凝汽器總體傳熱系數(shù)計(jì)算模型

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1、第25卷第12期電力科學(xué)與工程Vo1．25．NO．12Dec一2009372009年l2月ElectricPowerScienceandEngineering凝汽器總體傳熱系數(shù)計(jì)算模型張偉，楊文正，侯偉軍(華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，河北保定071003)摘要：從分析影響凝汽器總體傳熱系數(shù)的因素開始，介紹了常用的3種傳熱系數(shù)的計(jì)算模型。通過(guò)實(shí)際的工程計(jì)算，分析了3種方法在計(jì)算中的應(yīng)用條件和優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：凝汽器；傳熱系數(shù)；計(jì)算中圖分類號(hào)：TK264．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A總傳熱系數(shù)為：0引言1^一=凝汽系統(tǒng)作為汽輪發(fā)電機(jī)組重要組成部

2、分，在電站熱力循環(huán)中具有十分重要的作用，其工作性能2影響傳熱系數(shù)的因素直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性。凝汽系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行越來(lái)越受到人們的重視。2．1凝汽器水側(cè)污垢的影響凝汽器總體傳熱系數(shù)的計(jì)算，在凝汽器的設(shè)計(jì)、熱由于冷卻水(開式或閉式的)直接與外界環(huán)境經(jīng)濟(jì)性分析、變工況特性分析、故障診斷等方面有接觸，故水質(zhì)較差。雜質(zhì)在管道內(nèi)壁上不斷聚集而非常重要的作用。由于各種因素的影響，人們很難結(jié)垢、結(jié)污，阻礙了水與管壁的直接接觸，增加了精確計(jì)算出其總體傳熱系數(shù)，目前工程應(yīng)用上主要導(dǎo)熱熱阻。該熱阻可以表示為：是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式的方法來(lái)

3、計(jì)算。本文通過(guò)實(shí)際計(jì)R=h算，比較了常用的幾種計(jì)算模型。式中為污垢的導(dǎo)熱系數(shù)；為污垢層厚度；，為管1凝汽器總傳熱系數(shù)道的長(zhǎng)度。可以看出，隨著的增大，熱阻也將增大，對(duì)凝汽器傳熱熱阻由相互串聯(lián)的熱阻構(gòu)成，傳熱傳熱影響較大，會(huì)明顯降低傳熱系數(shù)?？偀嶙琛剖莻鳠嵯禂?shù)的倒數(shù)，即：2．2汽側(cè)凝結(jié)液膜厚度的影響∑=常規(guī)電廠表面式凝汽器的凝結(jié)換熱一般按膜狀凝結(jié)設(shè)計(jì)。蒸汽遇到溫度較低的管壁放出汽化潛熱以管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱總熱阻∑。為：而凝結(jié)成水，凝結(jié)水不會(huì)立即離開壁面而是吸附在換熱管表面上形成一層水膜，后到來(lái)的蒸汽與管壁∑。=去魯+嗇魯++的換熱

4、必須首先與水膜換熱，然后經(jīng)過(guò)水膜的熱傳式中do，el,分別為管外徑和管內(nèi)徑；。，優(yōu)分別為管導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)，所以，傳熱過(guò)程中又額外增加了水膜外和管內(nèi)放熱系數(shù)；ro，ri分別為管外和管內(nèi)污垢熱的導(dǎo)熱熱阻，使傳熱系數(shù)下降，傳熱效率降低。這陽(yáng)．：為管材的導(dǎo)熱系數(shù)。部分熱阻可以近似表示為：收稿日期：2009—09—26．作者簡(jiǎn)介：張偉(1981一)，男，華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院碩士研究生38電力科學(xué)與工程2009矩lndo+2~=一當(dāng)音>0·6時(shí)，0-6,8式中，分別為水膜的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度。3．2美國(guó)熱交換協(xié)會(huì)HEI方法顯然，水膜越厚，對(duì)

5、傳熱的影響越大。凝汽器管材總體傳熱系數(shù)研0用美國(guó)熱交換協(xié)2．3管子排列的影響會(huì)HEI計(jì)算方法可表示為：蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，各排管子的凝結(jié)情K=838tB況和管子的排列方式有關(guān)。在管子的各種排列方式=c1√v下，由于上排管凝結(jié)液的下落，下面各排管的液膜厚度逐漸增加，導(dǎo)致其傳熱系數(shù)逐漸減小。式中C。為計(jì)算系數(shù)。2．4蒸汽中空氣含量的影響3．3BEAMA公式實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，凝汽器中不可避免地存在一英國(guó)凝汽器總平均傳熱系數(shù)的計(jì)算是根據(jù)英國(guó)部分空氣?？諝獾膩?lái)源有兩方面，一方面是由蒸汽電氣機(jī)械制造協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。這種計(jì)算方法和直接帶入的

6、，另，‘方面是通過(guò)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密處漏HEI相似，由下式計(jì)算：入的。在壁面處，由于蒸汽凝結(jié)，靠近壁面處K=8sBm蒸汽的分壓力將減少，并且越近壁面處減小得越多。根據(jù)道爾頓定律，壁面各處混合物的總壓力是式中‰為凝汽器管在清潔情況下，冷卻水入口溫度不變的，則越靠近壁面處空氣分壓力越大。所以靠21℃時(shí)的基本平均傳熱系數(shù)。近壁面處空氣的濃度比較大，形成一層空氣膜，這相當(dāng)于增加了熱阻，使傳熱系數(shù)下降。4計(jì)算實(shí)例比較分析3凝汽器管材總體傳熱系數(shù)的計(jì)算方法4．1不同冷卻水進(jìn)口溫度時(shí)的比較選用024x1的鋁黃銅管HAL77—2A，冷凝管3．1全蘇熱

7、工研究所實(shí)驗(yàn)分析方法內(nèi)水速為1．5m／s時(shí)的計(jì)算結(jié)果圖1。從圖1中可以看出，隨著冷卻水進(jìn)口溫度的升K=4070flflwfl,flzfl,高，凝汽器總體傳熱系數(shù)得到加強(qiáng)，近似直線上升趨勢(shì)。這是因?yàn)槔鋮s水進(jìn)口溫度升高總是使出口溫锨_()度變高；另使銅管內(nèi)壁的附面層厚度變薄，對(duì)傳熱有利。從三種不同方法的計(jì)算結(jié)果看，隨著冷卻水一(35)進(jìn)口溫度的逐漸升高，全蘇公式比其他兩種方法先趨于平緩。這說(shuō)明全蘇公式比較切合實(shí)際，因?yàn)椋?魯(一tw1]冷卻水達(dá)到一定的溫度后，對(duì)總體傳熱的影響減小。在不同的流速范圍內(nèi)HEI，BEAMA公式與b=0．52

8、—0．0072全蘇公式的接近程度不同。式中為考慮冷卻表面清潔狀況和冷凝管材料及壁后的系數(shù)；為冷卻表面清潔系數(shù)，與冷卻方式和，水質(zhì)有關(guān)；為管材修正系數(shù)；Vw為冷卻水在冷凝g管內(nèi)的流速；為系數(shù)；z為冷卻水的流程數(shù)；為丫每冷凝管內(nèi)徑；為蒸汽負(fù)荷率；，，，