考虑物性变化的凝汽器水侧流场数值研究

在管束区域采用多孔介质模型的基础上,通过考虑冷却水吸热升温后物性的变化,对凝汽器水侧流动特性的数值模拟进行一定的改进。对某电厂双流程凝汽器水侧流场数值模拟的结果对比表明:冷却水温度变化对凝汽器水侧流动特性存在一定的影响,主要表现在冷却水密度的变化引起进水室和下流程的流动阻力的变化。此外,分析表明考虑冷却水温升与否对管束区速度分布均匀性的模拟影响不大。     

双流程电站凝汽器水室的流动分析与改造

为能够准确预测凝汽器水侧流动特性,应用计算流体力学商用软件,管束区域采用多孔介质模型,对某电厂双流程凝汽器水室流场进行了数值分析。结果表明:该电站双流程凝汽器入口水室结构存在一定的缺陷,导致冷却水在局部产生了较大的阻力,形成了明显漩涡。针对凝汽器水室中漩涡产生的原因,对凝汽器水室结构进行了优化改造,并且在此基础上提出了更多合理的建议。     

冷却水流程数对凝汽器热力性能的影响

电站凝汽器可以设计成冷却水双流程和单流程。利用自行开发的凝汽器工作特性数值模拟软件PPOC3．0模拟和分析了冷却水流程数对电站凝汽器的热力性能的影响,结果表明单流程凝汽器比双流程凝汽器有更高的热负荷和更小的汽侧阻力。     

凝汽器水侧的数值研究及改造

引入多孔介质,采用k-ε湍流模型,利用二维数值计算方法对一双流程凝汽器的水侧流体流动进行了计算与分析。针对凝汽器水侧由于设计缺陷,存在漩涡及流动死区的情况,提出在凝汽器前后水室安装导流板,对凝汽器前后水室流体流动进行引导改善。改进后,凝汽器水侧流动漩涡以及流动死区完全消失,凝汽器水室的流动漩涡以及流动死区消失、流动阻力下降,水侧冷却水分布更加合理,凝汽器换热效果有所提高。     

冷却水流径对双流程凝汽器热力性能的影响

双流程大型电站凝汽器的冷却水流径主要有上进下出和下进上出两种。利用自行开发的凝汽器工作性能数值模拟软件PPOC3．0模拟和分析了4台不同管束类型的双流程凝汽器在这两种不同冷却水流径情况下的热力性能。结果表明，对于从顶部进汽的大型电站凝汽器，采用上进下出的冷却水流径，可以减小凝汽器的汽阻和凝结水的过冷度，并且改善凝汽器水侧的水力特性。冷却水流径对凝汽器热负荷的影响与凝汽器具体的管束型式有关，将冷却水的第一流程安排在有抽气口和空冷区的管束部分，可以提高凝汽器的热负荷。     

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

运用计算流体力学的方法,采用多孔介质模型对凝汽器水侧流场进行了数值模拟.从计算所得三维流场可清楚地掌握影响凝汽器工作的重要因素：该凝汽器进口水室漩涡的存在使流动阻力增加,流动恶化;高速流体集中于水室中心区域,会影响换热器的换热性能.其整体阻力特性与试验数据吻合较好,表明该模型和计算方法正确.解决了凝汽器水侧数值计算建模的困难和网格数量问题,为动力装置冷却水系统整体的数值模拟提供基础.图6参5     

双流程不等距布管式单背压凝汽器

以清华大学研制的性能优良的仿生双连树形管束式凝汽器为范例,介绍了第一流程与第二流程冷却管等距布置型凝汽器的结构,并分析其流场和换热特性,继而提出第一流程冷却管大间距、第二流程冷却管小间距的疏密管束优化布置方案,并进一步优化循环水流程为上进下出,两方面提高凝汽器换热效果,推荐工程设计上优先选用循环水为上进下出的双流程不等距布管式凝汽器。     

基于Fluent软件的轴排凝汽器壳侧流场分析

凝汽器管束前蒸汽流场的均匀性严重影响了管束的传热性能,通过数值模拟的方法分析轴排凝汽器内部均布装置对蒸汽流动均匀性的影响,优化轴排凝汽器的结构,保证蒸汽流动的均匀性,为以后轴排凝汽器的结构设计提供理论指导。     

600MW机组凝汽器喉部加装挡板数值模拟

以某600MW机组为例,在考虑内置低压加热器和小汽轮机排汽等附加流体情况下,采用FLUENT软件对凝汽器喉部流场进行数值模拟,提出了在7号、8号低压加热器顶部加装挡板的方法。计算结果表明:凝汽器喉部出口蒸汽流动均匀性系数最高提高了4.1%,平均汽阻减小了9.4Pa,改善了凝汽器内的流场分布,提高了凝汽器换热效果。     

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前.内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.     

1000 MW超超临界机组单背压凝汽器结构分析

文章分析了海门电厂1000 MW超超临界机组采用单背压凝汽器的设计难点.通过对单背压凝汽器的结构特点分析,对单双流程的管束布置进行比较,优化凝汽器喉部结构并利用有限元软件进行分析,为单壳体、双流程、表面式结构的凝汽器设计,提供技术参考.     

内置式加热器的凝汽器喉部的三维数值研究

采用SIMPLE算法和k-ε模型,对一凝汽器喉部建立数值模型。对低压加热器在凝汽器喉部不同布置形式、不同布置位置进行了三维的数值模拟,得到喉部流场的速度分布情况。表明无论低加在凝汽器喉部采取何种布置形式,都会对喉部流场的速度分布的不均匀性产生极大影响;在扩散角的影响下,低加横向布置速度流场的均匀性略优于纵向布置;低加布置在较低的位置的出口流场相对来说要好一些,通过改变低加布置高度对流场的改善效果不大。     

凝汽器内不凝结气体对汽相流动与传热性能影响的数值模拟与分析

采用多孔介质物理概念对1台双流程凝汽器的汽相流动与传热特性进行了数值计算与分析，结果表明：在该冷凝器中存在着严重的不凝结性气体的积聚现象，从而导致了流动与传热特性的恶化。     

具有内置式加热器的凝汽器喉部流场的数值模拟

采用κ-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某具有内置式加热器的凝汽器喉部的流场进行了三维数值模拟,得到了整个喉部流场的速度分布情况.结果表明,内置式加热器使凝汽器喉部出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致凝汽器热负荷的不均匀,最终影响到凝汽器的真空.该数值模拟结果对凝汽器喉部的完善化设计及改造,具有一定的指导作用.图3参9     

基于喉部出口不均匀流场的电站凝汽器性能数值研究

壳侧入口流动条件的给定会影响凝汽器壳侧流场的数值模拟结果，为进一步改进凝汽器性能的分析手段，以两台电站凝汽器为对象，分别在壳侧入口流场均匀分布和不均匀分布两种条件下对凝汽器壳侧的蒸汽流动进行数值模拟，其中不均匀入口条件基于对凝汽器喉部流场的模拟获得，进而通过数据提取获得两台凝汽器的性能曲线，并对不同入口条件下模拟得到的凝汽器性能进行了对比，模拟结果表明：凝汽器喉部出口流场具有较强的不均匀性；壳侧入口均匀条件下模拟得到的凝汽器性能好于入口不均匀条件，建议在研究凝汽器性能时尽可能地考虑入口蒸汽流场不均匀分布的影响。     

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

建立了某一凝汽器实际管束的流动计算模型,运用计算流体力学的方法,对该凝汽器水侧流场进行了三维数值模拟。采用分区对称计算方法,大大降低网格数量,从而详细预测了凝汽器水侧进出口水室以及其连接管和冷却水管束内的流动特性。计算结果可以清楚地表明:该凝汽器进口水室存在大量漩涡,使流动阻力增加,流动恶化;水室速度分布不均匀,进口水室管板中心区域流体流速较高而边缘区域较低,结构上存在一定问题;而出口水室的结构较为合理。这与采用多孔介质模型模拟的结论一致,进一步验证了采用多孔介质模型对凝汽器进行计算是正确可行的。计算结果同时表明,冷却水管束内流量和流速的分布是不均匀的,位于中心位置的冷却水管流量较大,而周边区域较小,最大流量差别可达到38%,且相邻管路的流量减小幅度与冷却水管布置有关。冷却水管内冷却水流量和流速的差异将会影响换热器的换热性能。计算结果可为分析研究管排流动不均而引起的换热效率问题提供条件,也可为凝汽器设计和结构优化提供依据。     

凝汽器喉部蒸汽流动的三维数值模拟

应用具有超粒子模型的直接模拟蒙特卡罗方法,对汽轮机凝汽器喉部进行区域分解和数学建模,及对具有典型结构的凝汽器喉部蒸汽流动进行了三维数值模拟,重点分析了凝汽器喉部流场的流动分布情况,揭示了喉部流场不均匀性流动特点及其产生原因。     

新型凝汽器投球方案及胶球清洗的数值模拟

对N-17000-5型双流程凝汽器安装投球管的方案建立了三维数值计算模型,为了便于分析投球管安装位置对凝汽器清洁的影响,凝汽器冷却管束采用多孔介质模型替代,忽略了二次滤网和收球网,对凝汽器系统进行简化。在投球速度为2m/s的情况下进行了数值模拟。结果表明:对于N-17000-5型凝汽器,胶球密度设置为1000kg/m~3,胶球速度为2m/s时,把投球管安装在凝汽器后水室上部能有效地对其边缘区域进行清洗,取得的清洗效果最好。     

凝汽器内不凝结气体对汽相

采用多孔介质物理概念对1台双流程凝汽器的汽相流动与传热进行了数值计算与分析.结果表明:在该冷凝器中存在着严重的不凝结性气体积聚现象,从而导致了流动与传热特性的恶化.对此提出了改进方案,即将抽气口处的挡板开口,从而将积聚的不凝结气体引出,通过数值计算证实该措施有效.     

凝汽器内不凝结气体对汽相流动与传热性能的影响

采用多孔介质物理概念对1台双流程凝汽器的汽相流动与传热进行了数值计算与分析。结果表明：在该冷凝器中存在着严重的不凝结性气体积聚现象，从而导致了流动与传热特性的恶化。对此提出了改进方案，即将抽气口处的挡板开口，从而将积聚的不凝结气体引出，通过数值计算证实该措施有效。