凝汽器的局部強(qiáng)化傳熱數(shù)值計(jì)算研究.pdf

1、凝汽器是凝汽設(shè)備的核心設(shè)施，是電廠熱力循環(huán)中處理乏汽的重要環(huán)節(jié)，是電廠熱力循環(huán)的“冷端”。凝汽器對(duì)電廠熱力循環(huán)的主要功能是凝結(jié)在汽輪機(jī)做功發(fā)電后被排出的蒸汽，并在電廠熱力循環(huán)“冷端”建立及并維持一定的真空度。凝汽器真空度，也就是凝汽器壓力，是表征凝汽器工作特性的重要指標(biāo)。如果凝汽器真空度過低，也就是凝汽器壓力過高，就會(huì)影響汽輪機(jī)和回水管路等諸多設(shè)備的安全運(yùn)行。凝汽器內(nèi)部主要分為兩個(gè)換熱區(qū)域，即主凝結(jié)區(qū)和空冷區(qū)。主凝結(jié)區(qū)的作用是凝結(jié)大部分

2、蒸汽，空冷區(qū)的作用凝結(jié)剩余的蒸汽，冷卻蒸汽中夾雜的不凝結(jié)氣體，減小抽氣設(shè)備的抽氣負(fù)荷，維持凝汽器真空度基本不變。蒸汽流經(jīng)主凝結(jié)區(qū)，大部分蒸汽凝結(jié)成水，于是蒸汽的質(zhì)量含量隨蒸汽凝結(jié)而降低，其中夾雜的空氣等不凝結(jié)氣體的質(zhì)量含量則相應(yīng)上升。于是空冷區(qū)的換熱熱阻比主凝結(jié)區(qū)更高，換熱系數(shù)比主凝結(jié)區(qū)更低。與主凝結(jié)區(qū)相比，空冷區(qū)成為凝汽器的換熱薄弱環(huán)節(jié)。
　　現(xiàn)有的關(guān)于提高凝汽器換熱的科研成果主要集中于改變凝汽器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或采用新型管材，從整體

3、上提高凝汽器的換熱效果，或者改良凝汽器配套的抽氣設(shè)備，提升抽氣效果，幫助維持凝汽器真空度。而針對(duì)凝汽器的換熱薄弱環(huán)節(jié)空冷區(qū)，專門研究空冷區(qū)的強(qiáng)化換熱，國內(nèi)外還比較缺乏這樣的研究，特別是利用熱泵技術(shù)對(duì)空冷區(qū)強(qiáng)化換熱，讓熱泵蒸發(fā)器直接介入凝汽器空冷區(qū)的換熱，這個(gè)領(lǐng)域基本還是空白。
　　本研究正是針對(duì)凝汽器空冷區(qū)，建立凝汽器局部強(qiáng)化傳熱物理模型，建立凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算研究了熱泵蒸發(fā)器管束介入凝汽器空冷區(qū)，在空冷區(qū)內(nèi)

4、局部管束設(shè)置“急冷區(qū)”，對(duì)凝汽器局部管束強(qiáng)化換熱的影響規(guī)律。本研究進(jìn)行的具體工作如下:
　　1.對(duì)凝汽器進(jìn)行了傳熱分析，特別是分析了空冷區(qū)的換熱特性。
　　2.根據(jù)本科研團(tuán)隊(duì)所做的基于熱泵技術(shù)的凝汽器局部管束強(qiáng)化凝結(jié)實(shí)驗(yàn)，
　　本文建立了凝汽器局部強(qiáng)化傳熱物理模型，并根據(jù)物理模型建立了凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型。
　　3.使用凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型，對(duì)空冷區(qū)內(nèi)“急冷區(qū)”的各種不同規(guī)模和組態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究。數(shù)

5、值計(jì)算的結(jié)果表明，只要在空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置“急冷區(qū)”，那么不論“急冷區(qū)”位于空冷區(qū)的前段、中段還是后段，不論“急冷區(qū)“由一組、兩組還是三組換熱管組成，空冷區(qū)的壓力都是有所降低的，空冷區(qū)的換熱系數(shù)都是有所提高的。
　　4.通過數(shù)值計(jì)算研究在空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置兩組或三組相鄰換熱管作為“急冷區(qū)”，數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明，設(shè)置三組相鄰換熱管作為“急冷區(qū)”的換熱效果更好，而且將“急冷區(qū)”設(shè)置在空冷區(qū)后段的換熱效果更好。
　　5.通過數(shù)值計(jì)算研究在空冷