蒸汽冷卻器三維流場及疲勞性能計算.pdf

1、蒸汽冷卻器是用來將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的多余過熱蒸汽加以冷卻處理的關鍵設備,主要用于保證蒸汽動力裝置啟停和低負荷工況穩(wěn)定運行,其運行狀況直接關系到整個蒸汽動力裝置的安全可靠性。
　　蒸汽冷卻器結構復雜,過熱蒸汽在殼側被冷卻降溫直至凝結,殼側工質經(jīng)歷單相對流換熱和汽液兩相流動換熱兩種狀態(tài),其流動換熱狀態(tài)較為復雜。為了解過熱蒸汽在蒸汽冷卻器內的流動狀態(tài)及其傳熱過程,特別是判斷過熱蒸汽在蒸汽冷卻器內何處產(chǎn)生冷凝及冷凝狀態(tài),進而判斷蒸汽冷卻器內

2、部傳熱管在運行工況條件下的應力特性是非常重要的,因此有必要開展蒸汽冷卻器的三維流場溫度場計算,給出蒸汽冷卻器殼側工質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,在此基礎上開展傳熱管的應力特性評定。
　　本文基于原型蒸汽冷卻器,在對其內部結構進行適當簡化的基礎上,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,以及通過開發(fā)用戶自定義函數(shù)(UDF)

3、等方法對蒸汽冷卻器第一塊折流板以上的流動區(qū)域進行三維流場溫度場的模擬。進而根據(jù)計算得到的蒸汽冷卻器傳熱管束溫度分布,開展其應力評定,疲勞分析工作。計算分析結果表明:
　　在蒸汽冷卻器第一塊折流板上方流動區(qū)域內,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口管線進入系統(tǒng)后會產(chǎn)生明顯的繞流,即蒸汽會由蒸汽冷卻器周圍向中間管束區(qū)流動聚集;由于蒸汽在中間管束區(qū)域內的聚集效應,使得蒸汽在此區(qū)域內的冷卻最為充分,因此凝