船舶动力系统汽水管网热力水力特性研究及优化设计

摘要

汽水管路是船舶动力系统中连接锅炉、汽轮机、涡轮增压机组和冷凝器、给水发电机组等设备的桥梁和纽带，在系统运行过程中，汽水管路的水力热力特性影响着系统设备的工作特性。一方面，不合理的管路布置会导致管路的流量分配不均匀，使得设备前的供汽或供水流量过小、过大或不稳，影响设备的正常运行，导致设备无法提供常规动力。另一方面，凝-给水管路系统是保证船舶动力系统中冷凝器、除氧器、凝水-给水机组及锅炉正常运行的重要部分，在系统运行时应避免泵前的压力值过低，达不到水的饱和压力，造成水发生相变，甚至导致泵的汽蚀。
　　本文以船舶动力系统中的主辅过热蒸汽系统及凝-给水系统为研究对象，采用仿真计算软件的稳态计算模型，首先，对主辅过热蒸汽系统进行水力热力计算，对凝-给水系统进行水力计算，获得不同工况条件下各个设备前的参数值（流量分配、温度以及压力），比较参数值与设计值之间的偏差，对管网布置的合理性进行校核。针对管网中流量分配不均的情况，采用加设节流孔板的方式对管路的流量加以调节，使流量分配值符合设备所需的设计流量值，实现管网在各个工况下的流量分配及压力要求；其次，对凝-给水管网进行变工况水力特性校核，主要考察泵前后的压力值是否达到水的饱和压力，避免汽蚀现象的发生。
　　水力热力计算结果表明：主辅过热蒸汽管网分配至汽轮发电机组及涡轮增压机组管路的流量值偏大，而去往主汽轮机管路的流量分配偏小，通过在汽轮发电机组及涡轮增压机组管路前加设节流孔板的方式，调节流量分配。优化后的管网流量分配值的最大偏差为9.26％，其余情况下的流量分配值偏差均在5%以下，且设备前的入口参数与设计值一致，说明优化后的管网布置合理。凝-给水管网中，凝结泵前的压力值在5个工况均达到各个工况下水的饱和压力，保证凝水管网运行时，水不会发生相变，且凝结泵以及凝结泵前的管道及阀门不会发生汽蚀、损坏等现象，说明管网的布置合理。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 汽水管网的研究现状

1.3 课题的研究意义及主要内容

第2章 流体力学的理论基础及模型验证

2.1 热流体仿真软件Flowmaster简介

2.2 稳态计算模型

2.3 模型验证

2.4 本章小结

第3章 主辅过热蒸汽系统流量分配特性校核与优化

3.1 主辅过热蒸汽系统仿真模型建立与边界条件设置

3.2 主辅过热蒸汽系统管网优化

3.3 主辅过热蒸汽系统变工况下流量分配特性分析

3.4 不同工况下各个设备前参数的性能曲线分析

3.5 本章小结

第4章 凝-给水系统水力特性校核

4.1 凝水系统管网仿真模型建立与边界条件设置

4.2 凝水系统水力特性计算结果

4.3主冷凝器水位改变时的凝水系统计算结果

4.4 给水系统管网仿真模型建立与边界条件设置

4.5 给水系统水力特性计算结果

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢