【摘要】：凝汽器是凝汽設(shè)備的核心設(shè)施,是電廠熱力循環(huán)中處理乏汽的重要環(huán)節(jié),是電廠熱力循環(huán)的"冷端"。凝汽器對電廠熱力循環(huán)的主要功能是凝結(jié)在汽輪機(jī)做功發(fā)電后被排出的蒸汽,并在電廠熱力循環(huán)"冷端"建立及并維持一定的真空度。凝汽器真空度,也就是凝汽器壓力,是表征凝汽器工作特性的重要指標(biāo)。如果凝汽器真空度過低,也就是凝汽器壓力過高,就會影響汽輪機(jī)和回水管路等諸多設(shè)備的安全運(yùn)行。凝汽器內(nèi)部主要分為兩個(gè)換熱區(qū)域,即主凝結(jié)區(qū)和空冷區(qū)。主凝結(jié)區(qū)的作用是凝結(jié)大部分蒸汽,空冷區(qū)的作用凝結(jié)剩余的蒸汽,冷卻蒸汽中夾雜的不凝結(jié)氣體,減小抽氣設(shè)備的抽氣負(fù)荷,維持凝汽器真空度基本不變。蒸汽流經(jīng)主凝結(jié)區(qū),大部分蒸汽凝結(jié)成水,于是蒸汽的質(zhì)量含量隨蒸汽凝結(jié)而降低,其中夾雜的空氣等不凝結(jié)氣體的質(zhì)量含量則相應(yīng)上升。于是空冷區(qū)的換熱熱阻比主凝結(jié)區(qū)更高,換熱系數(shù)比主凝結(jié)區(qū)更低。與主凝結(jié)區(qū)相比,空冷區(qū)成為凝汽器的換熱薄弱環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的關(guān)于提高凝汽器換熱的科研成果主要集中于改變凝汽器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或采用新型管材,從整體上提高凝汽器的換熱效果,或者改良凝汽器配套的抽氣設(shè)備,提升抽氣效果,幫助維持凝汽器真空度。而針對凝汽器的換熱薄弱環(huán)節(jié)空冷區(qū),專門研究空冷區(qū)的強(qiáng)化換熱,國內(nèi)外還比較缺乏這樣的研究,特別是利用熱泵技術(shù)對空冷區(qū)強(qiáng)化換熱,讓熱泵蒸發(fā)器直接介入凝汽器空冷區(qū)的換熱,這個(gè)領(lǐng)域基本還是空白。本研究正是針對凝汽器空冷區(qū),建立凝汽器局部強(qiáng)化傳熱物理模型,建立凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)值計(jì)算研究了熱泵蒸發(fā)器管束介入凝汽器空冷區(qū),在空冷區(qū)內(nèi)局部管束設(shè)置"急冷區(qū)",對凝汽器局部管束強(qiáng)化換熱的影響規(guī)律。本研究進(jìn)行的具體工作如下:1.對凝汽器進(jìn)行了傳熱分析,特別是分析了空冷區(qū)的換熱特性。2.根據(jù)本科研團(tuán)隊(duì)所做的基于熱泵技術(shù)的凝汽器局部管束強(qiáng)化凝結(jié)實(shí)驗(yàn),本文建立了凝汽器局部強(qiáng)化傳熱物理模型,并根據(jù)物理模型建立了凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型。3.使用凝汽器局部強(qiáng)化傳熱數(shù)學(xué)模型,對空冷區(qū)內(nèi)"急冷區(qū)"的各種不同規(guī)模和組態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究。數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明,只要在空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置"急冷區(qū)",那么不論"急冷區(qū)"位于空冷區(qū)的前段、中段還是后段,不論"急冷區(qū)"由一組、兩組還是三組換熱管組成,空冷區(qū)的壓力都是有所降低的,空冷區(qū)的換熱系數(shù)都是有所提高的。4.通過數(shù)值計(jì)算研究在空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置兩組或三組相鄰換熱管作為"急冷區(qū)",數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明,設(shè)置三組相鄰換熱管作為"急冷區(qū)'"的換熱效果更好,而且將"急冷區(qū)"設(shè)置在空冷區(qū)后段的換熱效果更好。5.通過數(shù)值計(jì)算研究在空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置兩組或三組不相鄰換熱管作為"急冷區(qū)",數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明,設(shè)置兩組相鄰換熱管作為"急冷區(qū)"的換熱效果優(yōu)于設(shè)置三組不相鄰換熱管作為"急冷區(qū)"的換熱效果,而且將"急冷區(qū)"設(shè)置在空冷區(qū)后段的換熱效果更好。綜上所述,在凝汽器空冷區(qū)內(nèi)設(shè)置"急冷區(qū)",在技術(shù)上是可行的,有利于提高凝汽器換熱效率,提高電廠經(jīng)濟(jì)性。本研究的研究結(jié)果可以指導(dǎo)實(shí)際電廠凝汽器進(jìn)行改造,具有重要的工程實(shí)踐價(jià)值。
[Abstract]:The condenser is the core facility of the condenser equipment, is an important link in the thermal cycle of the power plant to deal with exhausted steam, is the "cold end" of the thermal cycle of the power plant. The condenser vacuum degree, i.e. the condenser pressure, is an important index to characterize the condenser performance. If the condenser vacuum degree is too low, i.e. the condenser pressure is too high, it will affect the safe operation of steam turbine and return water pipeline and many other equipment. The condenser is mainly divided into two heat transfer areas, namely the main condensation area and the air-cooled area. The role of the zone is to condense most of the steam. The role of the air-cooled zone is to condense the remaining steam. The inclusion of non-condensable gas in the steam is cooled. The pumping load of the pumping equipment is reduced and the vacuum of the condenser is maintained basically unchanged. The mass content of non-condensable gases such as air inclusion increases correspondingly. Thermal resistance of heat transfer in air-cooled zone is higher than that in main condensation zone, and coefficient of heat transfer is lower than that in main condensation zone. The internal structure of the condenser or the use of new tube, from the overall improvement of the heat transfer effect of the condenser, or the improvement of condenser matched with the extraction equipment, improve the extraction effect, help to maintain the vacuum of the condenser. Especially using heat pump technology to enhance heat transfer in the air-cooled zone, let heat pump evaporator directly into the condenser air-cooled zone heat transfer, this field is basically blank. The heat transfer characteristics of heat pump evaporator tube bundles in the air-cooled zone were analyzed. 2. Based on the research team, the heat transfer characteristics of the air-cooled zone were analyzed. The physical model of local enhanced heat transfer in condenser is established in this paper. The mathematical model of local enhanced heat transfer in condenser is established according to the physical model. 3. The mathematical model of local enhanced heat transfer in condenser is used to numerically simulate various scales and configurations of the "quench zone" in the air-cooled zone. The results show that the pressure in the air-cooled zone decreases and the heat transfer coefficient in the air-cooled zone increases as long as the "quench zone" is set in the air-cooled zone. Two or three groups of adjacent heat exchanger tubes are set as "quench zone" in the air-cooled zone. The results show that the heat transfer effect is better when three groups of adjacent heat exchanger tubes are set as "quench zone", and the heat transfer effect is better when the "quench zone" is set at the rear of the air-cooled zone. Two or three groups of non-adjacent heat exchanger tubes are used as the "quench zone". The numerical results show that the heat transfer effect of setting two groups of adjacent heat exchanger tubes as the "quench zone" is better than that of setting three groups of non-adjacent heat exchanger tubes as the "quench zone", and the heat transfer effect of setting the "quench zone" in the rear section of the air-cooled zone is better. It is technically feasible to set up "quench zone" in the air-cooled zone, which is conducive to improving the heat transfer efficiency of condensers and improving the economy of power plants.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK264.11;TM62

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本文編號：2186939