蒸汽冷卻器三維流場(chǎng)及疲勞性能計(jì)算.pdf

1、蒸汽冷卻器是用來(lái)將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的多余過(guò)熱蒸汽加以冷卻處理的關(guān)鍵設(shè)備,主要用于保證蒸汽動(dòng)力裝置啟停和低負(fù)荷工況穩(wěn)定運(yùn)行,其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個(gè)蒸汽動(dòng)力裝置的安全可靠性。
　　蒸汽冷卻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,過(guò)熱蒸汽在殼側(cè)被冷卻降溫直至凝結(jié),殼側(cè)工質(zhì)經(jīng)歷單相對(duì)流換熱和汽液兩相流動(dòng)換熱兩種狀態(tài),其流動(dòng)換熱狀態(tài)較為復(fù)雜。為了解過(guò)熱蒸汽在蒸汽冷卻器內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)及其傳熱過(guò)程,特別是判斷過(guò)熱蒸汽在蒸汽冷卻器內(nèi)何處產(chǎn)生冷凝及冷凝狀態(tài),進(jìn)而判斷蒸汽冷卻器內(nèi)

2、部傳熱管在運(yùn)行工況條件下的應(yīng)力特性是非常重要的,因此有必要開(kāi)展蒸汽冷卻器的三維流場(chǎng)溫度場(chǎng)計(jì)算,給出蒸汽冷卻器殼側(cè)工質(zhì)的溫度分布和相分布特性,并期望獲得蒸汽冷卻器傳熱管管壁溫度分布,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展傳熱管的應(yīng)力特性評(píng)定。
　　本文基于原型蒸汽冷卻器,在對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上,建立蒸汽冷卻器第一塊折流板上部分的分析模型。并基于ANSYS FLUENT商業(yè)CFD軟件提供的多相流模型和冷凝模型,以及通過(guò)開(kāi)發(fā)用戶(hù)自定義函數(shù)(UDF)

3、等方法對(duì)蒸汽冷卻器第一塊折流板以上的流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行三維流場(chǎng)溫度場(chǎng)的模擬。進(jìn)而根據(jù)計(jì)算得到的蒸汽冷卻器傳熱管束溫度分布,開(kāi)展其應(yīng)力評(píng)定,疲勞分析工作。計(jì)算分析結(jié)果表明:
　　在蒸汽冷卻器第一塊折流板上方流動(dòng)區(qū)域內(nèi),由于蒸汽冷卻器上方布置有防沖板,下方布置有折流板,因此蒸汽在由中間進(jìn)口管線進(jìn)入系統(tǒng)后會(huì)產(chǎn)生明顯的繞流,即蒸汽會(huì)由蒸汽冷卻器周?chē)蛑虚g管束區(qū)流動(dòng)聚集;由于蒸汽在中間管束區(qū)域內(nèi)的聚集效應(yīng),使得蒸汽在此區(qū)域內(nèi)的冷卻最為充分,因此凝