炉内多排换热器管阵列声传播特性数值研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究，分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理，利用数学推理方法和迭代过程给出了计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型，研究多排换热器管阵列的声透射特性，揭示了炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系，并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算，为锅炉管道泄漏检测技术和声波除灰技术提供了理论依据。     

炉内单排换热器管阵列声传播特性数值研究

基于Twersky声波散射理论和光栅衍射理论,对炉内单排换热器管阵列的声传输特性进行了研究,分析了管排阵列对入射声波的反射、透射和衍射的物理机制,给出了计算管排阵列声透射与反射系数的数学模型,数值研究了管排阵列对声波的反射与透射系数随管间距、声波频率等参数变化的关系曲线,揭示了单排管阵列对声波传播具有截止和导通作用,并且其截止带和导通带的位置与管阵列结构参数和炉内温度有关。为研究多排管阵列的声传输特性、促进换热器管阵列泄漏声检测与定位技术和锅炉管束深处的声波除灰选频技术发展提供了理论基础。     

换热器管排表面多极子声散射场模态研究

利用Helmholtz积分方程,研究了锅炉换热器管壁表面对声波的多极子散射行为,给出了计算换热器管壁表面声场分布的数学模型,数值计算了入射声波频率和炉内管道间距对管壁表面散射声场的模态影响特征,得出了管道壁面散射声场的频率响应存在尖锐的峰值特征,分析了声场峰值特征是由于管道的多极子声散射波发生相互干涉的物理机理,讨论了壁面声场出现干涉加强时的声波频率和管排几何结构的关系,为锅炉换热器管道声学无损检测技术(ANDT)和声波节能技术(SSCT)提供参考。     

炉内双排换热器管阵列声传播特性的数值研究

根据炉内单排换热器管阵列声传播特性的研究,利用Twersky声散射理论和光学法布里-珀罗干涉原理,研究双排换热器管阵列的声传播特性,分析了双排管阵列对声波的反射、透射和衍射机制,给出了计算炉内双排管阵列声透射与反射系数的数学模型,计算了炉内双排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管阵列横向与纵向节距等参数变化的关系曲线,以及传输泄漏声辐射信号时的聋带和聪带的分布特征,指出双排管阵列对声波的截止带和导通带的位置与管阵列结构参数和炉内温度有关,并在炉内实际环境参数下对声传播特性进行了数值计算,为研究多排管阵列的声传播特性提供了方法,也为利用管阵列透射声谱判断管道泄漏口发生在管排阵列中的位置提供了依据。     

声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     

钛管折流杆换热器的设计与制造

钛材具有优异的力学性能,密度小,耐腐蚀性能较好。在较高流速的海水中,钛管的耐冲刷性能尤为突出。电站中大容量水-水换热器采用的钛管壁厚较薄,钛管可能因振动而破损,为避免钛管在运行中出现的振动问题,设计了折流杆式换热器,这种换热器的特点是壳程内不设置折流板,利用折流杆组成的折流圈代替折流板,实现对换热管的支撑,将折流板换热器的横掠管束改成折流杆换热器的纵掠管束,可防止壳侧流体对换热管的诱导振动,同时提高了换热效率,降低了壳程阻力。     

基于声波除灰的单排管阵列声场特性分析

基于边界元法,以单排管阵列为模型,运用ANSYS软件建立边界元模型.用振动一噪声分析软件SYSNOISE模拟计算了在不同位置的点声源激励作用下,管壁表面声场分布特性及指向性;通过计算场点,得出管阵列周围和远场的声场分布特性图.     

锅炉过热器泄漏声波声谱特性的实验研究

通过搭建管阵列实验平台,对过热器的泄露声波进行实验研究。以通过管阵列的泄漏声波信号为对象,分析其经过管阵列传播后的频谱特性,得到声波的变化规律:泄露压力越大,声压衰减的越快;泄露孔越大,声波禁带宽度越大,声波禁带中心频率越低。     

声波除灰的管阵列声场数值模拟研究

基于边界元法,利用ANSYS软件建立了电站锅炉低温过热器管阵列的三维整体模型,在声学分析软件SYSNOISE中模拟计算了声波除灰时模型空间内以及管壁表面声场的分布特性.分析得出:模型空间内各处声压级的分布变化梯度很大;由于后墙对声波的反射作用,末排管周围声场的声波能量高于声源辐射的功率.通过计算场点声压级和计算结果的提取命令可确定除灰死角的具体位置,以进行补吹.     

周期性管阵列的声传播特性实验研究

研究周期性管排阵列的声传播特性对于检测发生在炉内换热器管阵列中的泄漏故障具有重要意义。该文阐述了周期性管排阵列声传播物理机制。实验研究了周期性管排阵列的声传播特性。得出管阵列的纵向节距、横向节距和管径大小等几何参数对泄漏声辐射透射声谱的影响规律,揭示管阵列纵向节距影响透射声谱的“阻带”位置,横向节距影响透射声谱主极大的位置,以及管径大小影响透射声谱总能量的基本关系。指出充水管阵列与管内为空气的管阵列声透射特性的相同与差异,以及“通带”的位置。为炉内管阵列中的管道泄漏检测技术提供了实验依据。     

超临界直流锅炉变压运行炉膛水冷壁管圈分析研究

该文对超临界直流锅炉变压运行时炉膛水冷壁管圈进行了试验和水动力特性分析,指出了螺旋管圈和垂直管圈各自的特点。     

水冷壁管道泄漏声场分布特征数值研究

根据Bloch理论研究了锅炉水冷壁周期表面的声反射行为，指出了水冷壁表面将使入射声波沿多个方向发生散射，其行为类似于反射光栅，其中镜面反射方向的零级衍射波，具有较高的能量份额。炉内水冷壁管道泄漏声场，主要包括泄漏直达声和所在水冷壁面的反射声两部分组成。根据叠加原理和镜像原理，近似计算了水冷壁管道泄漏声辐射的远场空间分布特征。结果表明较高频泄漏声波具有明显的空间指向性特征．在泄漏口正前方声压级(SPL)较高。较低频泄漏声波由于空间干涉效应明显，指向性特征被干涉效应掩蔽，泄漏口正前方的声压级(SPL)甚至有时很低。因此，利用泄漏声强度特征在较低频段不宜对泄漏源进行有效定位，强度定位技术益在较高频段进行，其特征频段与水冷壁管道几何尺寸有关。     

Modeling of natural acoustic frequencies of a gas-turbine plant combustion chamber

The paper presents results of determination of natural acoustic frequencies of a gas-turbine plant annular combustion chamber model using 3D-simulation. At the beginning, a calculation procedure for determining natural acoustic frequencies of the gas-turbine plant combustion chamber was worked out. The effect of spatial inhomogeneity of the flow parameters (fluid composition, pressure, temperature) arising in combustion and some geometrical parameters (cooling holes of the flame tube walls) on the calculation results is studied. It is found that the change of the fluid composition in combustion affects the acoustic velocity not more than 5%; therefore, the air with a volume variable temperature can be taken as a working fluid in the calculation of natural acoustic frequencies. It is also shown that the cooling holes of the flame tube walls with diameter less than 2 mm can be neglected in the determination of the acoustic modes in the frequency range of up to 1000 Hz. This reduces the number of the grid-model elements by a factor of six in comparison with a model that considers all of the holes. Furthermore, a method of export of spatial inhomogeneity of the flow parameters from a CFD solver sector model to the annular combustion chamber model in a modal solver is presented. As a result of the obtained model calculation, acoustic modes of the combustion chamber in the frequency range of up to 1000 Hz are determined. For a standard engine condition, a potentially dangerous acoustic mode with a frequency close to the ripple frequency of the precessing vortex core, which is formed behind the burner device of this combustion chamber, is detected.     

600 MW超临界CFB锅炉的水动力计算

在较低的质量流速条件下,对600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉采用一次垂直上升的奥氏体钢光管、碳钢光管、四头内螺纹管、单头内螺纹管的水冷壁管进行了水动力计算。结果表明:(1)降低水冷壁管的摩擦阻力系数可以减缓热偏差,并降低总压降;(2)随着偏离中心管距离的增加,4种水冷壁管的热偏差均降低,摩擦压降、加速压降也逐渐降低,而重位压降逐渐增加;(3)随着偏离中心管距离增加,4种水冷壁管的流量偏差变化趋势不同,奥氏体钢光管的流量偏差逐渐降低,碳钢光管的流量偏差先增加后降低,而四头内螺纹管和单头内螺纹管的流量偏差都逐渐增大。     

超超临界锅炉水冷壁温度测试方法与应用研究

锅炉水冷壁管温度的测试与控制是火电厂运行过程中的一个难题。通过在某台超超临界参数锅炉水冷壁管特定位置处安装能够同时测试水冷壁管向火侧壁温、背火侧壁温及管内工质温度的测试装置，实时监测水冷壁各工况下的管壁及工质温度变化，分析日常运行中各相关因素对水冷壁温度的影响特性。研究表明，启炉升负荷、变负荷工况吹灰以及水煤比失调等因素易导致或加剧水冷壁管壁温大幅突升，停炉过程和磨煤机投运方式的改变对水冷壁管壁温的影响较小。该测温装置及所得结论对火电厂水冷壁安全运行具有一定的指导作用。     

竖直细管内高速空气-过冷水环状两相流的蒸发-对流耦合传热特性

通过数值计算研究了竖直细小传热管内高速空气-过冷水非沸腾环状两相流的传热传质特性。计算结果表明：在细小管内壁上过冷水形成非常薄的液膜，壁面热流密度可以分为液膜吸热，液膜蒸发和气相(湿空气)吸热3部分。在管内下部的环状流区域内，液膜蒸发换热是支配性的传热方式，并具有十分强的换热能力。数值计算指出即使在高热流密度条件下管壁温也能保持在较低范围。计算结果较好地预示了过去的实验结果。     

热辐射对圆管内层流半透明流体换热的影响

通过数值模拟圆管内半透明流体层流充分发展流动时的辐射与对流耦合换热,了辐射对耦合换热中的温度分布及对流换热的影响,流体是吸收,发射与各向同性散射常物性百介质,管壁温度保持均匀,恒定。采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的非线性积分一微分形式的辐射的传递方程,以获得介质内的辐射换热项,并将该项作为耦合换热能量控制方程的源项处理。采用控制容积法离散能量控制方程,并结合管内层流充分发展流的速度分布进行数值求解,在不同的贝克利数和光学厚度条件下,考察了介质的辐射－导热参数以及散射反照率对耦合换热中的无量纲温度分布及对流换热局部努射尔数分布的影响。研究结果表明,热辐射对圆管内层流半透明流体的传热特征有重要影响,除了促进流体内温度场的发展外,热辐射作用还使对流换热局部努谢尔数分布发生较大变化。与相应条件下无辐射伴随发生的对流换热相比,辐射与对流耦合换热中的对流换热局部努谢尔数在加热起始位置附近的一个区域内首先下降,然后逐渐回升,随着热边界层的充分发展最终达到一个更高的数值,并保持稳定,对加热管（流体被加热）和冷却管两种不同场合中的耦合换热,热辐射在后者中所起的作用更加明显。