基于凝汽器蒸汽流场的管束汽流激振评估研究

凝汽器管束在高速蒸汽冲刷作用下可能会产生汽流激振现象,全面评估管束的汽流激振对保障机组安全运行具有重要的安全意义。采用数值模拟方法,在某核电机组凝汽器若干工况下,对其喉部和壳侧进行蒸汽流场的数值模拟,然后基于凝汽器蒸汽流场分布,分别以最大许用跨距和临界横流速度为评估准则对管束进行汽流激振评估。研究结果表明:对于所研究的核电机组凝汽器,在管束轴向方向上,靠近壳体壁面侧的管束的中段位置为发生汽流激振的危险区;在管束横截面方向上,靠近壳体壁面侧的管束模块上方“树枝”通道外层的冷却管发生汽流激振的可能性很大,且高加疏水工况会加大靠近有闪蒸器这一侧壳体壁面的管束模块在该处汽流激振的可能性;半侧隔离工况下,各管束模块两侧中间位置“树枝”通道外层冷却管有发生汽流激振的可能性。

Periodical streaming potential and electro-viscous effects in microchannel flow

This paper presents an analytical solution to periodical streaming potential, flow-induced electric field and velocity of periodical pressure-driven flows in twodimensional uniform microchannel based on the Poisson-Boltzmann equations for electric double layer and Navier-Stokes equation for liquid flow. Dimensional analysis indicates that electric-viscous force depends on three factors： （1） Electric-viscous number representing a ratio between maximum of electric-viscous force and pressure gradient in a steady state, （2） profile function describing the distribution profile of electro-viscous force in channel section, and （3） coupling coefficient reflecting behavior of arnplitude damping and phase offset of electro-viscous force. Analytical results indicate that flow-induced electric field and flow velocity depend on frequency Reynolds number （Re = wh^2/v）. Flow-induced electric field varies very slowly with Re when Re 〈 1, and rapidly decreases when Re 〉 1. Electro-viscous effect on flow-induced electric field and flow velocity are very significant when the rate of the channel width to the thickness of electric double layer is small.

汽轮机高调门流量特性曲线数据的测试方法

阐述现场测试汽轮机高调门流量特性,试验条件和数据收集步骤,得到优化流量曲线所需数据,对数据进行拟合,提高机组调频和变负荷能力。

300MW直接空冷汽轮机低压末级鼓风态流场及湿度测量

研制了基于多波长消光法和4孔楔形气动探头的改进型联合探针,用该探针测量了某电厂300MW直接空冷机组低压汽轮机末级后在满负荷40kPa背压运行时末级后的流场和湿蒸汽。测量结果表明该汽轮机在该工况运行时低压缸末级产生鼓风,并有叶片根部的回流,鼓风区域约占叶高的51%,在鼓风区蒸汽湿度为零,鼓风状态时末级平均湿度仅0.23%,低压缸效率84.9%,次末级也存在鼓风现象。鼓风时运行表计指示的第7级抽汽温度不是汽缸内汽流的真实温度,而是鼓风温度。

试验汽轮机末级内湿蒸汽流动特性的实验研究

为了充分了解汽轮机内湿蒸汽两相流的特性,在试验汽轮机末级前后应用光学-气动联合探针(基于消光法的光学探针和四孔楔形探针)进行测量,不仅给出了末级前后流场,湿度和水滴粒径的径向分布,而且给出了末级后相关参数的圆周分布,为理论模拟计算结果的验证和设计计算提供完整的事实依据。在理论分析尾迹涡流特性基础上,进一步定性地分析了尾迹涡流对凝结过程和水滴生长过程的影响。

大湿度燃烧计算模型及蒸汽喷注对燃烧室燃烧流场特性的影响

基于传统的气态燃烧计算模型针对大湿度燃烧室的工作特点作出修正 ,提出了适于大湿度燃烧计算的数学模型 ,然后就一个具体的注蒸汽燃烧室中的四种蒸汽喷注位置方案对燃烧室内部流场特性的影响进行了对比计算分析 。

上下游结构对喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组流动特性的影响

针对某喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组在额定工况时的三维蒸汽流动,采用计算流体力学方法对其进行数值模拟分析,以获取各调节阀均全开时阀组上下游结构对阀组管道内部稳态蒸汽流场的影响.计算中采用剪切应力输运模型(SST)来封闭湍流模型控制方程组,并采用多重参考坐标系法(MRF)计算获取调节级内动叶排通道区域的三维蒸汽流场.重点分析了各阀门通道内的压力损失水平、流量分配情况和过热蒸汽在调节阀组系统中的流动特性,以及多阀腔室、阀门出口下游扩压管路和弯管等部件内部的复杂三维流动特征.结果表明:调节阀流量主要由阀门下游喷嘴数量决定;调节阀距离阀组系统进口的距离对调节阀通流能力具有较大影响.

汽轮机调节阀全工况三维流场特性的数值研究

依据厂方提供的汽轮机调节阀原始设计和冷态试验数据以及电厂的运行反馈信息,对2种不同进汽方式的调节阀在全工况运行参数下进行了三维流场特性的数值模拟.研究结果表明,环形通道是主控通流能力、流动特性和稳定性的关键部分,其流场变化最为剧烈,小升程工况时在不足40 mm的极短区间内马赫数可从0.1升至1.9.阀座内的流场特性表现为:小升程工况时主流集中于通道的中心部位;中等升程工况时在阀碟下方出现较大的空穴区,并有显著的回流特征,这不仅影响通流能力,更为不利的是会引起不稳定性流动;高升程工况时流场分布趋于均匀.

国产18MW汽轮机次末级型线部分的改进设计

对南京汽轮电机集团有限责任公司生产的型号为L18-3.43燃气 /蒸汽联合循环系统中的汽轮机次末级叶片进行优化设计 ,大大改进了该级的气动性能 ,级效率显著提高。

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前,内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.

一种新型的测量汽轮机内湿蒸汽两相流的集成化探针系统

汽轮机内湿蒸汽两相流中一次、二次水滴的参数和流场是密切相关的，但国内外迄今没有能同时测量这些参数的技术和设备。作者成功研制了能同时测量湿蒸汽两相流中一次、二次水滴和流场的集成化探针。该探针已在３５０ＭＷ汽轮机上进行了实测。本文介绍了该测量系统的原理和构成。

放射性废物蒸汽重整垂直管内流场反应耦合数值模拟研究

近年来,蒸汽重整技术在放射性有机废物处理方面得到了越来越多的关注。蒸汽重整的矿化还原反应炉主要采用流化床结构。其反应器内部的流场呈现多维耦合的特性,针对反应器内部多维耦合流场进行分析是优化反应器结构、确定反应参数的必要步骤。建立了包含气固两相流及树脂热解反应的耦合模型;并以小型蒸汽重整垂直管反应器为研究对象,对垂直管的表观气速及垂直管结构、垂直管内多维耦合流场进行了分析,确定了垂直管反应器的最佳结构参数及含固率分布。计算结果表明,扩径比为1∶2时,垂直管内的反应状态最佳。热态下固含率在提升管变径段内有所下降,但颗粒流型基本保持不变。

蒸汽轮机抽汽口流场的数值模拟

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口 (从通流部分到抽汽管 )的流场进行了研究 ,给出了流场模拟的数学模型及其解法。详细描述了从通流部分到抽汽管的各段内流场的结构。指出 :由于抽汽的影响 ,在通流部分外径处抽汽缝进口前壁的位置形成了一个惯性涡区 ,相对于抽汽道其它部分来说 ,该旋涡区所造成的流动损失最大 ;在通流部分不但出现了参数的径向不均匀分布 ,也出现了参数的周向不均匀分布 ;集气室内形成了一对旋转方向相反的螺旋涡 。

具有内置式加热器的凝汽器喉部流场的数值模拟

采用k-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某具有内置式加热器的凝汽器喉部的流场进行了三维数值模拟,得到了整个喉部流场的速度分布情况。结果表明,内置式加热器使凝汽器喉部出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致凝汽器热负荷的不均匀,最终影响到凝汽器的真空。该数值模拟结果对凝汽器喉部的完善化设计及改造,具有一定的指导作用。

600MW汽轮机排汽通道加装导流装置的数值研究

针对某600 MW汽轮机排汽通道出口流场不均匀所造成的排汽压力偏高、经济性降低的问题,对配备双背压凝汽器的汽轮机排汽通道进行三维数值模拟,分析造成排汽通道出口流场分布不均匀的原因,并给出了一种能够极大改善排汽通道出口流场均匀性的导流装置布置方案.结果表明:汽轮机排汽缸的结构、小汽轮机排汽和低压加热器的存在导致排汽通道出口流场分布极其不均匀;在排汽通道内加装合理的导流装置后,出口流场均匀性得到改善,排汽通道的工作性能得到提高,排汽通道总压损失系数仅增大0.5%~2.5%,而静压恢复系数增大6.4%~8.8%,均匀性系数增大10.4%~13.4%.

微通道周期流动电位势及电粘性效应

求解了双电层的Poisson-Boltzmann方程和流体运动的Navier-Stokes方程,得到在周期压差作用下,二维微通道的周期流动电位势,流动诱导电场和液体流动速度的解析解.量纲分析表明,流体电粘性力与以下3个参数有关:1)电粘性数,它表示定常流动时,通道最大电粘性力与压力梯度的比;2)形状函数,它表示电粘性力在通道横截面的分布形态;3)耦合系数,它表示电粘性力的振幅衰减特征和相位差.分析结果表明,微通道周期流动诱导电场、流动速度与频率Reynolds数有关.在频率Reynolds数小于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数变化很慢.在频率Reynolds数大于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数的增加快速衰减.在通道宽度与双电层厚度比值较小情况下,电粘性效应对周期流动速度和流动诱导电场有重要影响.

凝汽器管束入口蒸汽流场对汽轮机排汽压力的影响

在模型试验和现场应用的基础上 ,分析了凝汽器管束入口蒸汽流场对传热系数、汽阻以及真空泵性能的影响 ,指出 30 0MW机组凝汽器喉部出口蒸汽流场趋于均匀后 ,凝汽器传热系数增加 ,汽阻减小 ,真空泵入口压力降低等因素的共同作用使汽轮机排汽压力降低。实践证明 。

凝汽器蒸汽流场对管束布置修正系数的影响

凝汽器蒸汽流场的变化使其传热系数和汽阻发生变化,传热系数和汽阻的改变使凝汽器管束布置修正系数随着负荷变化,分析了管束布置修正系数随蒸汽流场的变化而变化,提出了管束布置修正系数随蒸汽流场变化的范围。

蒸汽轮机抽汽口几何参数和工况对流场的影响

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口及抽汽道内的三维粘性流场进行了分析,研究了蒸汽轮机抽汽口几何参数(抽汽缝宽度、集汽室形状、抽汽缝位置)和工况参数(抽汽量)对抽汽口流场、周向压力不均匀度、流动阻力的影响．并将计算结果与实验结果进行了比较。研究结果表明:增加抽汽量必然引起静压周向不均匀度系数和抽汽口总压损失系数的增加。抽汽缝宽度减小会引起抽汽口的流动阻力大幅度增加,从而减小相对抽气量和增大抽汽端差。集气室形状和抽汽缝位置的变化对相对抽气量、静压周向不均匀系数以及总压损失系数的影响不明显。

某船用锅炉过热器蒸汽与烟气传热流动数值模拟

对某船用锅炉过热器内部蒸汽与外部烟气的湍流流动、传热进行了整体的三维数值模拟。针对该船用锅炉过热器的结构特点,应用Gambit专业软件对其进行三维几何建模和网格划分。应用Fluent软件进行数值模拟,得出蒸汽流场的静压分布规律、流量分配规律、热负荷分布规律和过热器管壁温度场的分布规律。模拟结果与过热器的实际运行工况符合较好。对船用锅炉过热器的结构设计有重要的参考价值。