复间冷系统凝汽器管内换热的数值模拟与优化.pdf

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1、第６０卷第１期汽轮机技术Ｖｏｌ．６０Ｎｏ．１２０１８年２月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１８复间冷系统凝汽器管内换热的数值模拟与优化王升龙，王永岗，毕涛（东北电力大学节能与测控技术研究中心，吉林１３２０１２）摘要：对电站空冷凝汽器管壳式换热管内氨进行汽液两相流蒸发沸腾的数值模拟，将换热器简化为研究单根水平换热管，分析了不同管壁温度、液氨进口流速、入口温度对沸腾传热性能的影响。确定最优管壁温度、进口流速、入口温度的组合形式。结果表明：壁面温度为３０２．９６Ｋ、进口流速为０．１ｍ／ｓ、入口温度为２７８．１５Ｋ

2、时换热管的换热效果最佳。关键词：水平圆管；沸腾蒸发；传热传质；数值模拟分类号：ＴＫ２６２文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１８）０１-００１５-０４ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＴｕｂｅｉｎＣｏｎｄｅｎｓｅｒｉｎＩｎｄｉｒｅｃｔＡｉｒＣｏｏｌｅｄＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＣｏｍｐｏｕｎｄＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＣｙｃｌｅＷＡＮＧＳｈｅｎｇ-ｌｏｎｇ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ-ｇａｎｇ，ＢＩＴａｏ（ＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＥｎｅ

3、ｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ１３２０１２，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎａｎｄｂｏｉｌｉｎｇｏｆｔｈｅｖａｐｏｒ-ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ-ｐｈａｓｅａｂｏｕｔａｍｍｏｎｉａｉｎｓｈｅｌｌａｎｄｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｎａｉｒｃｏｏｌｉｎｇｃｏｎｄｅｎｓｅｒｆｏｒｐｏｗｅｒｓ

4、ｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｃａｎｂｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｓａｓｉｎｇｌｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｄｔｕｂｅ，ａｎｄａｎａｌｙｓｉｚｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｕｂｅｗａｌｌ，ｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｌｉｑｕｉｄａｍｍｏｎｉａｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｏｉｌｉｎｇｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆｏｐｔｉｍａｌｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎ

5、ｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｌｉｑｕｉｄａｍｍｏｎｉａ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｗｈｅｎｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ３０２．９６Ｋ，ｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓ０．１ｍ／ｓ，ａｎｄｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ２７８．１５Ｋ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｄｔｕｂｅｉｓｔｈｅｂｅｓｔ．Keywords：horizontube；evaporationandboiling；heatandmasstransfer；numericalsimulati

6、on［７，８］让等提出一种复合制冷循环间接空冷（复间冷）系统，该０前言系统在汽轮机排汽和冷却空气之间插入并联的正、逆制冷循环，通过双相变换热器与蒸汽动力循环串联耦合。并经全面电站空冷技术起源于欧洲，空冷技术自诞生以来不断发比较论证，选择氨作为正、逆制冷循环的工质。展，主要包括传统的直接空冷系统、表间冷系统（哈蒙式）、混本文主要研究复合循环空冷技术在太阳能热发电厂的［１，２］间冷系统（海勒式）和干—湿联合冷却系统，以及新发展系统分析，主要包括双相变换热器的数值模拟以寻求管壁［３-５］的氨相变间接空冷系统和复合制冷循环间接空

7、冷（复间温、氨入口温度、流速的最优化组合方式，进而求出双相变换［６］冷）系统。热器的换热面积。目前，国内外大部分电厂汽轮机的凝汽器都是用水来冷却汽轮机排汽，也叫做水冷系统。但是在某些干旱地区则是１数学物理模型以空气来冷却汽轮机排汽，也叫做空冷系统。空冷系统按其冷却介质与排汽间的换热方式又可分为直接空冷和间接空凝汽器双相变换热器是管束水平布置的管壳式换热器，冷。汽轮机排汽走壳程，冷却工质氨在管程内流动。数值模拟直接空冷的节水性能良好，在干旱且煤产量较高地区得时，将双相变换热器简化为单根水平的圆管，模拟液氨在水到了大量应用。

8、尽管直接空冷系统的耗水量只有水冷机组平直管内的流动，液氨相变沸腾这一过程。在其它条件相同的１５％～２５％，但其煤耗却比水冷机组高出１０ｇ／（ｋＷ·ｈ）～的情况下，采用小管径可使传热系数得到增强。小直径管子２０ｇ／（ｋＷ·ｈ）。其原因在于空冷凝汽器的气侧传热温差高能使单位体积的传热面积增大，因而在同样体积内可布置更达１