直接空冷机组冷端换热单元结构优化分析研究

摘要

目前,在我国富煤缺水的中西部地区投运了许多大容量的直接空冷机组,它们可实现对水资源的节约和循环利用,在我国的“三北地区”具有广阔的应用前景。以直接空冷凝汽器凝结换热机理为基础,在国内外研究成果的基础上,利用FLUENT软件对空冷散热器片进行了数值模拟,分析管型以及长宽比对散热器换热效率的影响,并提出最佳长宽比概念；进一步对直接空冷凝汽器U型翅片椭圆管空气侧的传热与流动进行研究,得出了迎面风速与翅片管换热量的关系以及最佳翅化比；以600MW直接空冷机组为例,建立机组变工况的动态模型,根据计算结果绘制特性曲线,分析汽轮机背压与迎面风速、环境温度以及排汽量之间的关系,对发电厂空冷系统的设计提供参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 应用背景

1.2 空冷机组与湿冷机组的比较

1.3 目前国内外的研究概况

1.4 本文的主要工作

第二章 直接空冷系统简介

2.1 直接空冷机组简介

2.2 直接空冷汽轮机简介

2.2.1 空冷汽轮机结构

2.2.2 汽轮机排汽终参数

2.3 直接空冷单元的结构组成

2.3.1 管束

2.3.2 蒸汽分配管与凝结水收集管

2.3.3 风机

2.3.4 支架

2.4 直接空冷机组的主要参数

2.4.1 初始温差

2.4.2 排汽压力

2.4.3 风温变化

2.4.4 凝结水温度

2.5 我国直接空冷机组存在的问题及分析

2.5.1 冬季冰冻问题

2.5.2 凝结水的含氧量过高

2.5.3 热风再循环

第三章 计算流体力学的发展

3.1 CFD简介

3.1.1 CFD的优势

3.1.2 CFD的发展

3.2 湍流模型

3.2.1 S-A模型

3.2.2 标准k-ε模型

3.3 FLUENT软件简介

3.3.1 FLUENT程序的结构

3.3.2 FLUENT程序的用途

3.3.3 FLUENT基本网格形状

3.3.4 FLUENT程序求解问题的步骤

3.3.5 FLUENT求解方法的选择

3.4 用户自定义函数(UDF)

3.4.1 自定义函数简介

3.4.2 自定义函数的功能

第四章 直接空冷凝汽器不同管型散热管换热特性研究

4.1 空冷散热器特性及其性能参

4.1.1 翅片管特性数

4.1.2 翅片管性能参数

4.2 翅片管传热理论

4.3 数值模拟细节

4.4 基管换热特性分析

4.4.1 基管几何模型

4.4.2 计算结果与分析

4.5 椭圆管换热特性研究

4.5.1 翅片管几何模型

4.5.2 计算结果与分析

4.6 本章小结

第五章 直接空冷凝汽器U型翅片单排椭圆管换热特性研究

5.1 直接空冷凝汽器翅片管特性

5.1.1 空冷翅片管的发展

5.1.2 直接空冷单排管的特点

5.2 几何模型的建立

5.3 湍流模型的选择

5.4 边界设定

5.5 场协同理论

5.6 计算结果及分析

5.6.1 空气速度场和温度场分布

5.6.2 翅片管换热量与迎面风速的关系

5.6.3 翅片管换热量与翅化比的关系

5.6.4 翅片管换热量与翅片高度的关系

5.7 本章小结

第六章 600MW直接空冷机组变工况特性研究

6.1 直接空冷凝汽器特性

6.1.1 设计参数

6.1.2 空冷汽轮机排汽参数

6.1.3 直接空冷散热器结构

6.2 直接空冷凝汽器数学建模

6.2.1 空冷翅片管束的散热

6.2.2 空冷散热器的总热阻

6.2.3 空冷机组变工况计算

6.3 直接空冷机组变工况特性研究

6.3.1 汽轮机背压随排汽量的变化

6.3.2 汽轮机背压随环境温度的变化

6.3.3 汽轮机背压随迎面风速的变化

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况