火电厂直接空冷凝汽器传热性能实验研究

直接空冷凝汽器的传热性能是火电厂空冷机组优化运行和设计的重要依据.针对实际运行的某典型600 MW直接空冷机组的冷端系统,利用红外热像仪测量了不同空冷凝汽器翅片管束表面的温度分布,并与热电偶测量的温度进行比较分析.发现,受管内蒸汽流向和凝汽器冷却三角内空气流场的综合影响,顺流和逆流凝汽器的壁面温度都表现出从上至下逐渐上升的趋势,为进一步预测凝汽器空气侧流场特性和进行空气侧的传热强化提供了参考;通过实验研究,获得了机组空冷凝汽器单元空气侧传热系数关联式.本文的结果对变工况条件下空冷机组的优化运行以及空冷凝汽器设计的改进具有指导意义.     

风机群分区调节对空冷岛传热特性的影响

空冷系统轴流风机群分区调节,可削弱环境风的不利影响,改善空冷岛的运行特性。以典型2×300 MW空冷电站为例,对风机群分区调节前后空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟,获得了不同气温、风速、风向下冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷岛迎面风速、进口空气温度以及机组背压的变化规律。结果表明:通过增加整个空冷岛外围空冷单元轴流风机群的安装角,可提高不同气象条件下的空冷岛迎面风速,降低空冷岛进口空气温度,减小机组运行背压。轴流风机群分区调节方案,可为空冷岛安全高效运行提供参考。     

一种空冷单元空气导流装置流动传热特性

通过对空冷单元冷却空气进行合理导流,可改善空冷凝汽器的传热性能。针对600MW机组空冷凝汽器典型结构,设计了一种空冷单元空气导流装置,建立了空冷单元内冷却空气流动传热过程的物理数学模型。通过CFD模拟,获得了不同环境因素影响下加装空气导流装置后空冷单元内流动传热特性的变化规律。结果表明:在空冷单元内安装导流装置能提高空气流场的均匀性,降低管束表面局部高温区的温度,为空冷单元的优化设计提供一定依据。     

环境风影响下的空冷岛运行特性

揭示环境风作用下空冷岛冷却空气流量和热风回流率的变化规律对于空冷岛安全高效运行具有重要意义.以某6×1000 MW直接空冷电站为例,对环境风影响下的空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟,获得了不同风速、风向下冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷岛的迎面风速以及热风回流率.结果表明:环境风速越高,空冷岛迎面风速越小;回流率则先随环境风速增加而增加,后随风速增加而降低.当空冷岛位于锅炉房等建筑物下游时,迎面风速最小,热风回流率最高.     

内部导流对空冷单元流动传热特性的影响

通过改变空冷单元内冷却空气流场温度场,可提高空冷凝汽器的传热性能.针对600 MW直接空冷机组空冷凝汽器的典型结构,建立了内部安装空气导流装置的空冷单元冷却空气流动传热过程的物理数学模型.通过CFD模拟获得了冷却空气流场和温度场,分析了不同环境因素影响下加装空气导流装置后空冷单元内空气流动传热特性的变化规律.结果表明:在空冷单元内安装导流装置能提高冷却空气流场的均匀性,降低冷却空气温度,改善空冷凝汽器的运行特性.     

复间冷机组高温时段汽轮机排汽真空优化管理

本文基于复合制冷循环间接空冷(复间冷)系统的结构组成和传热过程,定性分析了环境气温对干、湿冷机组排汽真空影响机理的异同,确定了复间冷机组汽轮机排汽真空的影响因素,建立复间冷机组高温时段变工况特性下排汽真空计算模型,并以最佳真空为目标,给出运行工况复间冷机组高温时段最佳真空的计算方法。以600 MW虚拟复间冷机组参数为基准,通过分析计算,揭示了复间冷机组高温时段最佳真空变化规律以及压缩机的相应运行特性,所得结果可为高温时段复间冷系统设计和运行优化提供可靠理论依据。     

太阳能辅助空冷机组互补发电系统热性能研究

以槽式太阳能辅助600 MW直接空冷燃煤机组互补发电系统为研究对象,依据机组装机容量选择与其匹配的集热场面积,建立互补发电系统模型,对THA工况与75%THA工况时功率增大运行模式下取代第3级高加和取代2、3级高加这两种取代方式进行热性能计算分析。在此基础上,为进一步分析气象因素对互补发电系统热性能的影响,以THA工况功率增大运行模式下取代第3级高加抽汽为例研究,结果表明:DNI越大、风速越高、环境温度越低,互补发电系统的热力性能越好。     

风场影响下直接空冷系统热风回流率的空间分布特性

环境风场影响下,电站直接空冷系统热风回流加剧,传热性能恶化。掌握风场作用下直接空冷系统热风回流率的空间分布特性,可为空冷系统的设计和运行提供理论依据。以典型2×600 MW直接空冷电站为例,通过数值模拟获得了冷却空气流场和温度场,分别计算了空冷岛和各个空冷单元的热风回流率。计算结果表明,随环境风速增加,空冷岛热风回流率升高,并随风向发生显著变化,炉后来风时空冷岛热风回流最为严重。空冷单元热风回流率呈现空间分布特性,风场不同区域空冷单元热风回流存在显著差异,处于风场上游空冷单元通常具有更大的热风回流率。     

超临界CO_2横掠管束对流换热数值模拟

随着第四代核能系统的研发,使用高效、安全、经济的超临界二氧化碳作为冷却剂或二回路能量转换工质的反应堆成为研究热点。管壳式换热器具有制造维护简单、流动压降小的特点,在超临界二氧化碳对流换热中具有一定的应用前景。本文使用数值模拟方法研究了超临界二氧化碳横掠管束对流换热特性。结果表明:超临界二氧化碳横掠管束是周期性流动,拟临界区的超临界二氧化碳横掠管束流动换热不同于远离拟临界点的超临界区。Zukauskas关联式适用于远离拟临界点的超临界区对流换热Nu计算,不适用于拟临界区Nu计算。本文对Zukauskas关联式在拟临界区进行了修正,修正后的公式适用于7.5 MPa下主流温度300～310 K的拟临界区Nu计算,最大误差为21.40%。     

迎面风速和喷淋密度对蒸发式冷凝机组的影响

迎面风速和喷淋密度会影响蒸发式冷凝器的传热传质效率。本文搭建了R404A制冷系统实验台,测试了不同的迎面风速和喷淋密度下系统的冷凝压力、制冷量和能效比,并对数据进行了分析。结果表明:对于蒸发式冷凝器制冷机组,喷淋密度的控制较迎面风速更为重要;机组存在最佳迎面风速(3.1～3.3 m·s-1),在迎面风速增加到最佳值之前,风速每增加1 m·s~(-1),EER增加0.3～0.37,当迎面风速超过最佳值后,管外水膜将遭到破坏,蒸发式冷凝器的换热性能趋于稳定,因此冷凝压力和制冷量趋于稳定;最佳喷淋密度为0.057 kg·m~(-1)·s~(-1),在喷淋密度增加到最佳值之前,喷淋密度每增加0.01 kg·m~(-1).s~(-1),EER增加0.27～0.31,当喷淋密度超过最佳值后,管外水膜变厚,水膜热阻增加,蒸发式冷凝器的换热性能减弱,因此冷凝压力升高明显,制冷量下降明显。     

海勒式间接空冷系统变工况特性理论研究

本文提出了海勒式间接空冷系统凝汽器压力变工况计算的数学模型,分析了海勒式间接空冷系统运行性能的影响因素,通过实例计算得出了各因素对凝汽压力的影响规律,为提高海勒式间接空冷系统的性能提供理论依据。     

结霜工况风量对风冷热泵性能影响的研究

针对一台名义制冷量为50kW的风冷热泵冷热水机组,实验研究了迎面空气流量变化对机组结霜工况性能的影响。实验结果表明,结霜条件下,迎面空气流量降低促使机组工作性能大幅降低;迎面空气流量的变化对V型换热器表面霜层分布没有影响。空气流量的降低只是造成换热器表面结霜量的增多,适当提高风机转速具有抑制结霜、有效提高机组运行性能的作用;来流风速的不均匀分布对结霜以及霜层的分布有重要影响。     

单元长宽比对直接空冷系统运行特性的影响

A型空冷单元水平投影面矩形的长宽比,除了决定空冷岛占地面积,还会影响不同环境气象条件下空冷系统的运行特性。以某2×660 MW空冷电站直接空冷系统为例,通过数值模拟获得了不同空冷单元长宽比时,空冷系统冷却空气流场、温度场,计算得到了空冷岛冷却空气流量的变化规律。结果表明;适当缩短迎风面方向空冷单元的长度,可以削弱环境风的不利影响,改善空冷系统的流动传热特性。     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

以R22为冷却介质的机载闭式喷雾冷却传热性能关联式研究

以机载应用为研究背景,搭建了使用R22的闭式喷雾冷却实验系统,考察了加热表面在介质沸腾状态和临界失效状态的传热性能,为机载高热流密度武器热管理系统的设计提供参考。定义了表征液滴撞击、液膜流动、蒸发换热和沸腾换热的无量纲数,分别为雷诺数Re、韦伯数We、雅可比数Ja和无量纲温度ε,并给出了适用于沸腾换热和临界后失效状态的传热性能关联式,关联式结构简单,实验值与拟合值的相对误差均在±15%以内,满足航空工程设计计算要求。拟合过程中分析了各无量纲数对关联式精度的影响,得出在沸腾换热阶段,韦伯数We的影响不可忽略;雅可比数Ja较之无量纲温度ε更适合用来反映沸腾换热阶段流体和表面的温度变化;在过临界失效阶段主要影响传热性能的是韦伯数We。     

波纹板式空冷器阻力与传热特性实验研究

在可改变风量和热水流量的实验条件下,对波纹板式空冷器的阻力与传热特性进行实验研究。得到了空气侧的阻力降关联式以及两侧的对流换热系数关联式,其适用于热水雷诺数在2000-8000之间、空气雷诺数在2000-10000之间。在相同工况下,比较了波纹板式、光管式和翅片管式空冷器的性能指标,结果表明:迎面风速在2.45-4.1 m/s之间,波纹板式空冷器传热系数达到100-160 W/m2/℃;约比光管式提高70%,但只有以管束外表面为基准的翅片管式传热系数的六分之一;板式空冷器单位体积换热量约是翅片管式空冷器的1.5倍,是光管式的15倍;板式空冷器单位功耗换热量约是光管式空冷器的5.5倍,而翅片管式空冷器与光管式空冷器则相差不大。     

环境参数对翅片管换热器表面结霜特性影响的实验研究

为了解决空气源热泵蒸发器在低温工况下的结霜问题,利用焓差法空调性能实验室搭建翅片管换热器结霜动态特性测试试验台,单独对翅片管换热器进行霜层生长特性影响研究,获得了翅片管换热器表面霜层厚度、结霜量及制冷剂制热能力等参数在不同迎面风速、空气温度及相对湿度情况下的变化规律。为延缓空气源热泵机组结霜、延长机组在低温工况下稳定运行时间提供了依据。     

融合数据与机理的燃煤发电机组协调系统建模

为掌握灵活运行条件下燃煤发电机组动态特性,通过融合传统机理建模与数据建模方法,建立了亚临界机组协调系统模型.模型基础构架通过机理分析构建,针对宽负荷下机理模型中部分环节非线性程度高、建模难度大,采用极限学习机进行辅助建模.以某660 MW亚临界机组为例,利用稳态运行数据数据训练获得了基于极限学习机的燃料系数、汽轮机系数...     

壁面静止水滴冻结过程形状变化

低温表面上的液滴冻结时会形成具有尖顶的形状。针对这一现象开展了理论与实验研究,建立了新的动态曲形相界面模型用来模拟水滴冻结过程中的形状变化。模型考虑重力和成核再辉效应的影响,将冻结过程中的冰水相界面近似为球冠形曲面,并在三相点处引入动态生长角和直角关系。对壁面上20μL静止水滴进行了冻结实验,记录水滴三相点高度的演化过程,以此拟合得到了其随时间变化的关联式,基于该关联式求解理论模型,得到了水滴最终冻结形状。模拟结果与实验结果在水滴初始轮廓、成核再辉轮廓和最终冻结轮廓以及冻结时间上均吻合良好。曲面模型的计算结果表明,固液相界面上不同位置处的冻结速率不同;随着相界面向上推移,冻结速率逐渐减小。     

开孔矩形翅片椭圆管流动与换热特性的数值研究

对电站直接空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管建立三维物理数学模型,对空气侧流动和传热性能进行数值研究．分析了不同迎面风速下翅片上无扰流孔和开有扰流孔两种情况下矩形翅片表面的局部表面传热系数分布规律,发现椭圆基管后存在的尾流区使得翅片的强化换热作用减弱。比较了扰流孔的尺寸、数目和位置对管外空气侧流动与换热的影响,结果表明:扰流孔尺寸对流动与换热存在明显影响,而扰流孔数目和位置的影响相对比较小．