基于多孔介质模型的侧卧仿生武伦柱式凝汽器布管性能分析

蒸汽凝汽器是燃煤机组发电的重要设备之一,蒸汽凝结效率影响整个电站系统的运行效率。在凝汽器中,冷却水管路的布置方式直接影响凝结换热效率。目前凝汽器布管方式多样,但传热系数和凝结效率仍有进一步提升的空间和实际需求。采用仿生设计理念创新一种仿生武伦柱式布管方式,采用CFD数值仿真的方法,基于多孔介质模型和外接自编程序模块分析了侧卧武伦柱布管方式凝汽器的换热效果和凝结效率。结果表明,在操作压力为4.7 kPa、冷却水温度为23.5℃、流速为2.2 m/s、不凝性气体体积分数为0.03%的工况下,当蒸汽入口维持在40 m/s时,该布管方式综合换热系数达3 520 W/(m^(2)·K),凝结效率达97.66%,显示出较优异的换热性能。

圆形截面凝汽器布管设计及换热性能分析

凝汽器是蒸汽动力系统重要的设备之一,其换热性能直接影响整个系统的运行效率。多领域对更高效凝汽器的需求不断涌现,针对凝汽器的结构设计迭代与换热性能优化的研究具有重要意义。文中在FLUENT计算平台中,基于多孔介质模型通过自定义函数嵌入管间换热模型、质量汇与阻力模型,分析了一种圆形截面凝汽器布管方式的换热性能。结果表明,相比于管内冷却水工况的变化,蒸汽流速变化引起的管外热阻变化更大程度地影响平均换热系数。依据实际运行工况参数范围,入口蒸汽流速为30~70 m/s,冷却水流速为0.72~2.15 m/s,冷却水温度为25~28℃,平均换热系数最大可达3562 W(/m^(2)·K),同时压降范围为211~525 kPa。该结构设计表现出较好的换热性能和较低的压力损失,但局部不凝结气体的积聚表明该结构仍有进一步改进的空间。