蒸汽蓄熱器非平衡熱力學模型及其動態(tài)特性仿真.pdf

1、蒸汽蓄熱器是充滿一定壓力汽、水混合物的儲存式壓力容器，因其具有平衡蒸汽熱負荷、緩解用汽矛盾、節(jié)能效果顯著等特點，廣泛應(yīng)用于冶金、紡織、煙草、釀酒等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域和新興太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中。而應(yīng)用于航空母艦上的蒸汽彈射系統(tǒng)，利用了蒸汽蓄熱器在極短時間內(nèi)可提供大量蒸汽的特性幫助艦載機順利起飛。蒸汽蓄熱器的充、放汽過程涉及閃蒸、汽液兩相流動、多種形式的傳熱等一系列復雜變化過程，準確預測和分析其動態(tài)特性仍極具挑戰(zhàn)，其中蒸汽蓄熱器精準仿真模型的建立是

2、系統(tǒng)仿真及性能研究中的難點。
　　基于汽液兩相質(zhì)量、能量守恒定律，考慮工質(zhì)蒸發(fā)（冷凝）相變弛豫時間和流體與金屬壁面的熱交換過程，建立了蓄熱器非平衡熱力學模型。利用增壓鍋爐蒸汽動力試驗系統(tǒng)對蓄熱器單獨充、放汽及連續(xù)充放汽特性進行試驗研究，在應(yīng)用試驗結(jié)果驗證蒸汽蓄熱器非平衡熱力學模型準確性的同時，修正了數(shù)學模型中表征非平衡現(xiàn)象的特性系數(shù)。依據(jù)蒸汽蓄熱器實際工作過程，在不同充汽方式下改變蒸汽蓄熱器充水系數(shù)、體積、初始壓力、汽源參數(shù)、放汽

3、閥通流能力等因素，研究蒸汽蓄熱器各特征參數(shù)的變化規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明，所建立的蒸汽蓄熱器非平衡模型能夠準確反映充、放汽過程中蓄熱器由非平衡向平衡狀態(tài)過渡時各參數(shù)的動態(tài)變化趨勢。充汽過程蒸汽蓄熱器壓力經(jīng)歷先升高后降低直至穩(wěn)定的非平衡過程，并受充汽流量、汽源焓值、蓄熱器體積等諸多因素影響；放汽過程蒸汽蓄熱器壓力呈現(xiàn)快速下降后升高直至穩(wěn)定的變化趨勢，且壓力上升的幅度與放氣閥的通流能力等密切相關(guān)；連續(xù)充放汽過程蓄熱器水位不斷下降，充、