汽轮发电机转子径向空气流量分布数值计算

为减少大型空冷汽轮发电机转子轴向的温差及其热应力,有必要对沿转子轴向的各径向风道内空气质量流量分布进行研究。该文以150MW空冷汽轮发电机转子为例,应用有限体积法,在实验研究基础上,求解转子半轴向段通风道内空气的紊流流动等三维方程组,在变结构条件下,研究了转子紊流模型、副槽入口风速等物理量变化对轴向各径向风沟空气质量流量分布的影响。研究结果表明,在不同的副槽入口风速下,沿轴向转子各径向风沟内的空气流量偏差随转子风道结构参数变化。结论对更大容量空冷汽轮发电机转子通风均匀性设计具有指导意义。

立式鼠笼异步电动机三维CFD热计算

用来拖动动力设备(如核电设备)的立式鼠笼异步感应电动机,其温升不仅影响电机寿命及其安全性,还影响系统能否正常运行,因而,探究其内部的热流场分布特点,进行完善的热设计非常重要。首先建立三维电动机物理模型,然后基于有限体积法进行电机内部空气湍流流动及传热耦合数值模拟,得到空气三维速度、转子铜条与定子绕组等三维温度分布特征。结果表明:对于额定转速为4000 r/min的立式电机,气隙中空气速度显著大于定子风沟齿部、轭部的速度;沿高度方向,转子铜条温升很小,定子绕组及绝缘、每段定子铁心叠片中的齿部与轭部均为靠近风沟位置处温度低,而靠近铁心段中间位置温度高。模拟结果与实验测量数值误差较小,结果较准,确为同类型立式鼠笼异步电机通风设计提供理论参考。

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。

一种电机气隙内泰勒涡流流动及传热特性

为研究轴向通风冷却的异步电机运行时在定转子间的气隙产生的泰勒涡流对气隙的流动换热情况产生重要影响,以异步电机定转子间气隙的结构尺寸创建光壁、定子侧带凹槽、转子侧带凹槽三种简化物理模型,基于有限体积法和计算流体动力学理论,利用Fluent软件对气隙内的涡旋流动及传热特性进行数值模拟。结果表明:定转子侧凹槽的存在将流场分为了两部分,位于凹槽内的流体流速较小,位于主流区域内的流体,流场分布与光壁模型的流场分布相似,整体上凹槽的存在使壁面平均努塞尔数变大,换热增强。数值模拟泰勒涡流平均努塞尔数计算结果与同类实验关联式结果相比,误差为7.3%。结论对异步电机结构及冷却系统的设计具有参考价值。

某轴向无刷励磁机多方案通风三维热流场分析

以7.8 MW无刷励磁机现运行方案为基础,对通风冷却系统进行优化,提出了以改变现方案下通风结构、空气入出口位置的多种方案。建立其整机流固耦合物理模型,基于计算流体动力原理,采用有限体积法,给定边界条件,对多方案下励磁机热流场进行数值计算并进行对比分析。结果表明:改变现方案通风结构,励磁机内空气压力、速度、温度分布规律与现运行方案基本相同,但定转子部件处平均温度不同,最高温度仍位于远离整流盘侧的转子线棒端部,均低于原方案的最高温度;现方案下互换空气入出口位置,对励磁机的热流场有较大影响,最高温度在靠近整流盘侧的定子线棒端部。研究结果为结构类似的励磁机的优化设计提供理论指导。

卧式内燃锅壳式燃油燃气锅炉设计的若干问题

针对卧式内燃锅壳式燃油燃气锅炉设计中若干问题的分析，给出了炉膛传热的一种计算方法和烟箱隔热问题的处理建议，指出了炉型选择、烟管布置方面要注意的问题，同时推荐了高温回程烟管的较佳直径和高效传热元件的使用范围．

板式红外辐射器辐照均匀性改善研究

针对板式辐射器加热物体时,被加热物体边缘处辐照均匀性较差的问题,提出两种措施进行改善,并建立相应模型,采用角系数的代数分析法,分析相关参数变化对辐照均匀性的影响.一种措施是以一方向无限长的两平行面为基础,在加热面两端各加一与加热面温度相同、性质相同的加热面,结果表明:侧加热面长度及其与垂直方向夹角大小对辐照均匀性均有影响;另一种措施是将原加热面一分为二,相对倾斜布置,发现辐照均匀面积大小和倾斜角度有关,针对不同的板长存在最佳夹角.以上两种措施都能改善辐照均匀性.

辐射通道一维稳态温度场数值模拟

为得到辐射对流通道中的温度分布,依据能量守恒原理,建立了辐射、对流非线性边界条件下圆形管壁与管内空气的传热数学模型,提出了管壁温度、管内冷却空气温度一维稳态换热有限差分求解方法,其中辐射换热计算采用基于辐射传递系数的蒙特卡罗法。分析了相关参数对辐射通道温度分布的影响,所研究的参数包括辐射器表面温度、管道长度与半径比、管内冷却空气流速等。计算结果表明:辐射器表面温度是影响辐射通道最高温度的主要因素。此方法可为辐射通道精细的热工特性计算提供温度场数据。

链条炉炉膛加煤粉复合燃烧的辐射换热计算

在火床为漫黑体、水冷壁和炉墙为漫灰体、炉墙绝热、忽略对流换热的前提下,分别以上下水冷壁为研究对象,用直接计算辐射换热量的方法,推导得出了链条炉排上方加煤粉复合燃烧锅炉炉膛的辐射换热方程.

等温方型通道方向辐射特性

为了比较辐射通道几何形状变化对通道出口逸出辐射能的方向分布特性的影响,本文采用蒙特卡罗法,研究了等温方管、等温方管空腔两种方形通道的方向辐射特性,计算并分析了相关参数如管内壁发射率、管长与当量直径比变化对通道出口表面方向辐射系数的影响.结果表明:经方管、方管空腔辐射通道出口处的辐射加热比经圆管、圆管空腔的定向集中辐射加热特性更好.该计算结果为定向辐射器辐射通道几何结构选取提供参考.

一台余热锅炉受热面积灰和烟气除尘的改进分析

介绍了一台余热锅炉运行中存在的受热面积灰、管子变形和烟尘排放超标问题 ,对其进行了分析 。

6.5t/h抛煤机翻转炉排锅炉改造

给出了将一台6.5t/h抛煤机翻转炉排锅炉改造为链条炉排炉的方法及其适用条件,解决了原锅炉持续多年的冒黑烟问题,为同类炉型改造提供了参考.

低压聚乙烯电缆紫外交联热流场研究

紫外光交联辐照箱中,高压紫外汞灯作为辐射源,产生的辐射能使反射罩、灯管及聚乙烯电缆表面的温度升高,若温度过高会使电缆绝缘层表面发生热氧化,甚至导致表面焦糊,严重使反射罩等受热部件产生热变形。为了改善汞灯与电缆表面的过热问题,本文基于计算传热学和计算流体动力学(CFD)原理,首先对低压电缆紫外交联箱内部进行三维湍流流场建模,研究交联过程中电缆表面速度场,然后以电缆二维截面为研究对象,对电缆截面温度场进行数值模拟。结果表明,在低压电缆内,绝缘与导体之间的热传导对绝缘层内的温度分布起了主要作用,装置内绝缘层表面的对流换热直接影响电缆温度。

某新型空冷汽轮发电机转子通风方式的流场分析

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用了新型通风方式。为得到该新型通风方式流场特性,建立了该汽轮发电机转子半轴向段单槽通风道整体结构模型;依据计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理,采用有限体积法,计算得到转子端部、轴向及副槽通风道内速度、压力与流量分布特点;利用单节距副槽三维温度场模型计算转子温升,计算结果与实验数据相符,验证了模拟计算的准确性。结果表明,弧段风道流动阻力由风扇压头克服,副槽风道流动阻力由旋转科氏力克服,该新型通风方式有利于减小轴向温差。

大型汽轮发电机转子风道结构对空气流量分配影响

为使大型空冷汽轮发电机转子通风道中轴向分布的各径向风沟通风均匀,本文在150MW空冷汽轮发电机转子实验研究基础上,通过减小轴向中心处截面的面积、改变槽楔出风口沿轴向的直径大小等几何量,根据计算流体力学(CFD)原理,应用有限体积法求解转子通风道内空气的紊流流动等三维离散方程组,研究了转子风道几何结构等几何量变化对轴向各径向风沟通风均匀性的影响。研究结果表明,在相同的入口风速下,副槽通道中心处截面的高度越小,进入前部风沟内的空气流量越多,最小流量对应的出风口位置随着末端截面积减小向后移动。

多风路大型空冷汽轮发电机三维流场计算

针对某大型空冷汽轮发电机,其中定子采用三进四出多风路通风冷却,转子端部采用弧段进风与直段补风,本体采用副槽通风结构,为研究定子压指、冷热风区及转子与气隙中各部分的冷却空气流量分布与内部流场特征,建立了半轴向段包括转子一个槽和与之对应的气隙及定子两个槽的物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,利用工程计算得到的压力入、出口边界条件,对计算域内的三维湍流流场进行了数值模拟。结果表明：转子轴径向段槽楔出风口的静压急剧增大,副槽段各出风口的压力约为3600Pa,以150Pa幅度上下波动。气隙中空气静压在3000~4000Pa之间变化,局部存在反向流,有涡流形成。

汽轮发电机转子端部及槽内绕组温升

为了在多风路通风冷却结构下,得到转子线圈长度方向较完整的温度分布,结合某大型空冷汽轮发电机转子,在研究转子半轴向段空气流量分布的基础上,建立转子端部、半轴向段本体及绕组的三维传热及紊流流动物理模型,基于计算流体动力学原理,运用有限体积法进行转子初始通风结构的温度场求解,在此基础上,调整副槽通风段通风孔数量及端部进风孔位置,增加进入端部空气量,降低转子端部绕组高温及本体段绕组轴向温差。研究结果表明,转子端部最大温升位于端部弧段顶匝绕组中心区域,本体绕组最高温度在轴向通风段。结论为空冷汽轮发电机转子通风优化设计提供理论指导。

空内冷汽轮发电机的转子多路通风均匀性

建立110MW空内冷汽轮发电机转子冷却通风道一个槽(包括端部、轴径向及副槽)的半轴向段三维物理模型,并基于有限体积法对该物理模型进行旋转湍流流场数值模拟,分析了端部、轴向段和副槽通风段的空气速度、流量分布特点。采用绕组轴向单位长度供风量等概念评价冷却风量分布均匀性,分析了轴向及副槽通风段长度、副槽中心截面高度、出风口直径变化对转子各通风道风量分布的影响。结论可为空内冷汽轮发电机转子风道优化设计提供理论参考。

同步电机定子与气隙流场数值计算与分析

为了分析高速隐极同步电机定子通风系统内流体流动特点,建立包括定子端部及铁心的通风系统的三维流动数学模型和物理模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件Fluent对流体场控制方程进行求解计算。在额定负荷下,通过数值模拟得到定子通风系统内流体流动速度的分布特点,并着重分析了端部绕组、压指、压圈周围及径向通风沟内流体流动特点。结果表明,在压指间空隙内,空气的速度相对较高,对于实际运行中处于高温区的压指和附近的铁心等构件有较好的冷却作用,定子内各部分流量分配较合理。

一种新型无刷励磁机的三维热流场分析

为了研究无刷励磁机内部定子、转子、旋转整流盘、外罩中的流场、温度场的特点,确保设备安全稳定运行,以某新型无刷励磁机相对地面结构的1/2为物理模型,基于流体动力学原理,采用有限体积法对计算域内的三维热流场进行了数值模拟与分析。分析结果表明,整流盘与定转子之间的空气区以负压为主,整流盘区空气不能顺利流出,空气温度接近二极管许用上限。与实验测量值相比,温度与流量的计算误差均小于5.9%,结果较准确,为进一步优化该励磁机风路结构提供理论基础。