燃气轮机拉杆转子的轮盘结合面接触模型研究

为建立更加准确的燃气轮机拉杆转子的有限元模型,对拉杆转子轮盘结合面接触的力学模型进行研究。采用弹簧单元来模拟轮盘结合面的接触,基于结合面改进接触模型,获取结合面法向接触刚度-预紧力关系拟合曲线:随着结合面法向载荷的增大,其接触刚度也在逐渐变大,但是法向载荷超过一定值后,继续增大,接触刚度的增长趋势放缓。根据拟合曲线,得到设计预紧力下对应的接触刚度值,建立了考虑轮盘接触效应的某型燃气轮机拉杆转子有限元模型。结合传统有限元模型,比较临界转速计算结果:两种模型的前2阶临界转速基本相当,相对误差都小于1%;两者的第3阶临界转速相对误差相对较大,为1.66%;改进的有限元模型更真实的反映了某型燃气轮机拉杆转子的轮盘接触状态。     

周向拉杆转子轮盘端面齿接触应力分析

轮盘端面齿具有刚度大、自对中性能,在重型燃气轮机拉杆转子连接和传扭中起到重要作用。基于某周向拉杆转子模型,从理论上分析轮盘端面齿连接段在预紧力和扭矩作用下的齿面应力,用冲压模型来模拟齿面接触应力分布,并采用三维有限元非线性接触算法,计算轮盘端面齿连接在额定预紧力和扭矩载荷下的应力分布,说明冲压模型的正确性,所得结论可为转子轮盘端面齿强度分析提供计算方法。     

分布式拉杆转子轴向预紧力的确定

研究了分布式拉杆转子在考虑轮盘间接触效应时轴向预紧力的确定方法。分析了拉杆转子在不同工况下的转子最大等效应力,轮盘结合面最大、最小法向接触应力及转子弯曲刚度随拉杆预紧量变化的规律。结果表明:随着转子轴向预紧力的增加,转子能够传递更大的载荷,其弯曲刚度、固有频率与连续体的偏差更小,但转子的最大等效应力显著增加,材料的强度裕度显著降低。根据得到的拉杆转子最大等效应力结果、接触面法向应力分布、转子弯曲刚度结果及转子自由模态频率结果,确定了转子合适的轴向预紧力。当转子承受100 k N的切向载荷时,转子合适的预紧量范围为拉杆总长的7/10000—13/10000。     

分布拉杆转子动力学建模与分析

通过接触力学建立了分布拉杆转子轮盘间接触的等效弯曲刚度的表达式,进而分析了等效弯曲刚度随偏转角和拉紧力的变化规律;同时将等效弯曲刚度添加到拉杆转子模型中并进行数值仿真,进而得到分布拉杆转子临界转速随等效弯曲刚度的变化趋势。研究结果表明:等效弯曲刚度与转角间并不始终是线性关系,当转角达到某一值后,等效弯曲刚度随转角变化呈指数式变化;同时拉杆转子随拉紧力的增加,临界转速增加较多。     

分布式拉杆转子轮盘结合面接触热阻建模与分析

改进了结合面接触热阻分形模型,使其更适用于分布式拉杆转子轮盘结合面接触热阻的研究。通过理论计算和仿真分析,直观地揭示了轮盘结合面接触传热系数与拉杆预紧力、轮盘表面粗糙度及结合面温度的变化规律。研究结果表明,结合面接触传热系数随着拉杆预紧力增大而增大;随着轮盘表面粗糙度的增大而减小;随着结合面温度的上升先增大、后减小、再增大,但总体上呈增大趋势。同时表明,拉杆转子轮盘结合面接触热阻会对拉杆转子的整体温度场分布及热流传递产生重要影响,精确求解拉杆转子温度场分布及变化时必须考虑轮盘结合面接触热阻。     

管程转子组合式强化传热装置工业试验研究

介绍了当前节能降耗的迫切需要和转子组合式强化传热装置棗"洁能芯"的技术原理.论述了2号机组甲、乙侧凝汽器性能试验内容,试验方法和试验计算结果,计算分析了安装转子组合式强化传热装置后凝汽器性能及机组经济性.安装转子组合式强化传热装置后,凝汽器端差降低2.79℃,真空提高2.97 kPa,冷却水流量减小9.8％;凝汽器在相同进水温度、相同真空下,机组带负荷能力提高19.7％;凝汽器水阻增加19.52 kPa.工业试验和计算分析结果表明,转子组合式强化传热装置应用于电厂凝汽器可提高其性能.     

燃气轮机拉杆转子有限元模型研究及临界转速计算

现代燃气轮机转子主要为拉杆转子,其形式分为中心单根或周向多根拉杆.无论哪种形式,拉杆转子已经不再是连续结构,轮盘之间的接触面将对转子动力学特性产生影响.首先分析了拉杆转子的受力情况,然后考虑接触面接触刚度对转子动力特性的影响,对传统的有限元方法进行了改进,并编写了相应的计算程序.最后计算了光轴、一对接触圆盘算例和某型真实燃气轮机拉杆转子的临界转速,并分别与传统有限元方法、三维有限元方法和测量值进行比较,验证了该改进有限元模型的正确性和有效性.     

用液压螺栓预紧器装配拉杆式压气机转子

本文介绍用预紧器拉伸拉杆在接合面间产生摩擦力来装配压气机转子。采用先进的工艺装备,控制拉杆的弹性变形,产生足够的夹紧力,使叶轮和毂环形成一个整体压气机转子.     

温度场对燃气轮机拉杆转子临界转速的影响

对某B型燃气轮机拉杆转子建立整体简化计算模型,在自由-自由支承状态下前三阶固有频率有限元计算值与实物模态测试值误差均小于3.5%,说明用整体模型作动力学分析可行.基于传热学理论,用有限元法求解了该燃机转子的稳态温度场.计及稳态温度场后该燃机前三阶临界转速的计算值均在其对应的运行实测值范围内.文中还给出了B型燃机总支承刚...     

重型燃气轮机转子结构及动力学特性研究综述

分析了典型的重型燃机轮机转子的结构特点和各种拉杆式转子的结构优缺点,重点阐述了拉杆式转子中的轮盘平面接触界面和端面齿接触界面的刚度模型及其对转子动力学特性的影响,以及阻尼环对中心拉杆动力学特性的影响及其与转子本体的耦合动力学特性.最后,介绍了拉杆式转子发生故障时的转子动力学特性,并提出了需要进一步研究的问题.     

管程组合转子传热及阻力特性的实验研究

借助于实验手段,分别以油和水为管程工质,研究了管程组合转子的传热及阻力特性,同时将转子自身结构参数对传热及阻力特性的影响进行了比较分析,分析结果表明,Re数在500～8000的层流区和转捩区内,增大转子螺旋角度对传热强化的贡献显著;Re数在1×104～1×105的旺盛湍流区内,增大转子外径对传热强化的贡献明显,从而为转子组合式强化传热装置的工业应用奠定了基础。     

直接接触式换热技术的研究进展

综述了直接接触式换热中单个液滴蒸发换热的理论与试验研究进展情况,以及在直接接触式换热器的整体换热研究进展状况。     

换热管内旋向自交叉转子强化传热性能研究

利用综合传热性能实验台,研究对比旋向自交叉转子、同向转子的换热器和光管的传热性能。结果发现:通过Webb性能比较方法,在同样面积和同等泵功率情况下,同向转子比光管换热器的换热量最大可提高为6.99%,而旋向自交叉转子比光管的换热量最大可提高8.11%,并计算推导了旋向自交叉转子与同向转子、光管之间的准则关联式;同时研究了换热量与转子外径的关系,结果发现换热量随转子外径变大而增多。     

多管型套管式换热器传热与流阻性能试验研究

多管型套管式换热器是在大尺寸外管的内部布置多根内管所构成的换热设备 ,与单根内管的套管式换热器相比 ,流量大幅增加 ,选用螺纹内管和管间折流板可以强化传热。对于多管型套管式换热器的传热性能试验 ,采用修正威尔逊法进行试验计算 ,得出了两种多管型套管式换热器的传热与流动阻力性能试验结果。     

直接接触换热热水锅炉原理及应用

本文在分析了直接接触换热特点及原理的基础上，阐述了影响和制约接触换热热效率的因素，探讨了直接接触换热技术在燃气热水锅炉发展过程中的应用前景。     

分离式热管倾斜蒸发段传热特性的试验研究

采用加热无缝钢管模拟倾斜布置的分离式热管蒸发段,分析了倾角、充液量、热流密度和工作压力对其传热特性的影响,并根据试验结果回归整理了相应的换热系数无量纲准则关系式,与试验数据吻合较好,计算误差小于15％。     

套管换热器对流换热的数值模拟研究

本文建立了一种复杂的数学模型用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性。数学模型包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中,计算传热学模型中的湍流扩散系数是利用温度方差t2和温度方差耗散率εt来求解,而不是利用通常采用的Pr数假设值或实验测定值来求解。为验证新建立模型预测结果的准确性,本文将数值模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,结果吻合较好。     

脉动热管传热性能的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验,分析了影响脉动热管运行性能的因素,并且在不同的充液率、传热量和不凝性气体含量的条件下,对脉动热管的运行进行了测试,实验结果表明:脉动热管的整体热阻受充液率、传热量、不凝性气体的影响,存在最佳的充液率,在一定的条件下脉动热管的运行达到最佳。     

扁管凝结换热的试验研究

对某散热器有限公司提供的两种型号的冷却扁管进行了管外凝结换热试验。采用线性回归法(最小二乘法)拟合出换热系数与管内流体流速之间的关系,并利用测量值的方差σ~2对拟合方程的精度进行检验。从拟合方程得到两种试验扁管管内外换热准则关系式,管型Ⅰ和管型Ⅱ的管外凝结换热系数分别为11 981.78、11 004.74 W·m~(-2)·K~(-1)。从拟合方程和两种管型的长宽比可以得出:扁管的长宽比越大,管内流体的湍流越充分,越有利于管内对流换热,但不利于管外凝结换热。