用到火电厂实际的运行工况中,得到在不同迎面风速、不同环境温度及不同水流量下管内凝结水温度的变化规律。据此,以实际低温运行直接空冷机组为例,预测出空冷凝汽器顺流单元在不同迎面风速、环境温度和机组负荷下管内凝结水的冻结特性。     

冬季自然通风条件下直接空冷凝汽器性能分析

分析研究了直接采取冬季自然通风时,直接空冷凝汽器的换热性能,并以某电厂亚临界2×330MW直接空冷机组为例,利用Fluent软件,对直接空冷凝汽器单排管在小风速下的换热性能进行了数值模拟和计算分析。研究结果表明,冬季自然通风条件下,热压差和抽吸力均为空冷岛空气流动的动力;空冷单元的迎面风速与翅片管束的温度和环境温度有关,保持翅片管束壁面温度不变时,迎面风速随环境温度的升高而减小,当环境温度不变时,迎面风速随壁面温度的升高而增大。     

空冷凝汽器翅片管的数值研究

蛇形扁平管凝汽器在空冷电站的应用上取得了很好的效果,为进一步优化扁平管翅片的物理结构,提高空冷电站凝汽器的冷凝效率,建立了蛇形翅片扁平管凝汽器及直翅片扁平管凝汽器的三维物理模型和数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算.进行对流换热系数、流动损失、散热量的对比分析,结果表明:蛇形翅片扁平管翅片的物理结构存在进一步优化空间的可能性,直翅片扁平管具有更优越的冷凝效率.数值计算结果为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了科学依据.     

双排管直接空冷换热元件性能试验研究

空冷凝汽器散热器的结构是影响其性能的关键。对此,以2个不同结构尺寸的双排管直接空冷换热元件(换热元件)为例,对其热力性能进行试验研究。结果表明:随着迎面风速的增加,换热元件的传热系数及空气阻力均逐渐增大,其中传热系数的增加幅度逐渐减小,空气阻力的增加幅度逐渐增大;当迎面风速小于2m/s时,2个换热元件的换热系数基本相同;当迎面风速大于2m/s时,翅片尺寸较小的换热元件的传热系数明显大于翅片尺寸较大的换热元件,且随着迎面风速的增大,两者的差别逐渐增大;实际工程中,应对迎面风速、翅片尺寸及翅化比进行优化,以提高空冷凝汽器的热力性能。     

国产空冷单排管流动和传热性能研究

波状翅片扁平管,即单排管是直接空冷凝汽器的一种基本换热元件。单排管外空气侧的流动和传热性能研究,对于直接空冷凝汽器的优化设计和安全运行具有重要的意义。在不同迎面风速下,对国产空冷单排管空气侧进行三维数值模拟,并对速度场、温度场进行分析和研究,拟合出单排管阻力和传热系数随迎面风速变化的计算公式,为直接空冷系统的优化设计提供帮助。     

间断波纹翅片扁平管流动与换热的数值研究

为进一步提高空冷凝汽器的效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立了间断波纹翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算。通过对对流换热系数、流动损失的对比分析,结果表明,间断波纹翅片扁平管在流动损失方面比蛇形翅片扁平管有很大的优势,为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了依据。     

直接空冷凝汽器单排翅片管换热性能试验研究

不同工况下直接空冷凝汽器的换热性能,是直接空冷机组设计、优化和运行的主要依据。文中针对目前我国1000MW超超临界直接空冷机组所采用的单排翅片管,利用搭建在空冷机组现场的试验风洞,对翅片管的换热性能进行试验研究,试验风洞蒸汽侧直接接入空冷机组的冷端。通过试验,获得了翅片管空气侧努赛尔数和雷诺数之间的无量纲关联式,以及关联式与翅片管迎面风速分布之间的关系。结果表明,翅片管的换热性能不但与风机的风量有关,而且受迎面风速分布的影响很大,迎面风速沿翅片管轴向从上至下呈降低趋势分布时,更有利于换热。     

自然通风直接空冷系统蒸汽分配管阻力特性研究

新型自然通风直接空冷系统结合了传统直接空冷和间接空冷的优点,是电站冷端系统的重要选择之一。然而,目前国内外学者对直接空冷系统流动换热性能的研究并不充分,尤其是对于蒸汽分配管的流量分配及阻力特性研究则更为缺乏。采用数值模拟方法,建立了某660 MW机组自然通风直接空冷系统数学物理模型,包括自然通风直接空冷系统空气侧模型和树杈形蒸汽分配管道蒸汽侧模型,开发了直接空冷系统空气侧和蒸汽侧耦合计算方法,研究了不同环境风速下自然通风直接空冷系统竖直布置空冷凝汽器双层冷却三角流动换热性能与塔内蒸汽管道的蒸汽流量分配和阻力特性之间的相互作用规律,获得了不同气象环境条件下该自然通风直接空冷系统空气侧流动换热规律、蒸汽流量分配及蒸汽分配管道阻力特性变化规律。结果表明:有风条件下,冷却三角两层翅片管束流动换热性能存在差异,导致蒸汽流量分配曲线和阻力特性曲线向侧风扇区偏移;无风条件下,通过该树杈型蒸汽分配管道的蒸汽流量和压降分布均匀,体现了该蒸汽管道结构设计良好。该研究结果可为自然通风直接空冷系统的设计和运行提供参考。     

直接空冷凝汽器积灰的数值研究

以配有空冷凝汽器空气温度监测系统的600MW直接空冷机组的2个空冷凝汽器单元为研究对象,建立其三维数值模型,对空冷凝汽器局部积灰后及调节积灰单元风机风速后其出口空气温度和速度分布进行模拟。结果表明,空冷凝汽器局部积灰单元的翅片管出口空气温度及速度较清洁区域略低;利用空冷凝汽器出口空气温度监测系统对温度值偏高单元的风机进行局部调节,可有效改善空冷凝汽器积灰部分的换热状况。     

火电站直接空冷凝汽器传热系数实验关联式

不同工况下直接空冷机组空冷凝汽器的传热系数,对确定机组冷端的热负荷能力、进而确定环境条件和运行参数与机组排汽压力之间的关系具有重要意义,是进行机组优化运行最重要的基础数据。针对目前我国600 MW直接空冷机组冷端系统的典型结构,利用直接空冷凝汽器单体性能实验台进行实验研究,根据实验数据得到了凝汽器翅片侧无量纲努塞尔数随空气流动雷诺数的变化曲线,拟合出相应的准则关联式,并进行了系统的误差分析。该关联式可为描述变工况条件下空冷系统的性能奠定基础,并为不同环境、气候和气象条件下机组运行参数的优化提供依据。