主辅机合建式间接空冷系统流动传热特性研究

主辅机合建式间接空冷系统近年引起了业内关注,目前国内外学者对其流动换热性能开展研究较少。为探究不同构型条件下主辅机合建式间接空冷系统的输运特性,本文建立了6种主辅机散热器双层布置和单层布置的合建式间接空冷系统物理模型,并借助商业软件FLUENT模拟对比分析了不同构型的输运性能。研究结果表明：系统构型对辅机冷却系统的输运性能影响远高于主机冷却系统,且相对于换热性能,流动性能更易受到影响;无风情况下,双层布置主辅机冷却系统的输运性能均优于单层布置,且构型A的辅机冷却性能最佳;在环境风影响下,构型C的辅机冷却性能远高于其他构型。该研究可为主辅机合建式间接空冷系统工业设计及应用提供理论指导。     

火电站直接空冷凝汽器传热系数实验关联式

不同工况下直接空冷机组空冷凝汽器的传热系数,对确定机组冷端的热负荷能力、进而确定环境条件和运行参数与机组排汽压力之间的关系具有重要意义,是进行机组优化运行最重要的基础数据。针对目前我国600 MW直接空冷机组冷端系统的典型结构,利用直接空冷凝汽器单体性能实验台进行实验研究,根据实验数据得到了凝汽器翅片侧无量纲努塞尔数随空气流动雷诺数的变化曲线,拟合出相应的准则关联式,并进行了系统的误差分析。该关联式可为描述变工况条件下空冷系统的性能奠定基础,并为不同环境、气候和气象条件下机组运行参数的优化提供依据。     

过冷核态池沸腾汽泡扫荡中表面张力作用分析

针对目前微加热表面汽泡动学研究结果存在分歧现象,对超纯水过冷核态池沸腾过程中微尺度铂金加热丝表面的射流和汽泡扫荡现象进行了数值模拟.结果表明:汽泡的合并和脱离现象可在等温条件下发生,即不考虑表面张力分布不均或热毛细力作用的影响;射流的诱因是热毛细力效应,这与以往的分析结果一致;汽泡扫荡是泡底液层不对称温度场和表面张力分布不均引起的横向热毛细作用的共同结果,模拟结果与相关实验观测吻合.     

微细管内电渗流动的瞬态热效应

建立微细圆管内电渗流动的非稳态数学模型,模型通过温度将电渗流的Poisson-Boltzmann方程、动量守恒和能量守恒方程耦合起来.详细讨论了在电渗流的初始阶段,焦耳效应对温度场和速度场演化的影响.同时讨论了不同冷却条件和外部电势场强度条件下,电渗流速度场及温度场变化的特点以及自热的发生过程.研究发现,由于速度场的发展主要受温度主控的电解液黏度影响,因此速度场和温度场是同步发展起来的.通过所得到的结果可以为微细管内的电渗流确定合适的冷却条件,以便同时达到有效抑制样品温度和获得较高流动速度的目的.     

蒸汽在扁平管内逆流流动凝结实验与理论分析

针对火电机组直接空冷凝汽器扁平管内蒸汽凝结换热过程,设计并搭建了水冷扁平管内可视化流动凝结实验台,开展管内凝结换热研究。建立涵盖壁面薄液膜和圆弧段液池的流动凝结分析模型,得到凝结液膜发展相关方程。特别对于壁面液膜双曲型发展方程,考虑其对流特征和物理守恒特性,提出共轭梯度法-牛顿法-模拟退火相结合的稳态求解算法,避免传统非稳态方法的复杂性。可视化实验结果表明,管内汽液两相分层流动,扁平管圆弧底部形成了液池。对应的理论分析结果更加细致地表明,管内凝结换热为分层流型,液池液膜厚度为1 mm量级,壁面液膜相比液池液膜薄很多,因而具有较高的凝结传热系数。分析结果为判断冬季低温环境运行时管内冻结起始位置提供了依据。     

空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明：随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。     

火电厂直接空冷凝汽器出口热空气作为锅炉燃烧用风的综合分析

以600MW直接空冷机组为例对直接空冷凝汽器出口热空气作为锅炉燃烧用风的可行性进行了系统分析.结果表明,锅炉燃烧用风仅占空冷凝汽器出口热空气量的2.6%,对于解决直接空冷机组热风回流问题意义不大,但可显著改善锅炉回转式空气预热器的低温腐蚀问题,同时回收大量的热能,降低机组发电煤耗.锅炉燃烧用风引自空冷凝汽器出口热空气,可使机组发电煤耗降低4.32g/kWh,每年可节省燃煤费用641.5万元.     

电站间接空冷系统防冻高效运行控制逻辑及数值验证

冬季低温环境下,电站间接空冷系统空冷散热器面临管束冻结风险,揭示冬季气温、风速、扇区投运数量、机组出力、循环水流量对管束冻结的影响规律,进而确定空冷散热器防冻运行控制逻辑,对于空冷机组安全高效运行具有重要意义。该文通过理论分析,建立汽轮机排汽、循环水、冷却空气的热平衡关系,以及凝汽器和空冷散热器的传热方程。以最易冻结空冷散热器冷却柱出口水温不低于0℃作为约束条件,以排汽凝结压力和循环水流量作为优化目标,开发间接空冷系统防冻高效运行控制逻辑,从而得到不同冬季气温、风速、扇区投运数量、以及机组出力工况下,循环水流量和空冷散热器百叶窗开度的调控规律。以某典型2×660MW间接空冷机组两机一塔设计为例,对间接空冷系统防冻高效运行控制逻辑进行验证。结果表明,电站间接空冷系统防冻高效运行控制逻辑的建立,可为空冷机组冬季安全高效运行提供理论支撑。     

喷射雾滴烟气流动蒸发特性

电站锅炉烟气脱硫废水喷入烟道蒸发是电厂废水零排放最经济可行的技术途径之一。针对该技术实际应用中存在的在烟道壁面上结垢腐蚀问题,以单台300 MW机组为对象,将针对连续相烟气的湍流流动传热欧拉方法,以及离散相雾化液滴群流动蒸发的拉格朗日方法相结合,建立物理数学模型。通过数值模拟方法,研究脱硫废水喷射雾滴在烟气中的流动蒸发特性及其影响因素,获得不同运行条件下喷雾的扩散范围和液滴在烟气内的运动轨迹。结果表明：烟气温度越高、雾化液滴群的直径越小,其完全蒸发所需的时间和距离越短;采用多喷嘴小流量的布置方式可以提高雾化液滴群的蒸发质量;喷嘴喷射方向的选择应该保证雾化液滴群与烟气相对运动增强的同时,保证液滴能在规定距离和时间内完全扩散并与烟气进行充分接触和换热,实现雾化液滴群蒸发质量的最大化;而液滴初速度、喷嘴的喷射全锥角、烟气速度对蒸发率的影响不大。研究结果可为火电厂脱硫废水烟气蒸发的工艺设计及性能调控提供依据。     

熔盐燃料电池堆温度场的数值分析

通过研究熔融碳酸盐燃料电池的传热传质和电化学反应机理,根据质能守恒原理建立了电堆的稳态温度模型。模型考虑了辐射换热、转换反应及组分动量的变化。求解传质方程时对电流密度做了一阶假设。结果表明顺流型熔融碳酸盐燃料电池堆的最高温度在电堆中间和出口部分;入口气流温度、阴极利用率和电流密度是影响电堆温度的主要因素。