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火电厂直接空冷凝汽器蛇形翅片管流动换热性能数值研究

侯雪梅  
【摘要】:在水资源日益稀缺的今天,直接空冷系统以其显著的节水性能被广泛应用于各大空冷电厂中,尤其是在“富煤缺水”地区。直接空冷系统由若干个直接空冷凝汽器单元组成,每一单元都包括呈“人字形”布置的凝汽器管束和位于单元底部的大型轴流风机,汽轮机排汽在装有翅片的凝汽器管束内流动,环境空气通过风机加压提速后穿过凝汽器管束,带走汽轮机排汽的热量,将排汽冷凝为水。因此,直接空冷系统的核心元件是翅片管束,翅片管的散热性能直接决定了整个空冷凝汽器的换热性能。可以看出:提高空冷凝汽器的换热性能必须从提高凝汽器翅片管束的散热性能着手,这对整个空冷系统的优化设计有着至关重要的作用。 目前为止,已有不少学者对扁平管钎焊蛇形翅片管呈水平布置时进行了研究,并取得了一定成果,但是实际应用中翅片管呈60。夹角的“人字形”布置,夹角的存在会影响换热系数和进出口压降的变化。因此,本文在前人的基础上对翅片管水平布置和呈“人字形”布置分别进行了数值模拟,通过分析其速度场、温度场的不同知道了两者之间的区别与联系,通过比较平均换热系数和进出口压力损失随迎面风速的变化趋势得到了相应的数学关联式;针对不同的放置方式,对翅片某一确定位置处进行换热系数的分析比较,找到了翅片表面平行于空气流动方向上和垂直于空气流动方向上换热系数的变化规律,并分析了造成这种变化的主要影响因素。 另外,本文还对翅片管的优化设计进行了研究,通过寻求一种结构简单、对原制作工艺影响不大的技术方法对翅片管进行优化改进,以达到提高翅片管的换热系数、减小空冷系统冷却面积的目的:如在翅片表面布置扰流孔来增强换热。通过对不同扰流孔距的翅片管建立数学模型并进行模拟研究,分析了不同扰流孔距下不同迎面风速时换热系数和流动阻力损失的变化规律,并找到了在平行于空气流动方向上和垂直于空气流动方向上换热系数的不同以及导致其不同的主要原因,经过综合分析比较得到了较优的扰流孔距优化方案。


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