直接空冷系統(tǒng)變工況特性的理論研究

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1、第15卷(總第90期)熱能動力工程2000年11月文章編號:1001-2060(2000)06-0601-04直接空冷系統(tǒng)變工況特性的理論研究(西安交通大學能動學院,陜西西安710049)嚴俊杰張春雨李秀云林萬超摘要:在提出直接空冷系統(tǒng)凝汽器壓力變工況計算數(shù)學模都是通過凝汽器壓力直接反映的,因此凝汽器壓力型的基礎上,分析得出了直接空冷系統(tǒng)運行經濟性的影響因是冷端系統(tǒng)的綜合指標,即凝汽器壓力Pn是整個空素,通過實例計算闡明了各種影響因素對凝汽壓力的影響規(guī)冷裝置運行優(yōu)劣的集中體現(xiàn),它的經濟性直接關系律,從而為提高直接空

2、冷系統(tǒng)的性能提供了有力的理論依據(jù)。到整個機組的經濟性。研究冷端系統(tǒng)的變工況特性關鍵詞:空冷系統(tǒng);經濟性;變工況就是要確定凝汽器壓力的影響因素,找出各因素對中圖分類號:TK264.1文獻標識碼:A凝汽器壓力的影響規(guī)律,從而為空冷系統(tǒng)的優(yōu)化運行和提高經濟性提供理論依據(jù)。1引言如圖1所示直接空冷系統(tǒng)的換熱只有一次,即在空冷凝汽器內進行蒸汽的冷凝,為表面式換熱器。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,大容量高參數(shù)汽輪由于對一個給定的空冷系統(tǒng)而言,其結構和型式均發(fā)電機組不斷增加,不僅需要消耗大量的一次能源,已設計完成,故對空冷系統(tǒng)進行變工

3、況特性分析時同時也消耗大量的水資源,而水資源緊張是目前全采用E-NTU法。根據(jù)空冷換熱器的特點,確定其數(shù)世界面臨的一大難題。我國人均水資源僅為2400學模型如下:3m,占世界平均水平的四分之一,位世界第110位,汽輪機的排汽溫度為:已被聯(lián)合國列為13個貧水國之一。空冷機組作為一種新的節(jié)水途徑,以節(jié)水65%以上的優(yōu)點在一次能源蘊藏豐富,而水資源又非常缺乏的廣大西北地區(qū),具有廣闊的發(fā)展的前途。我國大型空冷機組的運行與發(fā)達國家近60年的歷史相比,僅僅走過了10年的路程。80年代未山西大同的兩臺200MW機組首次引用匈牙利

4、的海勒式間接空冷系統(tǒng),實現(xiàn)了我國大型空冷機組零的圖1直接空冷系統(tǒng)示意圖突破。90年代中期豐鎮(zhèn)、太原熱電廠的200MW國產化海勒、哈蒙系統(tǒng)投入運營,使我國電廠空冷技術Dn#(hn-tn)1的發(fā)展進入了一個新的階段,但畢竟在我國仍屬于tn=#-NTU+ta1(1)FF#vNF#Q#Cp1-e新型機種,設計、運行尚處于初級階段,有待于進一K#F上式中:NTU=)))傳熱單元數(shù)步探索,使之趨于完善,走向成熟。由于空冷機組與FF#vNF#Q#Cp常規(guī)機組的最大區(qū)別在于其冷端系統(tǒng),因此對其冷Dn)))汽輪機排汽量kg/s端系統(tǒng)

5、進行詳細研究,尤其是研究冷端變工況下的ta1,ta2)))空氣進、出口溫度e特性,才能有效地發(fā)現(xiàn)運行、設計中存在的問題,確FF)))換熱器迎風面積m2?？绽錂C組運行、設計達到最佳。本文正是基于此,vNF)))迎面風速m/s針對直接空冷系統(tǒng)冷端參數(shù)變工況進行了詳細研3Q)))空氣密度kg/m究。tn)))凝汽器溫度eGa)))空氣流量kg/s2直接空冷系統(tǒng)變工況的數(shù)學模型3K)))空氣器的傳熱系統(tǒng)W/m#e2F)))空冷器的傳熱面積m眾所周知,冷端系統(tǒng)設計、運行的經濟性高低,收稿日期:1999-09-07;修訂日期:

6、1999-10-25作者簡介:嚴俊杰(1967-),男,湖北松滋人,西安交通大學副教授.#602#熱能動力工程2000年Cp)))空氣定壓比熱kJ/kg#eumax#dH3Re)))雷諾數(shù);Re=2@10

7、汽器的Go=稱為肋面總效率Fo溫度tn,也就是汽輪機的排汽溫度,而凝汽器壓力F2Fm=(F2-Fi)/ln為管壁的對數(shù)平均為:Pn=f(tn)。利用上述計算模型可以得出任意工Fi2況下凝汽器壓力的值。表面積m2Fi,Fo)))換熱器內、外換熱面積m3直接空冷系統(tǒng)參數(shù)的變工況特性D)))換熱管壁厚m空冷器管內為蒸汽凝結,一般為斜放,對傾角為分析前述與凝汽器壓力有關的變量可以得出其U的管內凝結換熱系數(shù)為:231/4影響因素,用如下關系式表述:g#sinU#Q#K#r2Ai=1.13[w/me](3)L#(ts-tw)#

8、LPn=f(Qn,vNF,ta1,Ei,Eo)(6)當蒸汽在管內的流速不大時,蒸汽流與凝結液為了能清楚的表述各影響因素對空冷系統(tǒng)參數(shù)膜表面之間的摩擦力可以忽略,液膜主要在重力作凝汽器壓力的影響規(guī)律,以200MW機組的機械通用下向下呈層流流動,這在本質上與豎壁的膜狀凝風直接空冷系統(tǒng)為例進行研究。汽輪機設計排汽壓結放熱相同,利用努謝爾特(Nusselt)理論解來