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《重庆大学》 2007年
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火电厂直接空冷平台的数值模拟

周文平  
【摘要】: 电站直接空冷技术是一种节水、环保的发电技术,可实现对水资源的循环利用,在我国富煤缺水的北方地区具有广阔的应用前景。由于空冷机组以空气为冷却介质,受季节及昼夜变化的影响,空冷汽轮机的背压随环境气温的变化而变化。因此,掌握整个凝汽器内空气侧的流场特性及规律对凝汽器的设计和优化至关重要。 空冷凝汽器冷却单元的流场计算中普遍采用的方法是将风机和A型框架分开计算或者将风机视为无限薄平面进行集总参数化处理。这两种方法都存在不足,第一种方法计算时边界条件难以给定,而第二种方法的计算误差较大。在此基础上,本文提出将转动部件风机和非转动部件A型框架进行耦合计算的方法对单个冷却单元进行整体分析。 本文的主要工作为: 1)针对空冷风机叶片沿展向载荷分布不合理的问题,采用五次方流型设计空冷风机叶片,并用CFD商业软件NUMECA对风机进行数值模拟; 2)采用冻结转子方法将风机和A型框架进行耦合计算; 3)分析风机转速变化时凝汽器冷却单元空气侧流场的变化,并将计算结果与将风机简化为集总参数对象的方法进行了比较。 计算结果表明,在进行风机设计时,采用五次方流型设计空冷风机不仅可以改善叶片根部的扭曲度,而且能取得较佳的气动性能效率,其效率要比等α流型的风机效率高10%左右。因此,采用五次方流型设计的空冷风机具有明显的节能效果。 整机耦合计算是对凝汽器冷却单元空气侧流场的直接模拟,能充分反应空冷风机和A型框架之间的耦合关系。通过计算得到了风机在不同转速时空冷单元内空气的速度、温度的分布,以及凝汽器空气侧的传热系数和散热量。将耦合计算与简化计算进行比较可知,采用简化处理不能体现风机出口切向速度和径向速度对流场的影响,计算误差较大;而耦合计算不仅能有效的克服动静部件间边界条件的确定问题,而且能反映一些重要的流动现象,如倒灌等,腔室内空气流场比较混乱,计算结果更符合实际情况。通过对凝汽器冷却单元的数值模拟,为凝汽器翅片管的优化设计提供了理论依据。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM621

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