船用蒸汽蓄熱器以其優(yōu)越的工作特性被應(yīng)用于航空母艦蒸汽彈射系統(tǒng),其作為能量存儲(chǔ)設(shè)備為艦載機(jī)的彈射提供所需蒸汽,它的應(yīng)用可以緩沖彈射過程帶給鍋爐的巨大擾動(dòng),為系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供有利條件。由于船用蒸汽蓄熱器內(nèi)部同時(shí)存在蒸汽與水兩種相態(tài)工質(zhì),在極短時(shí)間的工作周期內(nèi),工質(zhì)存在閃蒸與冷凝,同時(shí)伴隨多種復(fù)雜的熱量、質(zhì)量傳遞與流動(dòng)過程,在此過程中船用蒸汽蓄熱器的熱工水力特性會(huì)發(fā)生劇烈變化。因此研究工質(zhì)參數(shù)的變化機(jī)理及變化趨勢(shì)對(duì)于保障艦載機(jī)彈射過程的安全運(yùn)行至關(guān)重要。本文基于非平衡熱力學(xué)建立適用于不同排汽供汽方式的船用蒸汽蓄熱器的數(shù)學(xué)模型,通過對(duì)已建立數(shù)學(xué)模型的整理及工作邏輯的分析,借助Simulink軟件中自帶的一些運(yùn)算模塊以及用戶編寫的調(diào)用函數(shù)將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為仿真模型,利用船用蒸汽蓄熱器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別進(jìn)行不同條件下的充汽、放汽及連續(xù)充放汽的實(shí)驗(yàn)研究,探尋蓄熱器內(nèi)部工質(zhì)參數(shù)的變化機(jī)理。在動(dòng)態(tài)仿真模型經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的校核后,通過仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式研究金屬蓄熱對(duì)工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的影響情況。利用仿真模型研究后排汽供汽方式的工作特性,同時(shí)對(duì)比前后兩種排汽供汽方式下蓄熱器主要參數(shù)的變化規(guī)律,深度解析不同供汽方式對(duì)工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)變化的影響。研究結(jié)果表明,在充汽(放汽)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,蓄熱器的壓力并沒有穩(wěn)定在充汽閥(放汽閥)完全關(guān)閉時(shí)刻的數(shù)值,而是出現(xiàn)反向降低(升高)并最終穩(wěn)定的現(xiàn)象。在充汽過程中由不均衡勢(shì)差引起的壓降比會(huì)隨著儲(chǔ)存水質(zhì)量的減小和單位時(shí)間注入能量的提升而變大。在快速充、放汽測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,由于金屬蓄熱以及閃蒸、冷凝過程的影響使得工質(zhì)水的溫度出現(xiàn)了分層現(xiàn)象。充汽流量、充汽初壓、初始水位、充汽壓差均會(huì)對(duì)蓄熱器內(nèi)部工質(zhì)的熱力參數(shù)產(chǎn)生一定影響,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合彈射自身需求對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。金屬蓄熱會(huì)延長(zhǎng)蓄熱器的充汽與放汽時(shí)間,同時(shí)造成充汽過程壓力最終的穩(wěn)定值降低,放汽過程壓力的最終穩(wěn)定值升高。后排汽供汽時(shí),由于蓄熱器的充入蒸汽與排出蒸汽間能量的不匹配,致使蓄熱器的水位不斷降低。為了保障彈射過程對(duì)于蒸汽量的需求,必須及時(shí)地對(duì)蓄熱器進(jìn)行補(bǔ)水,為艦載機(jī)的彈射過程提供足夠量的飽和蒸汽。研究成果對(duì)船用蒸汽蓄熱器的后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ),對(duì)于系統(tǒng)的優(yōu)化及控制方案的選取提供了有力支持。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：U674.771
【部分圖文】：

式蒸汽蓄熱器。臥式蒸汽蓄熱器具有蒸發(fā)面積大、與充入蒸汽換熱效果好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此相比于立式蒸汽蓄熱器得到了更廣泛的應(yīng)用。下面以臥式蒸汽蓄熱器為例，對(duì)其構(gòu)造及原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。臥式蒸汽蓄熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。蒸汽蓄熱器筒體外部一般安裝有充汽管路、旁通管路、放汽管路、補(bǔ)水與排水管路、安全閥、汽水分離器等裝置，同時(shí)由于蒸汽蓄熱器在蓄熱過后內(nèi)部工質(zhì)溫度遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，如果內(nèi)部工質(zhì)與周圍環(huán)境進(jìn)行熱量交換，那么就難以保證用汽設(shè)備對(duì)于蓄熱器蒸汽產(chǎn)量及蒸汽品質(zhì)的要求，因此為了達(dá)到負(fù)載的用汽需求，蓄熱器外部通常會(huì)安裝保溫裝置。蓄熱器內(nèi)部主要有充汽主管、充汽支管、蒸汽噴嘴、循環(huán)導(dǎo)流筒等裝置。同時(shí)為了更好的監(jiān)測(cè)蓄熱器工作性能以及維護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，通常蒸汽蓄熱器上安裝有壓力、溫度、水位等傳感器。蒸汽蓄熱器的應(yīng)用原理：在汽源蒸汽產(chǎn)量富余，用汽設(shè)備的負(fù)荷降低的條件下，蒸汽蓄熱器利用水的比熱容大的特點(diǎn)，將高溫高壓的蒸汽的能量以冷凝的形式儲(chǔ)存于蓄熱器內(nèi)部的水中，當(dāng)負(fù)載需要蒸汽時(shí)，利用飽和水降壓閃蒸的原理將水中蓄積的能量以產(chǎn)生蒸汽的形式釋放出來。

圖 2.2 工質(zhì)流動(dòng)與能量傳遞示意圖量守恒方程進(jìn)流出以及工質(zhì)相變引起的水空間質(zhì)量變化，建立蓄熱器水11 B PT1dMm mdt 蓄熱器內(nèi)存儲(chǔ)水的質(zhì)量，kg；時(shí)間，s；補(bǔ)水與排水導(dǎo)致的單位時(shí)間水空間質(zhì)量增加量，kg/s；蒸發(fā)與冷凝引起的單位時(shí)間水空間質(zhì)量增加量，kg/s。1 B 1, in 1,outm m m 單位時(shí)間由補(bǔ)水管路進(jìn)入蓄熱器水空間的補(bǔ)水量，kg/s；單位時(shí)間由蓄熱器的排水管路流出的排水量，kg/s。

34） 2 R sin （2-35）21 2 R A（2-36）數(shù)，能夠確定該熱力狀態(tài)下第三個(gè)狀態(tài)參數(shù)多的狀態(tài)參數(shù)有蓄熱器壓力 p 、工質(zhì)溫度T 、APWS-IF97 水和蒸汽計(jì)算程序通過已知的參速降低導(dǎo)致蓄熱器中工質(zhì)水在壓力差的驅(qū)動(dòng)的熱慣性使得水仍處于過熱狀態(tài)，此時(shí)如果圖 2.3 蓄熱器水位簡(jiǎn)圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2827341