冬季自然通风条件下蛇形翅片扁平管的换热特性研究

摘要

我国北方冬季气候恶劣，有些地区环境温度极低，这就对当地的直接空冷机组凝汽器的安全性是一个非常大的考验，如何在寒冷的冬季保证机组的安全运行是电力生产的重中之重。采用蛇形翅片扁平管的直接空冷凝汽器虽然由于其良好的换热性能使其在北方地区得到广泛的应用，所以研究蛇形翅片扁平管在冬季自然通风条件下的对流换热特性，可以为直接空冷机组运行的安全性和经济性提供依据和指导。
　　本文首先建立了单排管结构翅片管外空气侧流动与换热的模型，利用FLUENT流体计算软件对管外空气的流场进行仿真模拟，分析了不同环境下管外空气换热情况，得到换热系数和流动阻力随环境温度及壁面温度的变化规律。结果表明，在小风速自然通风条件下，蛇形翅片扁平管的换热系数和空气流经翅片间隙时的流动阻力仅受迎面风速的影响，与翅片管壁面温度和环境温度无关，迎面风速越大，换热系数和流动阻力越大。
　　然后对自然通风条件下的空冷凝汽器翅片管管内的蒸汽凝结特性进行了研究，建立了管内蒸汽凝结和冻结的数学模型，以某330MW电厂的冬季运行参数为例，对蒸汽冻结模型进行了简单计算，得到了不同环境温度和迎面风速下的蒸汽凝结特性曲线，观察曲线发现随着迎面风速的增大，凝结长度的减小趋势逐渐趋于平缓，迎面风速越大，凝结距离受风速增大的影响越小。蒸汽在凝汽器管道内的冻结位置随着机组负荷的增加而增大，机组负荷越小管内蒸汽量越少，蒸汽在管内就越容易冻结。环境温度越低，蒸汽冻结位置随机组负荷的变化率越小。
　　最后通过计算得出了不同环境温度和迎面风速下的机组最小防冻流量，为北方直接空冷电厂强化传热、冬季防冻等方面的深入工作提供了参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 翅片管换热特性的国内外研究现状

1．2．1 翅片管管外空气侧换热特性研究

1．2．2 翅片管管内蒸汽侧换热特性研究

1．3 本论文研究的主要内容

第2章 翅片管换热特性数值计算基本理论

2．1 直接空冷凝汽器简单介绍

2．2 计算流体力学CFD软件简介

2．2．1 CFD软件的发展与应用

2．2．2 FLUENT的发展与应用

2．3 几种应用较广泛的凝结对流换热系数关联式

2．4 本章小结

第3章 自然通风条件下空冷凝汽器翅片管空气侧的数值模拟

3．1 引言

3．2 蛇形翅片扁平管空气侧的数值模拟

3．2．1 蛇形翅片扁平管的模型建立

3．2．2 数值模拟边界条件的确定

3．3 自然通风换热空气侧换热特性分析

3．3．1 迎面风速对空气侧对流换热的影响

3．3．2 壁面温度对空气侧对流换热的影响

3．3．3 环境温度对空气侧对流换热的影响

3．4 翅片管管外空气侧流场分析

3．4．1 翅片管管外空气侧温度场

3．4．2 翅片管管外空气侧速度场

3．5 本章小结

第4章 自然通风条件下空冷凝汽器翅片管管内对流换热特性研究

4．1 翅片管管内对流换热数学模型的建立

4．2 数值计算结果与分析

4．2．1 管内蒸汽冷凝段长度的研究

4．2．2 管内凝结水的结冰位置分析

4．2．3 不同机组负荷下的管内蒸汽凝结特性

4．3 直接空冷凝汽器最小防冻流量

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 未来工作的展望

参考文献

致谢