崔艷艷

摘 要：該文以常適用于300 MW等級(jí)機(jī)組凝汽器為例，建立了凝汽器上部的三維模型，考慮到凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)對(duì)入口蒸汽的影響程度，分析了在補(bǔ)償節(jié)及凝汽器上部支撐結(jié)構(gòu)作用下蒸汽的流動(dòng)阻力情況，為凝汽器上部的結(jié)果優(yōu)化提供了重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：凝汽器 補(bǔ)償節(jié) 數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0034-02

凝汽器的喉部是凝汽器的重要組成部分，喉部蒸汽流動(dòng)的均勻性，會(huì)對(duì)凝汽器殼側(cè)蒸汽的流動(dòng)和傳熱產(chǎn)生很大影響，如果喉部的流動(dòng)阻力較大，就會(huì)使汽輪機(jī)的排汽壓力升高，同時(shí)，過(guò)大的蒸汽阻力還會(huì)造成凝結(jié)水溶氧超標(biāo)，加速冷凝管和其他設(shè)備的腐蝕。另外，喉部流場(chǎng)不均勻而產(chǎn)生的局部高速汽流，對(duì)凝汽器內(nèi)的支撐管和冷凝管產(chǎn)生巨大的沖擊，影響其使用壽命。低壓加熱器、上部支撐管、抽氣管組、喉部補(bǔ)償節(jié)等設(shè)備的布置，都會(huì)產(chǎn)生一定的阻力作用。該文主要分析凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)對(duì)入口蒸汽的影響程度，為下一步喉部補(bǔ)償節(jié)的優(yōu)化做準(zhǔn)備。

1 喉部補(bǔ)償節(jié)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)外形結(jié)構(gòu)及尺寸，進(jìn)行流動(dòng)性能分析。具體過(guò)程為：使用Unigraphics NX建立凝汽器上部的三維計(jì)算模型，導(dǎo)入Ansys-Icem網(wǎng)格劃分軟件中劃分計(jì)算網(wǎng)格，然后使用CFX軟件進(jìn)行計(jì)算分析。

采用ICEM網(wǎng)格劃分軟件對(duì)上述建立的凝汽器上部結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。生成網(wǎng)格后，將網(wǎng)格導(dǎo)入ANSYS-CFX進(jìn)行求解計(jì)算，求解模型采用模型，不考慮重力的影響，流體介質(zhì)為蒸汽（Steam1v）；查找相應(yīng)的熱平衡圖紙，采用凝汽器非均勻進(jìn)汽入口（兩端多中間少）模型，給定入口邊界條件。

2 結(jié)果分析

建模時(shí)的坐標(biāo)系位置，為更加直觀地分析每層支撐結(jié)構(gòu)的壓損大小，建立如下幾個(gè)平面進(jìn)行分析：inlet平面（Z=4.81 m，凝汽器入口平面）、plane1平面（Z=4.56 m）、plane2平面（Z=4.31 m）、plane3平面（Z=3.5 m）、plane4平面（Z=2.5 m）、plane5平面（Z=1.5 m）、plane6平面（Z=0.8 m）、plane7平面（Z=0 m，凝汽器上部出口平面）、outlet平面（Z=-4 m，延伸段出口平面）。各截面產(chǎn)生的壓損值見(jiàn)表1所示。

從表1中可以看出，凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)產(chǎn)生的靜壓損失數(shù)值為219.12 Pa，總壓損失數(shù)值為105.6 Pa。整個(gè)凝汽器上部產(chǎn)生的靜壓損失數(shù)值為480.55 Pa，總壓損失數(shù)值為558.08 Pa。

凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)所產(chǎn)生的靜壓損失與凝汽器整個(gè)上部的靜壓損失的比值：219.12/480.55=0.456。

凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)所產(chǎn)生的總壓損失與凝汽器整個(gè)上部的總壓損失的比值：105.6/558.08=0.189。

凝汽器整個(gè)上部的靜壓損失與凝汽器整個(gè)上部的總壓損失的比值：568.26/665.37=0.854。

3 結(jié)論

根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程，可以得出如下結(jié)論：

（1）在表1中第五列最后一行的總壓損失數(shù)值（36.62）近似等于最后一排支撐管（Plane7平面）到假定的凝汽器蒸汽出口（outlet平面）的壓力損失值，該壓力損失主要產(chǎn)生于蒸汽流動(dòng)過(guò)程中的沿程損失。而該列其余總壓損失數(shù)值既包括蒸汽繞流每層支撐管產(chǎn)生的局部損失又包括所建立的上下兩個(gè)平面間的沿程損失。由數(shù)據(jù)對(duì)比可見(jiàn)，凝汽器上部的壓力損失主要源于蒸汽繞流每層支撐管產(chǎn)生的局部損失。

（2）從表1結(jié)果可以看出，凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)所產(chǎn)生的靜壓損失的數(shù)值要比補(bǔ)償節(jié)產(chǎn)生的總壓損失數(shù)值大，這是因?yàn)樵撨^(guò)程中部分靜壓轉(zhuǎn)化為動(dòng)壓的緣故。該報(bào)告中涉及到的靜壓值指的是凝汽器某一平面上的平均靜壓值；壓力表測(cè)得的壓力應(yīng)為某一測(cè)點(diǎn)位置的靜壓值。

（3）從（2）節(jié)分析中可以得出，無(wú)論是將靜壓損失還是將總壓損失作為凝汽器壓損的衡量標(biāo)準(zhǔn)，凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)所產(chǎn)生的壓損數(shù)值在凝汽器整個(gè)上部的壓損數(shù)值中都占有很高的比例，因此，在計(jì)算凝汽器上部的壓力損失時(shí)，喉部補(bǔ)償節(jié)部分產(chǎn)生的壓力損失是不應(yīng)該被忽略的。相比于凝汽器壓損以總壓損失來(lái)衡量，當(dāng)以靜壓損失為凝汽器壓損的衡量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，凝汽器喉部補(bǔ)償節(jié)產(chǎn)生的壓損數(shù)值在凝汽器整個(gè)上部的壓損數(shù)值中占有更高的比例。

（4）整個(gè)凝汽器上部的壓力損失計(jì)算中，在總壓損失中靜壓損失占有很高的比例，遠(yuǎn)大于動(dòng)壓損失的部分。

（5）整個(gè)凝汽器上部的壓力損失中，壓力損失最大的地方主要集中在喉部補(bǔ)償節(jié)最上一層的支撐結(jié)構(gòu)以及凝汽器上部最上一層的支撐結(jié)構(gòu)。

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