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        直接空冷凝汽器單元流場分析

        2014-12-19 03:40:20呂正凱趙蘭萍楊志剛
        發(fā)電技術(shù) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:凝汽器

        呂正凱, 趙蘭萍, 黃 維, 楊志剛

        (1.同濟(jì)大學(xué)制冷及低溫工程研究所,上海2018 04;2.同濟(jì)大學(xué)上海地面交通工具風(fēng)洞中心,上海2018 04)

        0 引言

        直接空冷凝汽器將空氣作為冷卻介質(zhì),使得它的節(jié)水效果大大提高。研究發(fā)現(xiàn),采用直接空冷系統(tǒng)發(fā)電廠的用水量比采用水冷系統(tǒng)的節(jié)約70%左右,使得直接空冷凝汽器在水資源短缺的地方得到了迅速的發(fā)展[1~5]。

        直接空冷凝汽器框架內(nèi)的流場分布對空冷系統(tǒng)的換熱特性有很大影響。而框架內(nèi)流場是復(fù)雜的三維流動問題,受不同速度的來流橫風(fēng)、來流風(fēng)向角、幾何結(jié)構(gòu)等因素的影響。因此利用數(shù)值研究的方法分析直接空冷系統(tǒng)在多種工況下的運(yùn)行特性[6~9],對于直接空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)和安全高效運(yùn)行有著重要意義。

        本文的研究對象為容量600 MW的直接空冷凝汽器,利用Fluent軟件對多種工況下運(yùn)行的流場特性進(jìn)行了研究,包括不同的來流橫風(fēng)和來流風(fēng)向角。

        圖1 空冷凝汽器構(gòu)成圖

        1 空冷凝汽器模型

        1.1 物理模型

        圖1所示,直接空冷系統(tǒng)由空冷凝汽器、風(fēng)機(jī)、支撐結(jié)構(gòu)等構(gòu)成,其中凝汽器由單排蛇形扁管管束組成,并且左右兩組換熱器管束呈“A”字形布置。正下方為軸流風(fēng)機(jī),它的直徑為9.14 m,對應(yīng)的功率為80 kW。蒸汽分配管設(shè)置于換熱器的頂端,其管徑為1.5 m。由于熱回流的影響,在換熱器平臺的四周設(shè)置擋風(fēng)墻。下圖為蛇形翅片扁管示意圖和空冷凝汽器單元示意圖。

        圖2 蛇形翅片扁管示意圖

        圖3 蛇形翅片管結(jié)構(gòu)尺寸(側(cè)面)

        圖4 蛇形翅片管結(jié)構(gòu)尺寸(剖面)

        1.2 數(shù)學(xué)模型

        數(shù)值模擬的傳熱過程包括風(fēng)機(jī)、翅片管束,采用標(biāo)準(zhǔn)湍流模型進(jìn)行描述??绽淦髦械姆旨壓蜕咝纬崞夤軗Q熱器分別處理成一個(gè)平面和多孔介質(zhì)??刂瓶諝饬鲃拥奈⒎址匠倘缦拢?/p>

        質(zhì)量守恒方程:

        動量方程:

        湍動能耗散率方程:

        湍動能方程:

        式中 ρ—流體密度,kg/m3;

        u—流體速度,m/s;

        i,j,f—自由指標(biāo),取1,2,3;

        P—流體靜壓,Pa;

        Fi—外部體積力,N;

        Gk—由平均速度梯度而產(chǎn)生的湍動能,m2/s2

        Gb—由浮生力產(chǎn)生的湍動能,m2/s2;

        k —湍流動能,m2/s2;

        ε—湍流耗散率,m2/s3;

        μeff—流體有效動力粘度,Pa·S;

        μt—湍流粘滯系數(shù),m2/s。

        1.3 邊界條件

        平臺以上15 m四面風(fēng)墻設(shè)為對稱面邊界條件,蒸汽分配管設(shè)為壁面邊界條件,風(fēng)機(jī)以下的四個(gè)平面亦設(shè)為對稱邊界條件。計(jì)算區(qū)域進(jìn)出口條件分別為速度進(jìn)口和壓力出口,其余面設(shè)為對稱性邊界。按照集總參數(shù)法的思想,將風(fēng)機(jī)看作一個(gè)薄面,在計(jì)算模型中輸入的風(fēng)機(jī)靜壓與法向速度之間的關(guān)系式由風(fēng)機(jī)性能曲線確定。

        利用最小二乘法依據(jù)圖4的風(fēng)機(jī)性能變化曲線擬合出相應(yīng)的關(guān)聯(lián)式:

        Pst=0.939 V3-16.9219 V2+73.7647 V+41.5745(5)

        式中 Pst—風(fēng)機(jī)靜壓,Pa;

        V—法向速度,m/s。

        關(guān)于蛇形翅片扁管換熱器的模擬,本文采用由Patankar等人提出的模型[10],即把蛇形翅片管束處理成多孔介質(zhì)。相應(yīng)的關(guān)系式為:

        圖5 風(fēng)機(jī)性能曲線

        式中 Si—附加源項(xiàng),Pa/m;

        μ —動力黏性系數(shù),Pa·S;

        C2—慣性阻力系數(shù)矩陣。

        其中,1 a和C2可根據(jù)蛇形扁管換熱器的流動阻力的變化曲線確定。

        圖6 蛇形翅片管的氣側(cè)流動阻力變化圖

        根據(jù)圖6擬合得到換熱器的阻力與迎面風(fēng)速的關(guān)系:

        ΔP=2.0345 V2+12.9655 V (7)

        本文采用環(huán)境溫度為30℃,根據(jù)式(7)可以得到內(nèi)部阻力系數(shù)為3168 500,黏性系數(shù)C2為15.3489。

        1.4 網(wǎng)格劃分

        本文計(jì)算區(qū)域選取一個(gè)完整的空冷流場單元,包括蛇形扁管換熱器組成的凝汽器、軸流風(fēng)機(jī)、蒸汽分配管等。采用Gambit軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,為了減小進(jìn)口處流場的不均勻性的影響同時(shí)避免出口處產(chǎn)生回流,將模擬計(jì)算區(qū)域在空冷器的上下分別延長30 m。結(jié)構(gòu)規(guī)則的區(qū)域使用六面體網(wǎng)格,結(jié)構(gòu)不規(guī)則的區(qū)域使用四面體網(wǎng)格。同時(shí)對重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密,進(jìn)出口段使用粗網(wǎng)格。通過多套網(wǎng)格的計(jì)算檢測了網(wǎng)格無關(guān)性,最終使用的網(wǎng)格的單元總數(shù)約為70萬。網(wǎng)格劃分如圖7、圖8所示。

        圖7 模擬計(jì)算區(qū)域

        圖8 網(wǎng)格劃分示意圖

        2 計(jì)算結(jié)果分析

        2.1.1 正Z方向橫風(fēng)對空冷凝汽器流場的影響

        橫風(fēng)會增強(qiáng)熱回流的影響,同時(shí)削弱了汽輪機(jī)的出力,使得單元流場的不均勻性增大。本文考察了五個(gè)不同工況下的空冷單元流場的特性,對應(yīng)的來流橫風(fēng)的速度是:2 m/s、3 m/s、4 m/s、5 m/s、6 m/s。

        (1)橫風(fēng)速度為2 m/s時(shí)的等值線圖如圖9所示。

        (2)橫風(fēng)速度為6 m/s時(shí)的等值線圖如圖10所示。

        圖9 橫風(fēng)速度為2 m/s時(shí)的等值線圖

        圖10 橫風(fēng)速度為6 m/s時(shí)的等值線圖

        從圖9和圖10可以看出,當(dāng)風(fēng)向?yàn)檎齴方向時(shí),凝汽器單元左右兩側(cè)的速度分布是對稱的,氣體流經(jīng)風(fēng)機(jī)時(shí)類似于通過一個(gè)突縮和突擴(kuò)的空間,氣流組織變得更加紊亂,在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處的流速最大。由于速度深受橫風(fēng)作用的影響,在換熱管束上的流場分布中,高速度區(qū)域向出口方向有所傾斜。隨著來流速度的增大,壓制了軸流風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)作用,風(fēng)向被壓低。

        圖11 正Z方向橫風(fēng)空氣體積流量與來流速度的關(guān)系

        從圖11可以看出,隨著橫風(fēng)流速的增加,通過換熱器的空氣流量隨之下降。當(dāng)來流速度為2 m/s時(shí),對應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量約為385 m3/s,當(dāng)來流速度為6 m3/s時(shí),對應(yīng)的吸風(fēng)量為231 m3/s,下降了40%,說明橫風(fēng)流速的增大,較大幅度的降低了軸流風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)能力。還可以看出,左右側(cè)換熱器的空氣體積流量的變化曲線基本重合,說明流經(jīng)左右兩側(cè)換熱器的空氣量大體相同,這是由于兩側(cè)換熱器流場的速度分布是對稱的。

        2.1.2 正X方向橫風(fēng)對空冷凝汽器流場的影響

        (1)橫風(fēng)速度為2 m/s時(shí)的等值線圖如圖12所示。

        圖12 橫風(fēng)速度為2 m/s時(shí)的速度等值線圖

        (2)橫風(fēng)速度為6 m/s時(shí)的等值線圖如圖13所示。

        圖13 橫風(fēng)速度為6 m/s時(shí)的速度等值線圖

        圖14 正X方向橫風(fēng)空氣體積流量與來流速度的關(guān)系

        由圖14可知,當(dāng)來流橫風(fēng)為正X方向時(shí),由于來流橫風(fēng)的沖擊作用,阻礙了迎風(fēng)側(cè)換熱器的流出空氣的上升,并在蒸汽分配管頂部形成繞流。橫風(fēng)同時(shí)又促進(jìn)了背風(fēng)側(cè)換熱器流出的空氣的流動,使得流出空氣的流速大于迎風(fēng)側(cè)。所以在相同的風(fēng)速下,迎風(fēng)側(cè)的空氣流量小于背風(fēng)側(cè)的。對于迎風(fēng)側(cè)換熱器,對應(yīng)的排風(fēng)量隨著流速的增大而減小,下降趨勢比背風(fēng)側(cè)的更加明顯。

        2.2 來流風(fēng)向角對凝汽器流場的影響

        本文主要考慮不同風(fēng)向角的流體對凝汽器單元流場特性的影響。共建立3個(gè)幾何模型,分別是(0°,90°),(30°,60°),(45°,45°),流體的迎面風(fēng)速為4 m/s。圖15,16和17分別是來流風(fēng)向角為30°、45°、60°時(shí)的速度截面分布圖。

        圖15 來流風(fēng)向角30°速度分布

        圖16 來流風(fēng)向角45°速度分布

        圖17 來流風(fēng)向角60°速度分布

        由圖可知,流體風(fēng)向角有效地影響了換熱器出口位置的速度分布,使得不同風(fēng)向角下的冷凝器單元流場差異很大。并且45°角對應(yīng)的速度場更加紊亂。由于在背風(fēng)側(cè)有漩渦形成,會產(chǎn)生氣體的回流。

        圖18 空氣體積流量隨風(fēng)向角的變化曲線

        由圖18可知,當(dāng)風(fēng)向角相同時(shí),流經(jīng)迎風(fēng)側(cè)的空氣量小于背風(fēng)側(cè)的,原因在于換熱器外面的流體對流經(jīng)迎風(fēng)側(cè)空氣的阻礙作用增加了流體的阻力。對于迎風(fēng)側(cè),風(fēng)向角為0°~45°時(shí),換熱器的排風(fēng)量越來越小,而當(dāng)風(fēng)向角為45°~60°時(shí),換熱器的排風(fēng)量呈明顯的增加趨勢,在風(fēng)向角為60°~90°時(shí),通過換熱器的空氣流量基本不變對于背風(fēng)側(cè)散熱器,隨著風(fēng)向角的增大排風(fēng)量逐漸增大,在60°后又呈逐漸減小的趨勢,但變化幅度較小。

        3 結(jié)語

        以600 MW典型空冷凝汽器為研究對象,建立了三維流動的模型,并進(jìn)行了空冷凝汽器多種工況下運(yùn)行的模擬分析,得出以下結(jié)論:

        (1)橫風(fēng)風(fēng)速的增加不利于空冷器的排風(fēng),隨著風(fēng)速的增加,換熱器的迎面風(fēng)速逐漸減小。對于背風(fēng)側(cè)換熱器,正Z風(fēng)向?qū)ζ溆骘L(fēng)速的影響大于正X風(fēng)向的;對于迎風(fēng)側(cè)換熱器,二者對迎面風(fēng)速的影響基本相當(dāng)。因此,在實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)行中要特別注意正Z方向的橫風(fēng)。

        (2)來流風(fēng)向角對空冷單元流場的影響比較大。對于軸流風(fēng)機(jī)而言,它的吸風(fēng)量隨著來流風(fēng)向角的增加而增大,升高幅度約為15%。為此在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)考量當(dāng)?shù)爻D曛鲗?dǎo)風(fēng)向,以此確定空冷系統(tǒng)的布局,使換熱器的90°角朝著本地常年風(fēng)向。

        [1]Taweny R,Khan J,Zachary J. Economic and performance evaluation ofheat sink options in combined cycle applications[J]. Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Power,2005,127(2):397~403.

        [2]趙之東,楊豐利.直接空冷凝汽器的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].華北電力技術(shù),2004,7(5):44~50.

        [3]Meyer C J,KR-GER D G. Air cooled heat exchanger inlet flow losses[J].Applied Thermal Engineering,2001,21(9):771~786.

        [4]Meyer C J,Kroger D G,Thiart G D. Numerical investigation of fan performancein a forced draft air-cooling steam condenser[J]. Applied ThermalEngineering,2006,26(8-9):846~852.

        [5]馬義偉.發(fā)電廠空冷技術(shù)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].電力設(shè)備,2006,7(3):5~7.

        [6]屠珊,楊冬,黃錦濤,等.橢圓翅片管空冷器流動傳熱特性的研究[J].熱能動力工程,2000,15(29):455~458.

        [7]楊立軍,杜小澤,楊勇平.空氣凝汽器全工況運(yùn)行特性分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(8):24~28.

        [8]胡漢波,李隆鍵,張義華,等.直接空冷凝汽器三維流場特性的數(shù)值分析[J].動力工程,2007,27(4):592~595.

        [9]石磊,石誠,黃湘,等.直接空冷凝汽器單元樣機(jī)流動和傳熱性能研究[J].熱能動力工程,2009,24(1):73~76.

        [10]Pantankar S V,Spalding D B. Calculation procedure for the transient andsteady-state behavior of shell-and-tube heat exchangers [J]. Heat Exchangers,Design and Theory Source book,Edited by Afgan N. and Sciener.E. U,Scripta Boook Company,Washington,D. C. 1974 ,26(6):36~41.

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