高低齿汽封与蜂窝汽封及孔式阻尼汽封密封性能的比较

使用商用CFD软件Fluent对高低齿汽封、蜂窝汽封及孔式阻尼汽封进行了三维数值模拟,得到三种汽封在不同压比、轴转速和汽封相对间隙时的密封性能,并将高低齿汽封和蜂窝汽封计算值与试验数据进行了对比.结果表明:高低齿汽封流量系数随压比增大而增大,随转速加快而略有减小,随相对间隙的增大而减小;蜂窝汽封与孔式阻尼汽封的流量系数均随压比增大而减小,随转速加快而略有减小,基本呈直线变化规律,随相对间隙的增大而增大;在相同的条件下,蜂窝汽封的漏汽量比高低齿汽封的漏气量减少10%,而孔式阻尼汽封的漏汽量比蜂窝汽封漏汽量减少6%.

高低齿汽封表面换热系数计算方法研究

为探索汽轮机关键部件换热系数的计算方法,以某高压转子轴端高低齿汽封为例,对比分析了表面换热系数的4种常用经验公式,同时采用数值模拟方法研究了不同结构参数汽封的表面换热系数并得到拟合公式。结果表明:美国西屋公司、南京工学院-哈尔滨汽轮机厂和苏联采用的经验公式在结构上具有相似性,均与汽封间隙、汽封室高度、齿数、蒸汽导热系数和雷诺数相关。根据数值模拟结果得到的汽封表面换热系数与近壁面雷诺数和普朗特数正相关;换热系数呈周期性变化,在齿间隙出口处达到极值,且短齿出口处表面换热系数较大;当汽封间隙减小、汽封室高度或齿数增加时,换热系数减小;根据数值模拟结果得到的换热系数拟合公式,具有较好的适应性。拟合公式可用于叶顶汽封、隔板汽封、轴封等高低齿汽封表面换热系数的计算,同时该方法提供了一种计算大容量高参数汽轮机关键部件换热系数的思路,可为其设计和安全性校核提供依据。

高低齿汽封的数值模拟研究

建立了高低齿汽封的三维模型,运用Fluent软件,采用SIMPLE算法、双方程紊流模型对高低齿汽封内部的流场进行了数值模拟,通过模拟得到了高低齿汽封内部流场,并对不同齿高的流动状态进行了模拟,结果表明:随着齿高的增加,汽封泄漏量减少的主要原因是汽封中涡流耗散效应的增强所致。

高低齿迷宫式汽封泄漏流动特性研究

针对汽轮机高低齿迷宫式隔板汽封的复杂结构和轴的旋转效应,采用数值求解三维Navier-Stokes方程技术研究其泄漏流动特性。采用有限体积方法离散Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程紊流模型封闭方程组。数值求解方法采用SIMPLE算法,迎风二阶格式求解对流项,迎风一阶格式求解扩散项。研究分析了在相同汽封轴向距离和汽封间隙条件下,三种不同齿数的高低齿迷宫式隔板汽封在不同压比下的泄漏流动特性,并计算了相应的量纲一流量系数。数值模拟结果证明了在相同压比和汽封轴向距离条件下齿数减小会造成泄漏量增加,在相同的齿数条件下,量纲一流量系数随着压比增加而增大。研究工作为工程设计高低齿迷宫式汽封提供了理论依据和技术支撑。

热电厂C25-8.82/0.98型汽轮机汽封改造实践

C25-8.82/0.98型汽轮机前后汽封原为高低齿型汽封,文章分析了高低齿型汽封常常和转子发生摩擦,产生磨损的原因主要是转子中心的改变,在将前后汽封改为接触式蜂窝汽封后,机组的可靠性和经济性得到良好改善。

汽轮机叶顶间隙泄漏流结构及高损失区分布研究

对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下泄漏流在汽封和下游静叶流域内引起的高损失区分布规律,探究了泄漏损失的产生机理,并对级内黏性损失进行了区分和量化。结果表明：泄漏流在汽封腔内引起的黏性损失主要分布在齿下节流处和与汽封齿的撞击点处;下游静叶流域内泄漏涡并不直接引起损失,泄漏流与主流较大的速度差异是引起黏性耗散的主要原因。随着叶顶间隙增大,泄漏流具有更高的湍动能,与主流掺混引起更大的黏性耗散。上游静叶中黏性损失较小,静叶和动叶尾缘处的尾迹损失发生突增,下游静叶流域内的掺混损失约占级内黏性损失的1/3,且随叶顶间隙的增大而增大。

汽轮机高压级叶顶间隙泄漏流的掺混作用分析

对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级模型进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下汽封出口腔内泄漏流的涡系变化以及泄漏流与主流掺混对下游静叶气动性能的影响,并定量计算了泄漏流引起的相关损失。结果表明:泄漏流与主流在周向速度和径向速度上存在较大差异,二者掺混将导致动叶出口处汽流方向发生偏转,对下游静叶产生负攻角,引起级效率的下降。在泄漏流引起的相关损失中,掺混损失占主要部分。叶顶间隙的大小直接影响汽封腔内回流涡的尺寸,回流涡与汽封腔内泄漏流动能的耗散程度密切相关。因此,在叶顶汽封设计中,应尽量减小叶顶间隙,增强密封腔内汽流扰动,减小泄漏流与主流的速度差异,以便提高汽轮机经济性。

带隔板汽封结构对透平级流动影响的数值模拟

采用数值模拟方法对使用高低齿汽封和侧齿汽封结构的带隔板汽封透平级进行了研究,得到了透平级的级效率、主要气动参数、汽封漏气量等数据,分析了2种不同汽封结构对透平级流动的影响,并对汽封流场中的流动情况进行了分析。