工作压力对湿空气透平循环饱和器性能的影响.pdf

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1、第30卷第3期能源技术Vo1．3ONo．32009年6月ENERGYTECHNOIOGYJun2009工作压力对湿空气透平循环饱和器性能的影响孙绍芹，宋华芬，刘春琪(上海交通大学机械与动力学院，上海200240)摘要：饱和器是湿空气透平(HAT)循环的主要部件之一，它的主要作用是加热加湿空气，从而提高整个HAT循环的效率和比功。利用IAPWS-IF97提供的水和水蒸气性质与实际气体状态方程，建立了适用高压条件下饱和器的一维传热传质数学模型；利用该模型计算了不同压力条件下的饱和器工作性能，并分析了饱和器内的传热传质过程中，饱和点的位置、出口性能参

2、数的变化规律，以及能效值的变化，可以供饱和器的设计参考。关键词：饱和器；湿空气；HAT循环中图分类号：TK123文献标志码：A文章编号：1005—7439(2009)03—0145—04CharacteristicStudyofPressureSaturatorSUNShao-qin，SONGHua-fen，LIUChun-qi(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniv．，Shanghai200240，China)Abstract：Saturatorisoneofthekeycompo

3、nentsforHumidAirTurbine(HAT)Cycle．Itisadirectheatandmasstransferunit．Firstly，thermodynamicspropertiesofhumidairunderhigherpressurewerediscussedinthispaperusingIAPWS-IF97．Then，mathematicmodelofsaturatorwaspresentedandanalyzed．Theresultsshowthatpressureaffectperformanceofsatur

4、atorsignificantly．Keywords：saturator；humidair；humidairturbinecycle湿空气透平(HAT)循环(HumidAirTurbineHAT循环的效率和比功。如图1所示，空气从饱Cycle)是一种新型高效环保的热力循环系统，它建和器底部进入，水从饱和器顶部喷人，空气和水在饱立在压缩过程中冷、回热基础上，并且采用湿空气为和器内逆流，在流动中进行传热传质交换。由于高工质的新型透平动力循环，具有高效率、高比功、低压饱和器中的压力很高，水蒸气的分压力也很高，湿污染等特点。饱和器是HAT循环的核心部件

5、之空气的分子间作用已经不能忽略，因此不能当作理一，这是一个直接接触式传热传质单元，主要起加湿想气体处理。本文不考虑不同分子之间的相互作用作用。在饱和器中，热水和空气逆流接触，传热传质和混合效应，把饱和器内的湿空气作为两种实际气的过程比较复杂，目前已有很多学者利用理论和实体的理想混合物，利用水蒸气和空气的实际气体状验方法，建立了饱和器的数学模型，从各种角度分析态方程来计算湿空气的热力学性质，这种方法可以了饱和器的工作特性[1]。本文将在前人已经获得保证计算精度满足要求。的有关常压下饱和器工作性能成果的基础上，进一湿空气的比热：步讨论在压力条件下饱

6、和器内部的传热传质规律，cp=+·(1)包括建立饱和器运行状态的数学模型，并用模型计式中：C，Coa和c分别为湿空气，干空气和水蒸气的算和分析饱和器的工作压力对各种运行参数的定压比热容，为湿空气干度。影响。湿空气的质量焓：1压力条件下湿空气的性质h—h。+·h(2)饱和器的作用是加热加湿空气，从而提高整个式中：^，h。和分别为湿空气，干空气和水蒸气的·145·孙绍芹等：工作压力对湿空气透平循环饱和器性能的影响质量焓。空气的热物性由空气状态方程Beattie-=[f(￡i一)+(i—)／](7)Bridgeman方程进行计算：式中：r为Lewis

7、因子，ti为水膜温度，t。为空气温RgT(1-~TS)[+B度，^冰膜中水蒸气的质量焓。户一———一o(1一b)]一(1一号)质量守恒方程：(3)dm一d(、8)式中：P，和T分别为空气的压力、比体积和温度k—LIn／L为空气常数。A。和B0，以及a，b和C都是常数。式中：k为无量纲数。根据余函数知识，空气的质量定压热容为：能量守恒方程：(，丁)一(丁)+f(4)dtw一dm一ak[LC堂dm一‘w血dm]J(＼9J)／式中：c与分别为实际条件和理想条件下的空气DW式中：t为水温，c为水的质量定压热容。质量定压热容；c为实际条件下空气的质量定压

8、热容余值。空气的质量焓为：h。(户，丁)一h(丁)～(5)式中：h与h：分别为实际条件和理想条件下空气的质量焓，h：为实际条件下空气的质量焓余值。水和