大型蒸发冷却水轮发电机的关键问题——定子空心导线内两相流摩擦阻力放大倍数的比较及修正建议

蒸发冷却水轮发电机400MW机组的成功运行,标志着蒸发冷却技术已迈入了大容量的等级。为了进一步提高容量,应该准确掌握蒸发冷却技术中的关键问题—两相流的计算,特别是两相摩擦阻力放大倍数的确定。本文就2.5×9.6的矩形空心导线采用仿真计算和模型实验两种手段对目前推荐使用的几种流阻放大倍数计算方法进行了比较,最后对其中的Friedel[1]方法作了修正。结果显示修正后的Friedel方法用于仿真计算,其计算流量和实验测量流量之间的误差小于10%。这说明修正后的放大倍数计算方法是合理的,可以用于大容量机组的循环计算。

蒸发冷却电机中汽液两相沿程摩擦阻力的研究

该文旨在提高蒸发冷却电机中冷却介质两相流动的沿程摩擦阻力的计算精度。用5种计算方法(2种均相模型计算方法,L-M方法,Chisholm方法和Friedel方法)计算冷却介质两相流动的摩阻放大倍数和沿程摩擦阻力;以李家峡400兆瓦蒸发冷却电机为参照,搭建起两相流实验台,在0.146～0.152MPa压力范围内对冷却介质的两相流动进行了实验研究。在2.59、3.45、4.3g/s3种流量条件下比较实验数据与计算结果后发现,基于分相模型的L-M方法对放大倍数和沿程摩擦阻力的预测结果最准确,最大误差不超过15%,根据冷却介质的流量修正系数C后,计算精度大大提高,误差不超过6%。这说明修正后的L-M方法可以应用于蒸发冷却电机的设计计算,为冷却系统的循环计算奠定了理论基础。

蒸发冷却汽轮发电机中两相流型的过渡准则

蒸发冷却汽轮发电机中的关键问题是线棒温度分布和两相压降的预测,而准确的流型判断准则是解决这些问题的前提。为了得到适用蒸发冷却汽轮发电机定子绕组内冷条件下的两相流型过渡准则,文中针对汽轮机定子空心导线的结构特点,搭建起冷却介质R113的水平两相流实验台,在110～140kPa、1.72～19.78g/s的条件下,对流型的过渡进行了实验研究。实验结果与常用的流型过渡计算方法比较后,发现Taitel&Dukler方法和Weisman方法不适用于定子空心导线,误差很大,Barnea方法与实验条件相似,误差比较小。最后,在Taitel&Dukle和Barnea方法的基础上,分析了不同流型转换时的受力情况,并结合汽轮发电机定子绕组内冷的特点,简化了导线尺寸与介质物性的影响,得到适于汽轮发电机定子绕组蒸发内冷条件下的流型过渡准则。