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【word】 内置式除氧器的分段仿真模型研究.doc

【word】 内置式除氧器的分段仿真模型研究

李实胜
2017-10-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《【word】 内置式除氧器的分段仿真模型研究doc》,可适用于综合领域

【word】内置式除氧器的分段仿真模型研究内置式除氧器的分段仿真模型研究摘内置式除氟篱分敛彷真犊研究要关键词中图分类号文献标识码文章编号IDOl编号赵云云,张燕平,黄树红,高伟华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉在传统的除氧器集总参数模型基础上,建立了内置式除氧器的喷雾除氧段,混合换热段,鼓泡段及除氧器热力参数计算等子模型的分段数学模型,以反映除氧器内部结构及工作过程如喷嘴雾化,蒸汽排管布置等对除氧器热力性能的影响以某台超临界MW机组的除氧器为例,分别利用分段模型及非分段模型模拟不同设计工况下的除氧器工作状态结果表明:分段模型的精度及稳定性远高于传统非分段模型,可用于深入分析除氧器的热力特性超临界MW机组内置式除氧器喷雾除氧混合换热鼓泡TKA()O,jissnSTUDYoNSECTIONALMoDELOFBUILTINTYPEDEAERAToRZHAOYunyun,ZHANGYanping,HUANGShuhong,GAOWeiCollegeofEnergyandPowerEngineering,MidchinaUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,HubeiProvincePRCAbstract:Onthebasisoftraditionallumpedparametermodelofthedeaerator,asectionalmodelofthebuildintypedeaerater,includingsubmodelssuchasthatinsprayingsection,mixedheatexchangersection,andthebubblingsection,aswellasthearrangementofsteamflowingpipesinthedeaerator,hasbeenestablished,reflectingtheinfluenceofinternalstructureandworkingprocess,suchasarrangementofsteamflowingpipesandatomizationusingnozzles,uponthethermodynamicperformanceofthesaiddeaeratorTakingthedeaeratorofonesupercritiealMWunitasanexample,theworkingsituationofdeaeratorunderdifferentdesignedoperatingconditionshavebeensimulatedbyusingsectionalmodelrespectivelyResultsshowtthesectionalmodelandthenonhattheaccuracyandstabilityofthesectionalmodelarefarhigherthanthatofthetraditionalnonsectionalmodel,beingabletObeusedforanalysingthethermodynamicbehaviorofdeaeratorKeywords:supercriticalMWunitbuiltintypedeaeratorsprayingatomizationmixedheatexchangebublling以除氧器集总参数模型为基础,根据蒸汽在除氧器内的流动过程将除氧器分为喷雾除氧,对流混合换收稿日期:基金项目:作者简介:Email:热,鼓泡等个阶段进行建模,通过各段之间方程的连接建立除氧器的分段数学模型,针对除氧器内可能发国家重点基础研究发展计划资助项目(项目)(CB)国家自然科学基金资助项目(创新研究群体科学基金)()赵云云(一),女,硕士研究生,研读方向为汽轮机及其热力系统热经济性的评价Zypmailhusteducn热能基础研究一热力发电二lI一,一一一一生的如凝结水的动态蒸发或凝结,环境散热等物性变化,计算凝结水的含氧量将该模型的模拟结果与传统非分段模型的模拟结果进行比较,表明分段模型能更好表征除氧器的物理特性,具有更高的精度内置式除氧器分段以集总参数法为基础,根据内置式除氧器结构及其工作过程(图)以及能量守恒定律建立除氧器的分段数学模型,在建立模型时假定凝结水为不可压缩流体,对流换热,计算不考虑非凝结气体对传热的影响雾除氧段合换热段泡段图内置式除氧器结构及其工作过程分段示意喷雾除氧段(A段)在喷雾除氧段凝结水从盘式恒速喷嘴喷人除氧器热容,kJ(kgK)为水的导热系数Pr为凝结水的普朗特数Re凝结水的雷诺数q为凝结水质量流量,kghL为喷至雾化液结束的距离,rnd为液滴的平均直径,mC为喷嘴出ISl速度,ms,f一~(Ap)p,其中fz为喷嘴的流量系数,喷嘴压力降Ap===()x×,MPa,其中,为喷嘴数量,个lD为凝结水密度,kgm该段的蒸汽凝结量为:GJNA一鱼垒e(丁一丁)()一广,十en』s一』en,nss一凡sw式中:G为喷雾除氧段蒸汽凝结量,kghk为除氧器向环境散热凝结系数T为环境温度,小hAn分别为凝结水进,出口焓,kJkgh…h分别为除氧器压力下的饱和蒸汽,饱和水焓,kJkg混合换热段(B段)在混合换热段的加热蒸汽通过沿除氧器简体轴向均布的排管与凝结水换热,属于横掠管束换热,部分蒸汽则通过排管从水下送入除氧器经过鼓泡段后与凝结水直接混合加热,使蒸汽与饱和水进一步充分接触此段换热效率与除氧器内蒸汽排管的结构有关:MBJIlBGA(】hA(】MohM一(GA(】GNB)hB()一一B一M一GNB()式中:MH为B段出口蒸汽流量,kghh为B段出口蒸汽焓,kJkgGA(J为喷雾段出水量,kghMe为除氧器总的进汽流量(抽汽和辅助蒸汽流量),kghh为混合蒸汽进汽焓,kJkg为C段(蒸汽鼓泡段)出口蒸汽流量,kghh为C段出口蒸汽焓,kJkgGNB为B段蒸汽凝结量,kghh戳为B段出口凝结水焓,kJkgM,e为蒸汽排管出V蒸汽流量,kghh’o为蒸汽排管出口蒸汽焓,kJkgQo为B段向环境的散热量,kJ加热蒸汽排管与凝结水的换热方程为:Q:(矗一h’o)一(一)()式中:Q为蒸汽排管的换热量,kJ为蒸汽管换热系数A为蒸汽管的面积,mT,T’o分别为蒸汽进,出排管的温度,T,T分别为凝结水A,B段的出口温度,叩为换热效率,该段的蒸汽凝结量计算式为:GCrNg一}二二旦一是(T一T)():一一en上s一上en,鼓泡段(C段)除氧器的加热蒸汽通过鼓泡管喷射至饱和水中,同时扰动水流,使蒸汽泡与饱和水进一步充分接触,加热能基础研究一热力发电二o=一强换热,并将凝结水中的溶解氧及其它不凝结气体从水中带出水面,进行深度除氧,此段换热状况与鼓泡装置有关其传热方程为:愚A(一):Gmcp,~(Tc一Tm)()式中:k为鼓泡段换热系数T为C段蒸汽出口温度,A为鼓泡换热面积,m,分别为C,B段出口凝结水温度,G为B段出口凝结水质量流量,kghc为鼓泡段凝结水的平均比热容,(kgK)鼓泡段传热系数的计算使用RanzMarshall公式,努塞尔数的计算式为:Nu一PRe()鼓泡段蒸汽凝结量的计算公式为:凝结水比热容GGm(广hco广hm)(rNC惫(T一T)()丁一十enJs一』enoB一,zsw式中:G为C段蒸汽凝结量,kghhco为C段出口凝结水焓,kJkgh为蒸汽排管中的蒸汽进入C段时的焓值,kJkg数值模型的构建除氧器分段模型包括喷雾段,混合换热段,鼓泡段及除氧器热力参数计算等子模型,每段模型包括本段的水侧及汽侧的热力计算及凝结水的含氧量计算采用MatlabSimulink工具建立的内置式除氧器分段模型见图,喷雾段凝结水出口温度计算Simulink模型『见图除氧器分段模型喷雾段II混合换热段lI鼓泡段ll除氧器热力参数曰,凝结水导热系数凝结水运一动粘度Lz水密度一lI凝数量一J)叶喷嘴数量二,一喷嘴直径喷嘴压降H喷嘴速度系数喷嘴凝结水流量出口I速度入口凝结水密度喷嘴计算L喷射距入口凝结水温度凝结水导热系数运动粘度凝结水比热容粘凝结水密度糸喷雾速度喷雾液滴直径喷雾液滴直径喷雾速度凝结水密度蔷赣喷射匝离凝结水流量卜堕酸饱和温度n减生成口图分段模型的喷雾段凝结水出口温度计算Simulink模型J出口凝结水温度懂同一热能基婵丽做j凇蝴rJ蝴rJ加用===鳓础研究一热力发电二oII一一一一一为便于对比,本文同时建立了内置式除氧器的非分段模型,其包括除氧器压力,出水温度和抽汽量,水侧温度,水位,含氧量计算等个子模型(图)图除氧器非分段模型模拟结果实例某台超临界MW机组GC一GS一型内置式除氧器设计温度,压力MPa采用除氧器在不同工况的设计数据分别对除氧器分段及非分段模型进行模拟计算,结果见表l,表由表,表可见,除氧器非分段模型只反映了出口凝结水状态,模拟误差平均值最大为,方差最大为除氧器分段模型反映了除氧器段凝结水的状态,模拟误差平均值最大为,方差最大为表某超临界Mw机组除氯器非分段模拟结果表某超临界Mw机组除氯器分段模拟结果热能基础研究一热力发电二olI一热能基础研一究更鞑除氧器种模型的模拟误差对比见图工况图除氯器种模型的模拟误差对比由图可见,除氧器分段模型的精度及稳定性均远高于非分段模型结论以某台超临界Mw机组为例,根据其内置式除氧器在不同工况下的设计数据对内置式除氧器分段模型与非分段模型的模拟结果进行比较,结果表明非分段模型的模拟误差平均值最大为,方差最大为,而分段模型的模拟误差平均值最大为,方差最大为,分段模型的精度及稳定性远高于传统非分段模型参考文献刘勇利,冯德群MW机组除氧给水系统的数学建模与仿真lJ系统仿真,,():朱伟,蒋滋康,程芳真高压除氧器的建模与仿真lj发电设备,():吴立强,谭文,王艳红基于Modeliea和Dymola的除氧器建模与仿真J现代电力,,():CXLu,RDBell,NWReesSchedulingcontrolofadeaeratorplantJControlEngineeringPractice,():蔡文刚,蔡锡火电厂除氧器M中国电力出版社,:SagarGulawani,SachinKDahikar,ChannamallikarjunSMathpatietaAnalysisofflowpatternandheattransferindirectcontactcondensationJChemicalEngineeringScience,,:RMYoung,EPFenderNusseltNumberCorrelationsforHeatTransfertoSmallSpheresinThermalPlasmaFlowsJPlasmaChemistryandPlasmaProcessing,():】一(上接第页)()结合某台Mw汽轮机组回热系统,总结归纳出加热器端差变化对回热系统火用损分布影响的通用计算模型,该模型在端差发生变化时,无需改变结构矩阵,只需要获得相关参数的变化量,这使端差变化与回热系统火用损分布的关系更为明确,计算也更为简便()该通用计算模型,易于填写,便于理解,且适合于计算机编程应用该方法可以方便快捷地求取任何加热器端差变化对整个回热系统火用损分布的影响,具有良好的适应性与通用性,同时也便于在线定量分析端差变化对回热系统火用损分布的影响参考文献林万超火电厂热力系统节能理论M西安:西安交通大学出版社,E于淑梅,曾庆华,张向辉,等基于熵分析法的回热系统通用火用损分布矩阵rJ():O张春发现行电力系统热经济性状态方程J工程热物理,,():~!Jn璇,张树芳火用方法及其在火电厂中的应用M北京:水利电力出版社,宋之平,王加璇节能原理M北京:水利电力出版社,张春发,郭民臣,张明智,等等效焓降法理论基础的研究J华北电力学院,,():张学镭,王松岭,陈海平,等加热器端差对机组热经济性影响的通用计算模型J中国电机工程,,():郭民臣,王清照,魏楠,等电厂热力系统矩阵分析法的改进J热能动力工程,,():

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