凝汽器喉部補償節(jié)阻力計算分析

崔艷艷

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

關(guān)鍵詞：凝汽器 補償節(jié) 數(shù)值模擬

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0034-02

凝汽器的喉部是凝汽器的重要組成部分，喉部蒸汽流動的均勻性，會對凝汽器殼側(cè)蒸汽的流動和傳熱產(chǎn)生很大影響，如果喉部的流動阻力較大，就會使汽輪機的排汽壓力升高，同時，過大的蒸汽阻力還會造成凝結(jié)水溶氧超標，加速冷凝管和其他設(shè)備的腐蝕。另外，喉部流場不均勻而產(chǎn)生的局部高速汽流，對凝汽器內(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、喉部補償節(jié)等設(shè)備的布置，都會產(chǎn)生一定的阻力作用。該文主要分析凝汽器喉部補償節(jié)對入口蒸汽的影響程度，為下一步喉部補償節(jié)的優(yōu)化做準備。

1 喉部補償節(jié)結(jié)構(gòu)模型

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

采用ICEM網(wǎng)格劃分軟件對上述建立的凝汽器上部結(jié)構(gòu)模型進行網(wǎng)格劃分。生成網(wǎng)格后，將網(wǎng)格導入ANSYS-CFX進行求解計算，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）；查找相應的熱平衡圖紙，采用凝汽器非均勻進汽入口（兩端多中間少）模型，給定入口邊界條件。

2 結(jié)果分析

建模時的坐標系位置，為更加直觀地分析每層支撐結(jié)構(gòu)的壓損大小，建立如下幾個平面進行分析：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)生的壓損值見表1所示。

從表1中可以看出，凝汽器喉部補償節(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。

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

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

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

3 結(jié)論

根據(jù)上述計算過程，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)生于蒸汽流動過程中的沿程損失。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平面間的沿程損失。由數(shù)據(jù)對比可見，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，凝汽器喉部補償節(jié)所產(chǎn)生的靜壓損失的數(shù)值要比補償節(jié)產(chǎn)生的總壓損失數(shù)值大，這是因為該過程中部分靜壓轉(zhuǎn)化為動壓的緣故。該報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；壓力表測得的壓力應為某一測點位置的靜壓值。

（3）從（2）節(jié)分析中可以得出，無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準，凝汽器喉部補償節(jié)所產(chǎn)生的壓損數(shù)值在凝汽器整個上部的壓損數(shù)值中都占有很高的比例，因此，在計算凝汽器上部的壓力損失時，喉部補償節(jié)部分產(chǎn)生的壓力損失是不應該被忽略的。相比于凝汽器壓損以總壓損失來衡量，當以靜壓損失為凝汽器壓損的衡量標準時，凝汽器喉部補償節(jié)產(chǎn)生的壓損數(shù)值在凝汽器整個上部的壓損數(shù)值中占有更高的比例。

（4）整個凝汽器上部的壓力損失計算中，在總壓損失中靜壓損失占有很高的比例，遠大于動壓損失的部分。

（5）整個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)。

參考文獻

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