某船用鍋爐過(guò)熱器三維流場(chǎng)數(shù)值模擬分析與優(yōu)化.pdf

1、過(guò)熱器是蒸汽鍋爐重要部件之一，由于其管束熱負(fù)荷及受熱面積的不均勻，管內(nèi)蒸汽流量不均勻和管內(nèi)結(jié)垢等影響因素的存在，可能造成鍋爐過(guò)熱器管束局部溫度偏高，導(dǎo)致局部超溫爆管而影響過(guò)熱器的正常工作，以致影響整個(gè)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　針對(duì)船用鍋爐過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從理論上分析熱偏差的形成原因，研究了導(dǎo)致過(guò)熱器超溫爆管的因素，介紹了過(guò)熱器壁溫計(jì)算方法。根據(jù)某船用鍋爐過(guò)熱器實(shí)際模型，應(yīng)用Gambit軟件建立了過(guò)熱器外部煙氣、內(nèi)部蒸汽以及管

2、壁的整體1∶1三維模型;應(yīng)用FLUENT軟件選擇合適的邊界條件，以流體力學(xué)基本方程組和Realizable k-ε湍流模型作為數(shù)學(xué)模型，并添加P-1輻射模型，對(duì)過(guò)熱器整體蒸汽流動(dòng)與傳熱進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，得到過(guò)熱器各流程的蒸汽壓力、流量和溫度，管壁熱負(fù)荷，輻射所占比重，管壁溫度等值的分布規(guī)律;并且在此基礎(chǔ)上應(yīng)用熱偏差理論，對(duì)過(guò)熱器集箱隔板結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)建議。
　　數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明:改進(jìn)前過(guò)熱器管壁溫度沿蒸汽的流動(dòng)方向逐漸增大，最

3、高壁溫及最大熱偏差管同為第二流程中間管排，位于煙道中間位置的管束。此位置支管管內(nèi)蒸汽流量小，但熱負(fù)荷大，致使熱偏差大，蒸汽溫度高，管壁溫度高，使其成為最危險(xiǎn)的管束，容易產(chǎn)生超溫爆管現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的模型計(jì)算結(jié)果表明，過(guò)熱器蒸汽溫度分布、各支管蒸汽出口溫度分布和管壁平均溫度分布較為均勻;偏差管的熱偏差系數(shù)、過(guò)熱器管壁溫度有所降低。改進(jìn)后模型最高壁溫較改進(jìn)前約低10K，提高了過(guò)熱器運(yùn)行的安全性。
　　本文從基礎(chǔ)理論出發(fā)，針對(duì)鍋爐過(guò)熱器