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空气凝汽器模拟用空冷单元数值模型的建立

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［ 摘
要］ 空气凝 汽 器 由模 块化 的 空冷单 元组 成 。建 立 了某 １ ５Ｍｗ 机 组 直接 空冷 岛空冷单 元 流 ３ 动和 传 热数值 模 型 ， 用 计算传 热 学 （ Ｉ 软件 Ｆ ＵＥＮＴ， 不 同环 境 风 下 空 冷 单 利 ＮＨ＇） 、 Ｌ 对 元进 行数 值模 拟 。经 对直接 空冷单 元 外部 空气 的速度 场 、 温度 场 的模 拟 、 分析 和研 究表
ａ ｄ ｈｅ ｔｔ ａ ｆ ｒ ｍｏ ｌｏ ｎ ａｒ ｃ ｏｌｄ ｅ ｅ ｅ ｅ ｏ ｉ ｕｌｔｏ ｆ ＡＣＣ ｓａ ｏ ３５ Ｗ ｎｉ ｎ ａ ｒ ｎｓ ｅ ｄｅ ｆ ａ ｉ ｏ ｅ ｌｍ ｎｔ ｕｓ ｄ ｆ ｒ ｓｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｉｌ ｎｄ ｆ ｒ １ Ｍ ｕ ｔ
４ —１ ［ 中图分 类号 ］ Ｔ Ｋ ２６ ．１
［ 献标 识码 ］ 文
Ａ １ ２ — ３ ６ ２ ０） ６ — ０ ２１～ ０ ００ ３ ４（ Ｏ１ ０ ０ ３
［ 章 编 号］ 文
Ｉ Ｏ 编 号］ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ２—３ ６ ． ０ ０ ０ ． ２ Ｄ ｌ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ｎ １ ０ ３ ４２ １．６０ １ ＥＳ ＴＡＢＬＩ ＨＭ ＥＮＴ Ｓ ｏＦ Ｒ ＡＩ ＣｏｏＬＥＤ ＥＬＥＭ ＥＮＴ ｏＤＥＬ ＥＤ Ｍ ＵＳ Ｆｏ Ｒ Ｉ ＵＬＡＴＩ ＳＭ ｏＮ ｏＦ Ｒ ＡＩ ＣｏｏＬＥＤ ＣｏＮＤＥＮＳ ＥＲ
３ Ｓｉｈ ａ ｂ ｃ ｏ Ｉ ｄｕ ｔ ｙ Ｃｏ Ｌｔ Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ６， ｉ ｈ ａ ｏ ｉ ｃ ， ． ｃ ｕ ｎ Ｔｏ ａ ｃ ｎ ｓ ｒ ｄ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｐｒ ｖ ｎ ｅ ＰＲＣ
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空 气 凝 汽 器
模 拟 用 空 － 元 数 值 模 型 的 建 立 ｎ 一 ，
石 磊 石 诚 李 育 蕾 ， ，
１ 北京 交通 大 学土木 建 筑工程 学 院 ， 京 １ ０ ４ ． 北 ００ ４ ２ 中国电 力工程顾 问集 团公 司 ， 京 １ ０ １ ． 北 ００ １ ３ 四川 烟草 工业 有 限责任 公 司 ， 川 成都 ６ ０ ６ ． 四 １０ ６
ＳＨ ＩＬｅ ， ｉ ＳＨＩ Ｃｈ ｎ ， ｌ ｉ ｅ ｇ ＬＩ Ｙｕ ｅ。
１ Ｃｏｌｇ ｆＣ ｖｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｂ ｉｎ ｉｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ ， ｅ ｉｇ １ ０ ４ ， Ｒ ． ｌ ｅｏ ｉｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｅ ｉｇＪａ ｔｎ ｉｅｓｔ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｐ Ｃ ｅ ｎ ｊ ｙ ｊ ２ Ｃｈｎ ｅ ｔ ｃＰ ｗｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ｎ ｕ ｔ ｇＧｒ ｕ ， ｏ ｐ ｒ ｔ ｎ Ｂ ｉ ｎ ０ ０ １ Ｐ ． ｉａＥｌ ｒ ｏ ｒＥ ｇｎ ｅ ｉ ｏ ｓ ｌ ｎ ｏ ｐＣ ｒ ｏ ａ ｉ ， ｅ ｉ ｇ １ ０ １ ， ＲＣ ｃｉ ｎ ｉ ｏ ｊ
基 础 研
热 能
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明 ， 机 风量 为 ３ ０ ０ｍ。ｓ 空冷单 元散 热 量为 １ ． 风 ７ ． ／ ， ３ ８Ｍｗ ， 当模 拟风 量低 于设计 风 量 即 ７ ５ 时 ， ．７ 模拟 散 热量 高 于设计 值 ２ ７ ％。 ．６
［ 关 键 词 ］ 空 气凝 汽器 ； 空冷 单元 ； 数值 模拟 ； 流动 ； 传热 ； 热量 散
Ｓ ｔ ａ ａ ｉ ｇ ｈｅ ｔｆ ｏ ｔ ｉ ｏ ｌ ｄ ｅｅ ｅ Ｓ１ ８ Ｗ 。．ｅ ｉ ｈｅｃ ｓ ｆｓｍｕｌ ｔ ｄ ａｒ ｆｏｗ ａｔ ， ｈｅ ｒ ｄｉｔｎ ａ ｒ ｍ ｈｅａ ｒｃ ｏ ｅ ｌｍ ｎｔｉ ３． ０ Ｍ ｉ ．ｎ ｔ ａ ｅｏ ｉ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｅ ｂ ｉ ｏ ｒ ｔ ａ ｈａ ｆｄｅ ｉ ｎｅ ａ ｕ ．５ ， ｈ ｉ ｅｎｇ ｌ ｗｅ ｈ ｎ ｔ ｔｏ ｓ ｇ ｄ ｖ ｌ ｅ ｂｙ ５ ７ ｔ ｅ ｓｍｕｌ ｔ ｄ ａ ｒｆｏ ｒ ｔ ｓ ｓ ｉｌｈｉ ｒ ｔ ｎ ｔ ａ ａ ｅ ｉ ｌ ｗ ａ ｅ ｉ ｔｌ ｇｈｅ ｈａ ｈ ｔ ｏｆｄ ｓｇｎ ｄ ｖ ｌ ｅ ｂ ７ ． ｅ ｉ ｅ ａ ｕ ｖ ２． ６ Ｋｅ ｒ ｓ： ｉ ｏ ｅ ｏ ｅ ｅ ； ｉ ｏ ｅ ｌ ｍｅ ｔ； ｙ ｗｏ ｄ ａ ｒ ｃ ｏｌｄ ｃ ｎｄ ｎｓ ｒ ａ ｒｃ ｏｌｄ ｅ ｅ ｎ ｎｕｍｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ； ｐｔｍ ｉａ ｉ ｅ ｉ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｏ ｉ ｚ ｔｏｎ ｄ ｓｇｎ

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空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法[发明专利]

空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法[发明专利]

专利名称：空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法
专利类型：发明专利
发明人：曹兴,刘磊,赵金峰,豆中州,杨杉,段希庆,金英爱,江彦,王行,姚莹莹
申请号：CN201710880655.6
申请日：20170926
公开号：CN107704674A
公开日：
20180216
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法属于换热器仿真模拟技术领域，包括如下步骤：建立空冷凝汽器管束三维模型并在三维模型内部划分网格；建立所述空冷凝汽器管束内部的三维空间内水蒸气冷凝换热过程方程并进行求解；对空冷凝汽器管束内水蒸气冷凝过程进行仿真，获得空冷凝汽器管束内水蒸气冷凝过程的仿真模型，手动输入相应数值，获得任一时刻，空冷凝汽器管束中水蒸汽的体积分数的分布值。

本发明直接分析了空冷凝汽器内部的水蒸气冷凝过程，直接反应出管束内部水蒸气体积分数的变化。

其运行状况不受各种环境因素的影响，给空冷凝汽器的真实构建安装提供了有力的参考依据，意义重大。

申请人：吉林省电力科学研究院有限公司,国网吉林省电力有限公司电力科学研究院,国家电网公司,吉林大学,国网吉林节能服务有限公司
地址：130000 吉林省长春市高新区前进大街2000号
国籍：CN
代理机构：长春市吉利专利事务所
代理人：李晓莉
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直接空冷机组空冷单元数值计算模型的建立

直接空冷机组空冷单元数值计算模型的建立


由于被看作是 多孔介质 的翅 片管簇 的厚度 为０ ． ２ １ ９ ｍ ，得到翅片管 簇法向方 向单位长度阻力损失与速度之间的关系式为
：ｌ ｌ ＿ ２ ｖ ２ ＋６ １ ． ０ ４ １ ｖ （ ２ － ３ ）
由式 （ ４ — ２ ）和式 （ ４ — ３ ）得翅 片管簇面法线方 向的粘性 阻力系数 和惯性阻力系数分别为３ ２ ８ １（ ｐ — ｕ ｊ ） ： ０
ａ ｔ 瓠
（ ２ — ４ ）
动量 守 恒 方 程 ：
暑 ） 毒 Ｐ “ ・ “ ） ＝ ～ 詈 毒 ＋ 一 】 ＋ 杀 （ 一
采用Ｒ Ｎ Ｇ 七一 湍流模型：
Ｏ ｋ
＋ ｕ
一
ａ ｌ ｅ 毒 ｃ ａ 噶 ＋ ｃ — ｓ
通 过 在 动 量 方 程 中 增 加 了一 个 代 表 动 量 消 耗 的源 项 进 行 模 拟 。源 项 由 两 部分组 成 ：一个粘 性损失 项 ，即方程右端 第一项 ；一个 惯性损 失
用 网格 划 分软 件 （ Ｇ Ａ Ｍ Ｂ Ｉ Ｔ）进行模 型 的相 关 网格 划分 。 关键词 ：直接 空冷 ；单 元 ；数 值
１直接空 冷单元的实体尺寸及 其简化 直接空冷凝汽器是 由一定数 目的、结构相同的翅片换热器 （ 凝汽 器 ）单元并列组成的 （ 现代空冷散热器一般都为单排管 ）。本文数值
计算的关系式：
＝
２ ． ４ ５ ４ ３ ｖ ＋１ ３． ３ ６ ８ ｖ
（ ２２ 、
－
计算的对象是６ ０ ０ Ｍ Ｗ 直接空冷机 组的凝汽器 ，空冷 岛一共 由７ Ｘ ８ 个 空 冷单 元组成。空冷凝汽器的核心部件是 以 “Ａ”字形进行布置 的换热 器 ，蒸汽分配管在 “ Ａ”字形顶端 ，在空冷单元 的底部 安装大 直径轴 流 风机，来驱动空气冷却换热面 。为 了减少 热回流影 响及 提高换热器 的散热能力 ，在空冷平 台的四周加装挡风墙 。根据 相关资料，挡风墙 的高度需要超过 “ Ａ”字形换热器顶端蒸汽 管，大概 高出２ ｍ 左右 。如 果按照实际情况建立模型 ，计算工作量必然 巨大 因此 ，选取 了空冷 岛中一个单元进行研 究，分析 喷雾 系统的布置方 式对直接空冷凝汽器 的换热情况及对机组背压 的影响 。 选 取 的空冷 单元 的尺寸 为长 ｕｍ ， 宽１ ｉ ｍ，高度为 １ １ ． ２ ｍ（ 从风 机导流 筒 出口平面 到蒸汽分 配管 中心平面 的距离 ） ，换 热器厚 度为 ０ ． ２ １ ９ ｍ 。简化 了风机轮毂结 构，并根据风 机叶片的实际尺寸绘制 了风 机的物理模 型。 由蒸汽分配管 中心线 向上延伸 ￣ Ｕ ２ ０ ｍ ，换热器下部边 界向外各延伸 １ ｍ 作为计算区域 。最后计算 区域为 １ ３ ｍ Ｘ ｌ ｌ ｍ ×２ ０ ｍ 。计算 区域的网格 采用分块划分 的方法 ：换热器及换热器上方区域采用六面体网格进行 划分 ，其余部分采用非 结构 化网格 。对风机 叶片和换热器的网格进行 加密处理，在满 足网格质量 （ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｚ ｅ Ｓ ｋ ｅ ｗ ＜ ０ ． ４ ） 的前提 下，尽可能的 减少 了网格数量 ，最 后总的网格数量为４ ５ ． ３ ７ ／ 个 。风机叶片的结构示 意 图和计算区域 的网格图，如图卜ｌ 所示。
对直接空冷机组空冷单元内环形喷雾增湿系统的数值讨论

对直接空冷机组空冷单元内环形喷雾增湿系统的数值讨论

ｅｆｃｓ ｈ ｓｂ ｅ ｎ ｌｚ ｄ． Ａｎ ｈ ｒ ｓｓ ｍｅ ｍ ｅ ｎ ｆｒｄｅ ｉｎｎｇ ａ ｄ ｉ ｔ ｌｎｇｏ ｈ ｓｔｐｅ ｄｒ ｃ ｒ ｃ ｏｉ ｇ ｕ ｉ． ｆｅ ｔ ａ ｅ ｎ ａ ａｙ ｅ ｄ ｔ ｅ ｅｉ ｏ ａ ｏ ｓｇ ｉ ｎ ｎｓａ ｉ ｆｔｉ ｙ ｉｅ ｔａ —ｏ ｌｎ ｎ ｔ ｌ ｉ Ｋ ｅ ｗｏｒ ｓ： ｒ ｃ ｏｌ ｉ ；ｐｒ ｙ ｙ ｄ ａｉ－ ｏ ｉ ｕｎ ｔ ｓ ａ ｈｕｍｉ ｆｃ ｔｏｎ； ｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎｇ ｄｉ ａ ｉ ｉ ｎｕ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏｎ； ｚ ｌ ａ ｕｔ ｎｏ ｚｅ ｌ ｙｏ
Ｃｉｃ ｌｒ Ａｒａ ｇ ｍｅ ｔｉ ｈ ｒ ｃ ｒ ｕ ｉ ｒ ｕ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｎ ｔ ｅ Ｄｉｅ ｔＡｉ． ｎ ｔ
Ｚ Ｏ ａ— ｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｑｎ ，Ｉ ｉ ｕ ， ＩＧＱａ－ｎ Ｈ Ｕ Ｌｎｘ ，Ｈ Ｎ ｉ Ｌ － ａＤＮ ｉ ｌ ｇ ｉ ｇ Ｗｅ ｈ ｎｉ
１２ 喷 雾 增 湿 系统 的 组 成 ． 喷 雾 增湿 系统 的组 成 如 图 １ 示 。 所 示 ， 真
（ ｅ Ｌｂｒｏ ｉｓ ｄｃ ｉ ｏｄｉ ｏｉｒ ｇ ｎ ｏｔｌｏ Ｐｗ ｒ ｌ ｔ ｑｉ ｅｔ Ｋｙ ａｏ ｔｙ ｆ ｎ ｔ ｏ Ｅｕａｏ ｏＣｎｉ ｎ ｎｏｎ ｄ ｎ ｏｆ ｅ Ｐ ｎ Ｅｕ ｍ ｎ， ａ ｒ ｏ Ｍ ｉｒ ｆ ｙ ｔｎ ｆ ｔ Ｍ ｔ ｉ ａ Ｃ ｒ ｒ ｏ ａ ｐ ｏ
的关 键 。
由于夏季环境温度 高 ， 出力 、 低 高背 压是直接 空冷 机组
在 运 行 时 面 临 的 最 大 问 题 ， 此 ， 类 型 机 组 在 空 冷 凝 汽 器 为 该 的每 个 空 冷 单 元 的 风 机 出 口均 设 置 了 喷雾 系 统 ， 般 可 一 使 凝 汽 器 真 空 提 高４ ５ Ｐ 右 。 因 为 凝 汽 器 真 空 度 的 变 化 ． ｋ ａ左 对 于 机 组 的 功 率 及 热 经 济 指标 的影 响 非 常 大 ， 果 喷 雾 增 湿 如
凝汽器化学补水雾化流场的数值模拟

凝汽器化学补水雾化流场的数值模拟

对凝汽器化学补水雾化流场进行数值模拟是研究凝汽器性能和优化设计的重要方法之一。

下面是一般进行凝汽器化学补水雾化流场数值模拟的一般步骤和方法：
建立数值模型：根据实际凝汽器的几何形状和物理参数，使用计算流体力学（CFD）软件建立凝汽器的数值模型。

模型应包括凝汽器的内部结构和雾化喷嘴等关键部件。

设定边界条件：在数值模型中设定适当的边界条件，包括入口条件、出口条件、壁面条件等。

这些条件应反映实际工作条件和凝汽器的特性。

定义数值方法：选择适当的数值方法和求解算法，如有限体积法、有限元法或有限差分法等，用于离散化数值模型方程。

模拟流场运动：使用所选的数值方法对模型进行求解，模拟凝汽器内部的流场运动。

这包括考虑流体的流动、热传导和质量传输等物理现象。

模拟雾化过程：在模型中加入雾化喷嘴的相关参数，模拟喷嘴的雾化过程。

这包括考虑雾化液体的喷射速度、喷嘴的几何形状和喷嘴内部流场等。

分析模拟结果：根据数值模拟的结果，分析凝汽器内部的流场分布、温度分布、湿度分布等关键参数，评估化学补水雾化流场对凝汽器性能的影响。

优化设计：基于数值模拟的结果，进行凝汽器化学补水雾化流场的优化设计，以提高凝汽器的热效率和性能。

需要注意的是，凝汽器化学补水雾化流场数值模拟是一项复杂的工作，需要合适的软件工具、准确的模型参数和适当的数值方法来保证模拟结果的准确性和可靠性。

此外，模拟结果应与实际工程数据进行比较和验证，以验证模拟方法的有效性和适用性。