火力發(fā)電廠蒸汽支管及接管座內流場建模技術.pdf

1、火力發(fā)電廠主蒸汽管道的支管連接部位常出現(xiàn)熱疲勞裂紋。為避免疲勞裂紋對管道接管座構成威脅，目前工業(yè)上通常采取定期檢修時的經(jīng)驗定性分析等措施，給出的解決方案也是以事后修復為主。針對管道內回流的冷凝水是管壁熱疲勞裂紋產生的主要原因，本文分別從實驗和計算的角度開展了研究，取得了創(chuàng)新性的研究成果。 第一，通過實驗研究了一次閥的布置位置與管內流場、主管及接管座管壁溫度之間的聯(lián)系。結果表明：一次閥在距離主管較近位置布置時，過熱蒸汽未經(jīng)冷凝就直

2、接排出，接管座管壁溫度分布均勻，不具備產生熱疲勞裂紋的條件；一次閥在距離主管較遠位置布置時，過熱蒸汽具有與外界充足的對流換熱時間，蒸汽經(jīng)相變后產生的冷凝水流至近接管座位置蒸發(fā)，使得該位置存在一個明顯的溫度梯度，對接管座的安全運行構成威脅。 第二，建立均勻平衡相變模型，通過CFX數(shù)值計算所得到的管內流場溫度變化和相變化的結果與實驗結果吻合，表明該模型能夠較準確地模擬出支管及接管座內流體的流動、換熱、相變等情況。 第三，依據(jù)

3、均勻平衡相變模型對疏水管內冷凝水水位在主管的壓力波動下的變化情況進行數(shù)值模擬。結果表明：蒸汽主管道中壓力變化的速率以及疏水管中冷凝水水位是決定疏水管中的冷凝水能否影響到蒸汽主管道的關鍵因素，應避免壓力發(fā)生驟然變化。 第四，依據(jù)均勻平衡相變模型對放空管內流場進行數(shù)值模擬，以冷凝水生成率以及冷凝水對接管座的影響作為判斷標準，確定最優(yōu)布局方案。結果表明：布置排氣和放空管等管路時，應盡量使管道走向一直向上；管道一次閥前的末端部分垂直向上

4、布置最佳，其次是水平布置，應避免垂直向下布置。 第五，依據(jù)Uchida模型對含有不凝性氣體的飽和蒸汽冷凝進行數(shù)值計算。結果表明；該模型能較準確地模擬出含有不凝性氣體的蒸汽在冷凝過程中的溫度和濃度變化過程，對于研究小尺寸且?guī)缀涡螤詈唵蔚奈锢砟Ｐ蛢炔荒詺怏w的積聚具有重要的指導意義。 本文所建立的汽液相變模型準確、可靠，系統(tǒng)驗證表明依據(jù)其模擬管道內過熱蒸汽的相變過程切實可行，同時提出了現(xiàn)場管道布局的優(yōu)化方案，避免因管道泄露造