基于波形翅片扁平管传热性能的直接空冷凝汽器低温冻结规律研究

以火电空冷机组常用的蛇形翅片扁平管为实验件,设计并搭建了风洞实验台,研究蛇形翅片扁平管顺流单元的传热性能,得到顺流单元翅片管空气侧在不同风速下的换热系数和水侧在不同流量下的换热系数,并拟合成Nu随Re变化的无因次关联式。将得到的关联式应用到火电厂实际的运行工况中,得到在不同迎面风速、不同环境温度及不同水流量下管内凝结水温度的变化规律。据此,以实际低温运行直接空冷机组为例,预测出空冷凝汽器顺流单元在不同迎面风速、环境温度和机组负荷下管内凝结水的冻结特性。     

1 000 MW直接空冷发电机组凝汽器传热性能试验研究

不同工况下空冷凝汽器的换热性能,是火电直接空冷机组设计、优化和运行的主要依据。针对实际运行的1 000 MW超超临界直接空冷机组,对其凝汽器进行了夏季、冬季和秋季工况的试验研究。试验获得了夏季和冬季工况下凝汽器翅片管束迎面风速的分布和壁面温度的分布,发现翅片管束迎面风速分布从上至下逐渐增高,而管束壁面温度分布对于顺流单元从上至下逐渐降低,对于逆流单元从上至下逐渐增高;获得了顺流翅片管束的易结冻区域;获得了秋季工况下1 000 MW空冷机组空冷凝汽器空气侧努赛尔数和雷诺数之间的无量纲关联式。     

冷却空气分配对空冷凝汽器单排翅片管换热性能的影响

针对1 000MW机组空冷凝汽器(ACC)所采用的单排翅片管,利用计算流体动力学(CFD)软件,对迎面风速不同分布方式下翅片管的流动换热特性进行数值模拟,对比分析不同迎面风速分布对单排翅片管空气侧换热系数的影响。分析结果表明:采用迎面风速沿蒸汽流动方向逐渐降低的分布方式,可以提高翅片管的换热系数,有利于翅片管换热;呈抛物线分布的迎面风速优于直线分布的迎面风速。     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。     

直接空冷凝汽器单排翅片管外部流动及换热特性分析

蛇形翅片管是直接空冷凝汽器的核心换热元件。对其进行详细的换热流动分析,对直接空冷系统的设计以及运行都具有非常重要的意义。应用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,在不同迎面风速下,对翅片管的流动特性和换热性能进行了深入分析,并得出了翅片管的压力降、摩擦系数、换热量、换热系数、出口温度、翅片温度等随迎面风速变化的曲线,提出了努塞尔数Nu与雷诺数Re之间的无因次关系式,所得到的结果可为我国电站空冷系统的设计和运行提供理论依据。     

直接空冷凝汽器管束冻结规律与流量控制研究

以直接空冷机组凝汽器单排蛇形翅片管为研究对象,建立了管内流体流动换热过程的数学模型,利用Fluent软件,对翅片管内凝结水的流动状态进行了模拟,总结了单排蛇形翅片管的冻结规律。并以300 MW直接空冷机组为例,分析了机组在冬季低温环境下运行时迎面风速、环境温度及负荷对管内凝结水冻结的影响;提出了在保证机组安全经济性前提下的单排管内蒸汽流量的最佳控制范围,为直接空冷系统的冬季防冻运行提供理论参考。     

单排管外空气流动和传热性能的数值研究

大口径扁平蛇形钎焊翅片管,即单排管是直接空冷凝汽器的一种基本换热元件.在不同迎面风速下,对单排管空气侧进行三维数值模拟,并对速度场、温度场进行分析和研究,拟合出单排管阻力和传热系数随迎面风速变化的计算公式,可为直接空冷系统的优化设计提供帮助.     

扰流孔及翅片间距对直接空冷蛇形翅片管流动与换热的影响

在传统直接空冷单排蛇形翅片扁平管上增设扰流孔以强化换热。本文应用Fluent软件对有、无扰流孔的2种蛇形翅片扁平管(蛇形翅片管)模型进行三维数值模拟,研究了1.4、2.2、3.0、3.8m/s4种迎面风速下不同翅片间距对有、无扰流孔的2种型式翅片管换热、阻力以及综合性能的影响。结果表明:与未开孔的蛇形翅片管相比,增设扰流孔的蛇形翅片管在各种翅片间距、迎面风速下使空气侧的换热系数提高1%～18%,且流动阻力略微减小;在较小的迎面风速范围内,增设扰流孔可以使相同工况下的最佳翅片间距减小。     

冬季自然通风条件下直接空冷凝汽器性能分析

分析研究了直接采取冬季自然通风时,直接空冷凝汽器的换热性能,并以某电厂亚临界2×330MW直接空冷机组为例,利用Fluent软件,对直接空冷凝汽器单排管在小风速下的换热性能进行了数值模拟和计算分析。研究结果表明,冬季自然通风条件下,热压差和抽吸力均为空冷岛空气流动的动力;空冷单元的迎面风速与翅片管束的温度和环境温度有关,保持翅片管束壁面温度不变时,迎面风速随环境温度的升高而减小,当环境温度不变时,迎面风速随壁面温度的升高而增大。     

单排管直接空冷换热元件性能试验

为了探究结构参数对空冷元件流动传热特性的影响规律,为空冷凝汽器优化选型提供参考,通过实验室性能试验,研究不同结构尺寸的单排管直接空冷换热元件的热动力性能。结果表明:迎面风速增加,单排管空冷元件传热系数增大,空气阻力亦随之增大;在元件结构参数基本相同的前提下,迎面风速一定,随着翅片厚度减小,空气阻力降低,换热效果增强。据此,将单排管空冷元件与双排管空冷元件的流动换热特性进行技术对比,发现在工程设计常用的迎面风速下,单排管空冷元件与双排管空冷元件的换热系数相当,而单排管空冷元件的阻力明显小于双排管。