喷雾蒸发冷却器的汽化长度研究

摘要

燃气轮机的热力性能受大气温度影响很大，采用进气冷却技术对降低燃气轮机进气温度，提高机组出力，降低燃料消耗量都有很重要的意义。喷雾蒸发冷却方式是燃气轮机进气冷却的一种方式。是一种投资较少、运行费用低、运行维护方便的进气冷却技术。 本文通过研究喷雾蒸发冷却的原理，理论计算喷雾蒸发冷却进气后的温度，得出进气空气的状态对蒸发冷却效果的影响因素，进一步计算了最佳喷水量与进气空气状态的影响。在气相的计算上采用雷诺平均N-S方程加标准κ-ε湍流模型，对液滴相的计算采用离散相模型，并进行相间耦合计算，通过数值模拟对轮南燃气轮机电站MARS-100燃气轮机组上的喷雾蒸发冷却器的内部气．液两相流进行模拟，验证理论计算的结果，并用同样的方法对液滴的汽化长度进行数值模拟，给改造喷雾蒸发冷却器、提高其效果提供理论依据。

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第1章绪论

1.1课题的背景

1.2燃气轮机进气冷却装置在国内外的应用概况

1.3雾化式蒸发冷却方式

1.4汽化长度及气液两相流的数值模拟

1.5本文的主要研究工作

第2章喷雾蒸发冷却过程的热力学分析

2.1喷雾蒸发冷却系统

2.2进气喷雾蒸发冷却过程的温度分析

2.2.1理论推导

2.2.2计算实例

2.3喷水量的选择

第3章蒸发冷却器的数学模型及求解方法

3.1物理模型

3.2气相流场计算

3.2.1湍流基本方程

3.2.2标准k-ε模型

3.2.3方程组的离散

3.2.4离散化方程组的求解

3.3 DPM模型

3.3.1液滴的运动方程

3.3.2能量方程

3.4离散相与连续相间的耦合

3.5边界条件

第4章数值模拟的结果及分析

4.4气相流场的数值模拟结果

4.5喷水后流场的数值模拟结果

4.5.1设计工况

4.5.2模拟结果比较与分析

4.6液滴汽化长度的模拟结果

结论

致谢

参考文献