直接空冷凝汽器流场及性能优化数值模拟

燃煤火电机组直接空冷凝汽器运行时,环境风速、环境温度等对三角腔内空气与热蒸气的对流换热均有重要影响,从而影响机组运行稳定性。通过三维流场模拟方法,以某600 MW机组单列/单个空冷单元为例,研究了典型环境参数下的空冷凝汽器换热性能,提出了一种在三角腔内加装夹角可调的“羽翼型”实心/多孔导流板的流场优化技术方法。结果表明：单列凝汽器受环境风效应影响,空气进口方向第1个位置的空冷凝汽器平均空气流量受环境风速影响最大;当环境风速从3 m/s增加到9 m/s时,单列(8个空冷单元组成)空冷凝汽器平均空气流量下降约590 kg/s,说明高风速会增大三角腔内空气扰动不利换热,采用凝汽器三角腔体内加装实心板/多孔板的方式对流动涡旋整流效果明显;进而通过调节2片导流板夹角至240°,三角腔内静压平均提升了153 Pa,可有效缓解冬季换热管束底部冻结现象。该类加装导流装置的直接空冷凝汽器适用环境工况范围相对较广,有利于在实际工程中实现高温防阻、低温防冻、运行稳定的作用。     

热负荷分配比例对抽凝-背压供热机组能耗影响

抽凝-背压供热模式是实现能量梯级利用、降低火力发电煤耗的有效途径,研究不同室外温度下供热凝汽器与尖峰加热器热负荷分配比例对机组能耗的影响,确定最佳热负荷分配比例,是抽凝-背压供热机组节能降耗的核心问题之一。本文利用热网变工况模型及Ebsilon软件仿真,以某310MW抽凝-背压供热机组为研究对象,分析了供热期不同温度下供热凝汽器与尖峰加热器热负荷分配比例不同时机组的发电功率及煤耗。结果表明：对于抽凝-背压热电联产机组,并非供热凝汽器热负荷比例越高而发电功率越高,供热期不同阶段,机组发电功率随供热凝汽器热负荷变化呈现不同规律;相同室外温度下,供热凝汽器与尖峰加热器热负荷分配比例对机组能耗影响很大,凝汽器热负荷比例不同时,其极差最小值和最大值分别为2.02g/（kW·h）和5.50g/（kW·h）。     

干-湿冷却系统对空冷机组热经济性影响的分析

受环境温度影响, 空冷机组夏季工况的运行背压高, 严重限制了机组的带负荷能力, 并影响机组的热经济性和安全性。分析了一种干-湿混合冷却系统, 将汽轮机排汽分流出一部分通过循环水冷却, 以降低机组夏季工况背压。建立了干-湿混合冷却系统对机组热经济性影响的数学模型, 并以某330 MW直接空冷机组为例揭示了机组背压和净功率随主蒸汽流量、湿冷分流量以及环境温度的变化规律。结果表明:主蒸汽流量为1120 t·h^-1、湿冷分流量为175 t·h^-1时, 机组出力从326.266 MW达到330 MW满负荷运行, 提高了3.734 MW, 背压由46.8 kPa下降到31.9 kPa, 机组的热耗率降低了110.9 kJ·(kW·h)^-1, 发电标准煤耗率降低了4 g·(kW·h)^-1。     

直接空冷机组空冷凝汽器的清洗

直接空冷机组的水、汽硅含量在投运后一段时间内达不到标准,会造成汽轮机结硅垢或积硅盐,影响机组的效率.产生此问题的原因是直接空冷凝汽器冲洗质量不良.为此,提出直接空冷凝汽器冲洗的方法、步骤和技巧.     

直接空冷凝汽器系统防冻的应用

阐述了直接空冷凝汽器系统低温运行时的受冻原因,针对空冷式冷凝汽器系统运行时防冻的典型难题,提出独到见解和解决办法.     

空冷凝汽器在石油化工装置中的应用

本文通过汽轮机凝汽系统采用水冷流程和空冷流程的对比 ,阐明了空冷凝汽器节水节能的优点及空冷凝汽系统的使用特点。     

直接空冷凝汽器翅片管污垢层清洗的数值研究

直接空冷凝汽器翅片管作为空冷单元的重要换热组件,翅片管的清洁程度直接影响空冷单元的高效换热能力。目前对如何提高直接空冷凝汽器翅片管换热能力的研究较多,但是对于直接空冷凝汽器翅片管粘有污垢层后的清洗状况鲜见报道。对此,本文对直接空冷凝汽器蛇形翅片管污垢层清洗进行了数值模拟,分析了翅片管表面具有不同厚度的垢层时,在清洗过程中所受到的压力和剪切应力随时间的变化规律。结果表明：清洗带有不同厚度垢层的翅片管,翅片管表面垢层越薄,就越容易清洗,所需清洗时间越短;翅片管表面垢层受到的压力和剪切应力随垢层厚度的减小而减小,随清洗时间的增加而减小;经计算得出,清洗喷嘴的移动速度为1.1～1.5m/min时可更好的清洗翅片管表面的污垢。     

汽轮机凝汽器结垢造成能源损失的量化分析

凝汽器是凝结式汽轮机主要部分之一.凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝咸水供锅炉重新使用外,还能在汽轮机排汽处建立一个远低于大气压的真空,从而大大提高汽轮机的输出功率和热经济性.然而使用过久的凝汽器管路里会形成结垢,大大影响换热效率,造成很大的能源浪费.本文从凝汽器结垢的原因、造成能量损失的量化分析以及清除结垢等方面进行了探索研究.     

考虑制造影响的凝汽器壳体外压稳定性分析

正常工况下,凝汽器壳程在真空下操作,属于外压工况。为研究外载荷作用下凝汽器外壳的稳定性,建立了凝汽器外壳非线性屈曲分析方法,分析了结构对屈曲载荷的影响,并选择制造引起的壳体不圆度为预加缺陷,通过比较屈曲载荷等参数的变化规律,考察制造因素对外压稳定性的影响。结果表明,凝汽器外壳属于极值屈曲;进汽口结构对屈曲载荷的影响最为显著;热井结构能够在一定程度上平衡壳体两侧缺陷,弱化进汽口带来的影响,小幅提高外压稳定性;外壳的外压稳定性对不圆度的敏感性较低。     

300MW空冷机组高中压缸联合启动控制方式

本文介绍了300MW引进型亚临界中间再热空冷凝汽式机组高中压缸联合启动的控制方法,通过对乌斯太热电厂1、2号机组的现场运行调试,实现了300MW空冷机组的高中压缸联合启动。     

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。     

太阳能有机朗肯循环系统的实验特性

为研究中低温太阳能驱动的有机朗肯循环系统的性能,设计并建造了太阳能驱动的有机朗肯循环实验台.实验中以R245fa为有机朗肯循环工质,以WD350导热油为槽式集热器循环工质,对太阳能有机朗肯循环系统进行了实验研究.实验结果表明,当太阳直射辐射强度在400 W·m^-2左右时,集热器出口导热油温度可达 140℃.当集热器出口导热油温度在 110℃附近时,集热器集热效率可达60%左右.在该热源条件下,动力循环部分从基本循环模式切换到回热循环模式时,测算效率从9.3%提升到10.8%,实测循环效率从1.57%提升到1.67%,提升了6.07%.实测循环系统 效率在10%左右,回热模式下略高于基本循环模式.实验中还考察了不同工质流量下的有机朗肯循环性能,在工质流量为 6.88 kg·min^-1时,得到的最大实测平均功率为386.27 W.一定热源温度下,随着工质流量的增加,膨胀机进口压力增加,循环输出功也增加;在一定的工质流量下,随着热源温度的升高,膨胀机进口的温度提高,进口压力也升高,循环输出功也增加.     

Energy Analysis of a New Design of a Photovoltaic Cell-Assisted Solar Dryer

In this study, a new type of solar dryer was designed and manufactured. This new solar dryer is composed of a heat pipe collector, a drying chamber, a load cell, an air circulation fan, photovoltaic cells (PvC), batteries, and halogen lamps. In this experimental study, tomatoes were used to test the drying process. The drying air was heated by the heat pipe collector and forced through the tomatoes by a blower fan during the daytime. The photovoltaic cells, which were used to run the fan, were also used to charge the batteries during the day. These charged batteries were used for running the halogen lamps during the night, when the halogen lamps were used to heat the drying-air-assisted photovoltaic cells. During the drying period, the drying air temperature, relative humidity, air flow rates, solar radiation, and loss of mass were measured in the solar dryer. Then, the measured data were used for energy analysis.     

复合热源太阳能热泵热水系统性能模拟

提出了一种复合热源太阳能热泵热水系统,通过阀门切换,可以根据不同的天气状况改变运行模式,以空气和太阳辐射作为热源制取生活用水。针对设计的150 L热水系统建立了数学模型,对不同运行模式下的性能进行了计算机模拟分析,分析了太阳辐射强度及环境温度对系统性能的影响,并计算了系统的全年运行状况。从模拟结果可以看出,热泵串联集热器模式（HP+SC）比集热器串联热泵模式（SC+HP）耗时稍长,但COP更高,各月总热效率前者略高于后者。COP及总热效率均随太阳辐射强度及环境温度的升高而升高。在4～10月的晴朗天气下,应尽量优先采用集热器模式（SC）,仅在完全没有太阳辐射时才使用热泵模式（HP）。     

扰流板太阳能空气集热器的流道优化

通过改变常规的蛇形流道的扰流板式太阳能空气集热器的扰流板布置，开发出一种涡旋形流道太阳能空气集热器，并对其进行实验与模拟研究。研究发现在平均太阳辐照度819.7W/m²、温度7.33℃、流量0.025kg/s的条件下，涡旋形太阳能空气集热器的集热效率可达59.14%，比蛇形太阳能空气集热器高2.18%；而其压力损失仅为蛇形太阳能空气集热器的37.26%，且随着流量的增加，压损降低更加明显；同时得到在出口温度为30～90℃范围内，涡旋形太阳能空气集热器的热损系数在4.6～5.6W/(m²·K)之间，热迁移因子在0.64～0.72之间，二者的平均值各自较蛇形太阳能空气集热器高0.06W/(m²·K)与0.019。与蛇形太阳能空气集热器相比，涡旋形的太阳能空气集热器增加了太阳能空气集热器的集热效率，同时大幅降低压力损失。     

Test results from a solar boiler for saline water distillation

In this paper the performance of a low temperature, 50–70 C, solar boiler is presented. The boiler consisted of a double-glazed flat-plate solar collector, a flash chamber, a water cooled surface condenser, a circulating pump, and a temperature-controlled preheater to simulate constant temperature thermal storage. Data were obtained on this boiler from October 1980 to May 1981. During this period, the instantaneous total incident solar radiation at noon, as measured by a pyranometer in the plane of the collector ranged from 0.7 to 1.0 kWm^-2 and the diurnal total incident solar radiation ranged from 13 to 29 MJ m^-2day^-1. At these conditions the instantaneous efficiency of the collector ranged from 30 to 55 percent while the diurnal efficiency ranged from 20 to 44 percent.The results show that the performance of the solar collector was the dominant factor in determining the performance of this boiler. They also show that low temperature steam, 50 to 70 C, from such boilers can be produced to drive multieffect distillation systems using high performance evaporators for desalting saline water.     

带有中间分液结构的管壳式冷凝器实验研究

对于管内凝结而言,为保持蒸汽在换热管进口段的高效换热状态而进行中间分液,改变气液两相流的流型,以保持相对较高的换热系数是"短管效应"理论的技术举措。结合传统冷凝器的结构,本文设计了一种用于实验研究的气液分离卧式管壳式水冷冷凝器。通过布置在冷凝器两端分程隔板处的不同直径和数量的分液管来观察其换热效果,并与传统冷凝器进行整体换热系数、出口冷凝液温度及压力损失三方面的实验对比。结果表明:具有不同直径和数量的分液管的冷凝器具有相似的热力性能;具有不同直径和数量的分液管的冷凝器整体换热系数比传统冷凝器要高,出口冷凝液温度比传统冷凝器要低,且具有较小的压力损失;在测试工况下,右侧开启1个0.5mm、1个1mm,左侧开启2个1mm、1个0.5mm分液管的冷凝器表现出较好的综合换热性能。     

Energy,Thermal, and Economic Analysis of Air Heat Pumps for Hot Water

Operation tests of an air heat pump used for domestic hot water (DHW) heating were performed. The influence of the supply air temperature in the evaporator cycle and the variable heat load of the condenser on the heating power of the heat pump and the coefficient of performance (COP) was evaluated and discussed. In order to ensure conditions for efficient compressor operation, it is advisable to gradate the heat load of the heat pump using a circulating pump with smooth capacity regulation. The economic analysis demonstrates that the usage of air heat pumps for DHW in comparison with installations equipped with solar collectors provides no measurable economic benefits.     

Theoretical analysis of a single-stage and two-stage solar driven flash desalination system based on passive vacuum generation

An innovative solar driven flash desalination system is proposed. The system uses the natural forces of gravity and atmospheric pressure to create a vacuum. Single-stage and two-stage concepts have been outlined. The main components include evaporator(s), condenser(s), collection tanks, heat source and seawater circulation pump. Partial heat recovery is attained by first passing the feedwater through the condenser(s), followed by the heat source. Additional distillate output is obtained in the second stage of the two-stage system without any extra heat addition, since the high temperature brine from the first stage is passed and flashed in the second stage.Theoretical analysis of the single-stage and two-stage concepts is done for the system when coupled with constant temperature heat source and solar collector. When coupled with a solar collector of 1 m² area, a single-stage system produces 5.54 kg of water in 7.83 h, while the two-stage system produces 8.66 kg in 7.7 h. The performance ratios obtained, including the efficiency of solar collectors, are 0.48 and 0.75 for a single-stage and two-stage system respectively, or 0.748 and 1.350 if only the useful heat collected by the solar collector is considered.