变电站设备箱体温、湿度场及凝露的数值模拟

变电站设备箱体作为变电主设备重要的组成部分,其安全稳定运行对电网的可靠性至关重要。目前运行在南方地区高温、高湿、高盐腐气候环境中的变电站设备箱体时常会因为内部元器件二次元件老化、锈蚀等问题造成主设备出现故障。而引起二次元件老化、锈蚀等问题的主要原因是变电站设备箱体内部温度、湿度超标,突出表现为箱体内部出现凝露问题。凝露现象的产生主要是因为当相对湿度较高的气体遇到物体温度相对较低的表面时,高温气体降到露点温度后在低温物体表面出现的液化现象。文中基于能量、动量、连续性以及组分守恒定律,将空气考虑为水蒸气和干燥空气的混合物,鉴于潮湿空气的流速相对较低以及压力变化相对较小,将空气视为不可压缩牛顿流体。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立了端子箱在热传导、空气对流和水蒸气扩散作用下的温湿场模型,仿真计算温度和湿度的分布规律、露水凝结与温度和湿度的关系。分析温度、湿度和强制通风对凝露现象的影响。数值计算结果表明,由于导体自热,在热传导和对流的条件下,室外端子箱内的空气温度逐渐升高;湿度分布结果表明,进气口的湿度最低,出口处湿度最高,温度较高时的湿度相对较低,环境湿度降低时湿度相对较低,空气流速增大时湿度相对较低。此外,根据计算,文中提出了强制通风、降低环境湿度等实用性防凝露措施。     

超声速流道内温度特性的数值模拟

基于有限体积法压力速度耦合求解器、SST k-ω双方程湍流模型和平衡化学反应模型,对简化的超燃发动机燃烧室内温度场进行数值模拟。得到3种空气入口条件、3种壁面条件共9种工况下的模拟结果,对比燃烧室内温度场分布情况并分析激波对燃烧和温度场的影响。结果表明,壁面对温度场的影响只存在于近壁面附近,燃烧室内温度随入口马赫数增大而提升,激波对燃烧存在一定的促进作用。     

脱硫塔气固两相流场优化的数值模拟研究

循环流化床脱硫塔是一种用于锅炉尾部烟气的干法脱硫技术。由于实际脱硫塔尺寸庞大,给实验研究带来困难且成本很高,该文采用数值模拟的方法对多种方案进行比较,能够便利、深入地对塔内流场进行研究。并根据拟建的循环流化床脱硫塔实际结构和运行参数,通过数值模拟方法对塔内气固两相流场进行了模拟,发现和揭示了塔内流场所存在的不均匀性。为将塔内流场调节均匀,在所建立的数值模拟平台上对大量设想的调节方案进行了尝试、比较和筛选。最终结果表明,通过改变文丘里管直径、加装直导流板或弯曲导流板均可以将流场调节均匀,达到理想状态。     

大型进水流道进口优化布置的数值模拟研究

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。模拟成果表明：优化方案调整了流道进口流态,保证了各流道的进流均匀、水流稳定。针对非正常低水位运行时的进流不均匀状况,利用动静压差,设置旁侧斜向补流孔,有效的调整、提高了内侧流道进流条件。     

不同喷淋层布置的脱硫塔流场优化数值模拟

采用数值模拟的方法,对某电厂300 MW机组脱硫塔喷淋层的多种预布置方案进行了流场模拟,发现并展示了脱硫塔内部流场的不均匀性。为将塔内流场调节均匀,在所建立的数值模拟模型上对几种设想的喷淋层布置方案进行了尝试、比较和筛选。最终结果表明,通过增加一层喷淋层,改装壁面附近的喷嘴加大局部喷淋量,可以很好的将流场调节均匀,并避免了烟气沿脱硫塔壁面的逃逸现象,从而能够进一步提高脱硫塔的脱硫效率,达到较为理想的脱硫效果。     

桥电二厂1#储煤场激光盘煤系统安装及应用

为了准确地核算发电成本,桥头发电厂需每月按时进行来煤和煤场储煤量的统计,为此煤场盘点工作显得格外重要.为了减少盘煤时间并提高盘煤精度,2000年1月完成了1#煤场激光盘煤系统安装工作并投入运行,该盘煤系统测量时间约为20min,测量精度为0.5%,实现了储煤场盘存煤的数据化.     

基于CFX的炉内空气动力场的数值模拟研究

利用商用计算流体力学软件CFX,采用k-ε双方程模型,对某四角切圆燃烧锅炉增加分级风进行低NOx技术改造后炉内空气动力场进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明该数值模拟方法能够较好地反映炉内真实的流场特性．验证了计算方法及数值模型的正确性及合理性。分析了炉内气流流动特性和水平烟道烟温偏差的形成机理,计算结果为完善锅炉冷热态试验及指导安全运行提供了参考。     

石膏旋流器空气柱内三维速度场的数值模拟

石膏旋流器是火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的重要设备,在运行过程中会出现空气柱现象,致使能耗增大、流场不稳定、分离效率降低。为了解空气柱内气体流场特性,采用Fluent软件,应用流体体积模型（VOF）,对单一入口石膏旋流器内空气柱产生、发展到稳定的整个过程进行了数值模拟。研究结果表明：空气柱内为螺旋流动;由两端出口进入的空气在相遇后还需经过一定时间的发展才能达到稳定的状态;气相的轴向速度随时间有明显的变化,切向速度变化幅度较小,径向速度比轴向及切向速度小一个数量级。进行石膏旋流器结构优化时应考虑设计对称入口结构和空气柱内空气运动方向不同。     

单炉膛双切圆锅炉炉内空气动力场的数值模拟

采用计算流体力学软件PHOENICS,选择合理的数学模型,对某一台单炉膛双切圆锅炉炉内的空气动力场进行数值模拟研究,着重研究了下、中、上层燃烧器区域喷口截面上的速度矢量分布。计算结果表明:由于燃烧器布置在前后墙,使得燃烧器喷口连线成矩形,从而使得炉内气流流场均为椭圆形,且椭圆的长轴沿炉膛高度方向不断变化;在燃烧器区域的中下部,Y方向的气流旋转直径沿炉膛高度方向减小,两侧墙处的气流贴壁现象沿炉膛高度方向逐渐消失;但沿炉膛高度方向在燃烧器喷口截面前后墙处,均有气流刷壁现象存在,从而在热态运行时,在前后墙处易出现高温腐蚀和水冷壁结渣现象;炉内左右旋转气流的速度分布对称度较好。改变燃烧器投运方式,上部燃烧器区域的气相流速度分布规律有所不同,炉内热负荷分布情况也不同,相比较而言,原始投运方式较优。     

SNCR对烟气温度及蒸汽温度的影响和数值模拟

某电厂加装SNCR后,现场实际数据显示过热汽温有明显的变化。文章通过炉膛分区热力计算和数值模拟,研究加装SNCR后对烟气温度的影响以及对过热汽温的作用。分析结果表明:加装SNCR后,基于炉膛热力计算炉膛出口烟温的变化为27℃,基于Fluent模拟炉膛出口烟温的变化为38℃。通过分析得到了炉膛烟温的变化对过热汽温的影响是显著的。     

基于ANSYS的冰箱(柜)门体温度场及热应力分析

运用有限元法和ANSYS有限元分析软件,对冰箱(柜)门体随温度变化的过程进行了分析,并对其进行有限元瞬态温度场及热应力分析,据此提出了门体的改进结构方案,并在同等条件下进行了对比分析,结果显示改进后的门堵头其裂纹处的应力值明显减小。     

卧式煤无烟燃烧锅炉炉内冷态流场的数值模拟

煤无烟燃烧技术是一种将移动床煤气发生炉与层状燃煤锅炉有机地结合在一起的复合燃烧技术。撞击流技术被创造性地应用于所开发的煤无烟燃烧锅炉的二次风系统中，其目的是在炉内形成稳定的湍流流动，加强炉内的混合、燃烧与传热，同时实现炉内的消烟与除尘。该文采用κ-ε双方程湍流模型，用SMPLE算法进行炉内三维流场的计算，模拟结果定性地体现了撞击流的特点，揭示了卧式煤无烟燃烧锅炉的运行机理。     

600 MW超临界旋流燃烧锅炉炉内温度场数值模拟及优化

使用可实现k-ε双方程模型,对600 MW超临界锅炉低NOx轴向旋流燃烧器(low NOx axial swirl burner,LNASB)燃烧过程进行了数值模拟,研究了二次风量及旋流强度对燃烧器热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器拟改进方案进行了比较。数值模拟结果表明,内二次风对回流区影响较大,外二次风对扩展角影响明显,增大中心风速可以增加回流区根部距离;内二次风旋流强度及风量过大时容易引起火焰偏斜贴壁,中心风退出后燃烧器喷口处温度上升明显,中心给粉可以有效地增加火焰离喷口距离,为最佳改进方案。与试验结果进行对比,获得了比较一致的结果。通过设备改进和燃烧调整,解决了锅炉长期以来的恶性结渣问题,为LNASB燃烧器设计和运行提供了一定的防结渣理论基础。     

CFB锅炉温度场及氧量场测试与数值模拟

对某循环流化床锅炉炉内温度场及氧量场进行了测试研究,利用数值模拟软件对锅炉的燃烧过程进行了模拟。结果显示,炉膛温度沿炉膛高度分布较为均匀,锅炉设计时稀相区的温度可采用一个固定值代替,距离壁面1 m以上距离的温度变化很小且趋于恒定,锅炉设计时可以用炉膛中心温度作为设计温度;氧气浓度分布规律沿炉膛宽度方向呈近似“M”型分布,炉膛中心和壁面氧浓度低。软件模拟结果与测试结果也基本吻合。研究结果可为掌握循环流化床锅炉温度场及氧量场的基本规律、提高锅炉燃烧效率提供帮助,同时也可为大型循环流化床锅炉的设计和理论研究提供参考。     

复杂煤种锅炉水冷壁结渣特性的数值模拟及防结渣配煤优化

为掌握复杂煤种对水冷壁结渣特性的影响规律并开展防结渣配煤优化,采用组分输运模型对一台330MW四角切圆锅炉的燃烧过程展开三维数值模拟,研究了Ⅰ(高灰分Aar>35%、低热值Qar,net<15.5MJ/kg)、Ⅱ(中等灰分25%19.7MJ/kg)这3类煤在不同配煤方式下对水冷壁结渣的影响,并进行结渣评估和防结渣配煤优化。结果表明:不同配煤方式下温度引起水冷壁结渣的区域和程度大致相同,而由于CO浓度引起水冷壁结渣的差异较大;相较于煤种炉外掺混,煤种炉内掺混时CO浓度变化幅度更大;为减轻水冷壁结渣,煤种炉内掺混时,建议燃烧器底下两层采用Ⅱ类煤、燃烧器3、4层采用Ⅰ类煤、燃烧器最上层采用Ⅲ类煤;煤种炉外掺混时,建议燃烧器底下两层采用Ⅰ、Ⅱ类煤、燃烧器3、4层采用Ⅱ、Ⅲ类煤、燃烧器最上层采用Ⅰ、Ⅲ类煤,且各层燃烧器各煤种的最佳掺混比例为1:1。     

330 MW前墙燃烧煤粉锅炉炉内温度场的数值模拟及优化

某电厂330 MW机组锅炉采用双调风旋流燃烧器,前墙布置。该厂实际运行中一次风速与设计值相比相差较大,较大的一次风速造成了燃烧器一次风管磨损严重,同时后墙水冷壁高温腐蚀的可能性增大。该文提出保持原燃烧器一次风管尺寸不变,减小中心风管直径、增大一次风流通面积以减小一次风速的改造方案。为研究改变中心风管直径后的4层燃烧器对炉膛燃烧的影响,采用数值模拟的方法对该型锅炉炉内的温度场进行数值计算,得到5种不同方案下该型锅炉炉内的温度场分布,并分析了中心风管直径的改变对炉内温度场的影响规律,即后墙近壁区温度随着中心风管直径的减小呈现先降低后升高的趋势。通过对5种方案数值模拟结果的比较分析,得到了对炉膛后墙安全性影响最小的方案,为电厂的实际改造提供参考。     

动力电池组散热系统数值模拟及优化分析

构建了针对电动挖掘机使用的动力电池组方案并着重设计了一款与之匹配的液冷式热交换器结构。利用Ansys软件对热交换器的性能进行分析优化,同时结合Box-Behnken实验设计方法,研究液冷热交换器的主要参数及其交互作用对电池组温度分布的影响,利用Design-Expert软件得到回归方程的预测模型并进行响应面分析,得到动力电池组温度分布的最优条件为:冷却液入口温度303.85 K,入口流量14 g/s,在初步方案上新增进水口位置布置在距原出水口305.94 mm处。     

基于场协同理论的圆管内插入多孔介质的数值模拟研究

应用Fluent软件对12种结构参数多孔介质换热管管内传热与流动进行了数值模拟,基于场协同理论分析了波纹管的换热效果.结果表明,管内分段插入多孔介质时,间隙相同时,插入多孔介质的长度越长换热效果越好;但综合换热效果管内完全填充多孔介质时要好于分段插入多孔介质.管内分层插入多孔介质时,当管内层插入的孔隙率为1,即内层不插入任何多孔介质时,换热效果最好.管内插入环状多孔介质时,管内插入多孔介质的厚度越大,换热效果越好.当Re<1700时,厚度为7 mm的环状多孔介质综合换热效果好.综合所研究的几种管型,5#管换热效果最好.为波纹管的强化传热研究提供了理论依据.     

小容积冰箱风道数值模拟研究及优化

利用有限元仿真的方法对某小容积三门冰箱风道流动过程进行数值模拟,分析其流场特性和风量分配.通过对原型机进行实验和仿真,对比分析结果,验证了仿真模型的可靠性.在原型机仿真结果分析的基础上,对风道导风结构进行优化,最终仿真总风量为35.94 m3/h,较原型机提升18.03％,基本满足更新产品后对风量的要求.同时根据标准化...