火力發(fā)電廠蒸汽支管及接管座內(nèi)流場(chǎng)建模技術(shù).pdf

1、火力發(fā)電廠主蒸汽管道的支管連接部位常出現(xiàn)熱疲勞裂紋。為避免疲勞裂紋對(duì)管道接管座構(gòu)成威脅，目前工業(yè)上通常采取定期檢修時(shí)的經(jīng)驗(yàn)定性分析等措施，給出的解決方案也是以事后修復(fù)為主。針對(duì)管道內(nèi)回流的冷凝水是管壁熱疲勞裂紋產(chǎn)生的主要原因，本文分別從實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的角度開展了研究，取得了創(chuàng)新性的研究成果。 第一，通過實(shí)驗(yàn)研究了一次閥的布置位置與管內(nèi)流場(chǎng)、主管及接管座管壁溫度之間的聯(lián)系。結(jié)果表明：一次閥在距離主管較近位置布置時(shí)，過熱蒸汽未經(jīng)冷凝就直

2、接排出，接管座管壁溫度分布均勻，不具備產(chǎn)生熱疲勞裂紋的條件；一次閥在距離主管較遠(yuǎn)位置布置時(shí)，過熱蒸汽具有與外界充足的對(duì)流換熱時(shí)間，蒸汽經(jīng)相變后產(chǎn)生的冷凝水流至近接管座位置蒸發(fā)，使得該位置存在一個(gè)明顯的溫度梯度，對(duì)接管座的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。 第二，建立均勻平衡相變模型，通過CFX數(shù)值計(jì)算所得到的管內(nèi)流場(chǎng)溫度變化和相變化的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，表明該模型能夠較準(zhǔn)確地模擬出支管及接管座內(nèi)流體的流動(dòng)、換熱、相變等情況。 第三，依據(jù)

3、均勻平衡相變模型對(duì)疏水管內(nèi)冷凝水水位在主管的壓力波動(dòng)下的變化情況進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明：蒸汽主管道中壓力變化的速率以及疏水管中冷凝水水位是決定疏水管中的冷凝水能否影響到蒸汽主管道的關(guān)鍵因素，應(yīng)避免壓力發(fā)生驟然變化。 第四，依據(jù)均勻平衡相變模型對(duì)放空管內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，以冷凝水生成率以及冷凝水對(duì)接管座的影響作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定最優(yōu)布局方案。結(jié)果表明：布置排氣和放空管等管路時(shí)，應(yīng)盡量使管道走向一直向上；管道一次閥前的末端部分垂直向上

4、布置最佳，其次是水平布置，應(yīng)避免垂直向下布置。 第五，依據(jù)Uchida模型對(duì)含有不凝性氣體的飽和蒸汽冷凝進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明；該模型能較準(zhǔn)確地模擬出含有不凝性氣體的蒸汽在冷凝過程中的溫度和濃度變化過程，對(duì)于研究小尺寸且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單的物理模型內(nèi)不凝性氣體的積聚具有重要的指導(dǎo)意義。 本文所建立的汽液相變模型準(zhǔn)確、可靠，系統(tǒng)驗(yàn)證表明依據(jù)其模擬管道內(nèi)過熱蒸汽的相變過程切實(shí)可行，同時(shí)提出了現(xiàn)場(chǎng)管道布局的優(yōu)化方案，避免因管道泄露造