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.     

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。     

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.     

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.     

电站锅炉过热器、再热器集箱静压分布的数值研究

利用数值模拟的方法，研究了径向引入引出型分配、汇流集箱系统的静压分布规律。为了消除计算中伪扩散的影响，选用了QUICK格式。数值计算结果表明：在三通附近，气流的变化非常强烈，在远离三通的区域．气流逐渐平稳。在分配集箱进口三通的两侧存在2个涡流区，正对三通中心线的支管处静压最高，远离三通的区域，静压分布与轴向引入引出方式规律基本一致。利用该方法计算了某电厂锅炉末级再热器的流量分配和热偏差情况，与实测结果相吻合。图6表1参2     

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.     

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。     

电站锅炉过热器、再热器集箱压力与流量分布的数值研究

对过热器、再热器进出口集箱内压力分布建立数学模型，经数值计算研究径向引入集箱内的三维流场分布，分析静压及流量分布情况以及三通结构对流量分布的影响。     

带三通锅炉集箱的数值模拟和实验研究

大容量电站锅炉过热器、再热器集箱多采用T型三通结构从集箱径向引入引出,由于进口三通存在涡流区,易导致该区支管中蒸汽流量偏小,从而发生超温爆管事故。针对该问题从通用偏微分方程组出发,基于SIMPLEC方法编制了相应的计算程序,并把计算结果与实验结果比较,证明该方法计算合理可行,可用于集箱系统的优化设计与事故诊断。