直接空冷凝汽器单元传热性能的数值研究VIP免费

直接空冷凝汽器单元传热性能的数值研究刘海峰1，张薇2，周云山11.中国华电工程（集团）有限公司北京1000442.华北水利水电学院环境与市政工程学院郑州450011摘要：直接空冷凝汽器由一个个直接空冷单元组成。对直接空冷凝汽器单元的研究具有重要的意义。依托实际工程项目，建立了某135MW直接空冷凝汽器单元流动和传热的数学模型。利用计算传热学（NHT）软件FLUENT，对夏季汽轮机考核工况（TRL）下，不同环境风速和风向，进行了空冷单元的性能的数值模拟。对直接空冷凝汽器外部空气的速度场、温度场的模拟、分析和研究，为直接空冷系统的优化设计提供帮助。关键词：空冷凝汽器直接空冷单元数值模拟优化设计NumericalInvestigationonHeatTransferPerformanceofDirectAirCooledCondenserUnitByLIUHaifeng,ZHANGWei,ZHOUYunshan1.ChinaHuadianEngineeringCorporationLtd.Beijing.100044,China2.SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower,Zhengzhou450011,ChinaAbstract:Directaircooledcondenseriscomposedofindividualdirectaircooledunits.Itisveryimportanttohaveadetailedresearchondirectaircooledcondenserunit.Basedonactualproject,themathematicmodelforflowandheattransferofdirectaircooledunitina135MWpowerplantisconstructed.Usingthenumericalheattransfer（NHT）softwarecalledFLUENT,thethermalperformanceofaircooledunitundertypicalsteamturbine,especiallyTRLmodeinSummer,underdifferentenvironmentalvelocityandwinddirection,issimulated.Thesimulatingresults,includingtheflowingfieldandtemperaturefieldareanalyzedandstudied.Itoffersgoodhelpfortheoptimaldesignofdirectaircoolingsystem.Keywords：aircooledcondenser;directaircooledunit;numeralsimulation;optimaldesign0.引言空冷是“富煤缺水”地区火电厂的主要冷却方式，它改变了原来“以水定电”的被动局面，在水资源日益紧张的今天，具有重要的意义。山西格瑞特实业有限公司煤矸石综合利用发电项目规划容量为2×135MW，采用机械通风直接空冷系统冷却汽轮机排汽。上海电气集团提供NZK135-13.24/535/535直接空冷超高压中间再热凝汽式汽轮机。江苏双良空调股份有限公司提供双排管直接空冷凝汽器。直接空冷系统关键技术和设计长期被国外公司所垄断，空冷国产化面临很多技术难题。火电厂直接空冷系统和空冷凝汽器（ACC）设计的优劣直接关系到投产后电厂的安全和经济效益。不同风向、风速和气温的组合下，气象环境会对空冷凝汽器的换热产生影响。本文利用数值传热学软件FLUENT，对直接凝汽器单个换热单元进行了全面的数值模拟、分析和研究。1.计算条件[1]山西朔州位于北纬39º18′，东经112º26′，海拔1091.2m，多年平均大气压892.9mbar，多年平均风速为2.2m/s，空气密度约1.024kg/m3。根据朔州的全年、夏季和冬季的风向玫瑰图1，该地区的全年主导风向为静风C，次主导风向为西南西WSW。表1为朔州全年、夏季及冬季各风向平均风速表。根据朔州全年、夏季及冬季各风向平均风速表，该地区夏季各朝向平均风速均低于2.5m/s。图1朔州全年、夏季及冬季风向玫瑰图由于空冷机组背压波动范围较大（10~60kPa），不可能对所有工况逐一进行模拟和研究。根据直接空冷系统技术协议，在空冷汽轮机典型运行工况中，直接空冷系统的主要性能考核点为TRL工况。即在夏季空气干球温度为28℃，外界环境风速≤3.0m/s（测量位置按德国VGB-R131Me[2]），每台汽轮机的排汽量为335.97t/h，排汽焓为2606.1kJ/kg，排热量为243.2MW（其中，空冷凝汽器散热量为214.82MW）的条件下，应保证汽轮机排汽口处背压不大于35kPa，满足汽轮机满发条件。汽轮机THA工况、T-MCR工况、VWO工况和阻塞背压工况作为一般考查点或保证点。因此，本文重点研究该工况下，受不同风速和风向的环境来风影响，直接空冷单元的性能。2.直接空冷凝汽器单元模型直接空冷凝汽器换热元件的一般为多排、双排或单排椭圆翅片管。由多个换热元件组成的换热器管束，如图2阴影部分所示，与钢结构支撑构成“...