凝汽器工作特性仿真研究

论文摘要

凝汽器在汽轮机组的热力系统中起着冷源的作用,其主要任务是将汽轮机排汽凝结成水并在汽轮机排汽口建立和维持一定的真空度以保证汽轮机组的正常运行。凝汽器运行的好坏将直接影响汽轮机组的经济性、安全性和可靠性。目前,数值仿真是研究凝汽器的重要手段之一。首先,本文在对凝汽器的工作过程进行合理简化的基础上,利用质量守恒方程和能量守恒方程根据凝汽器的工作原理建立了仿真数学模型。其次,采用由Nusselt（努塞尔）理论推导出的平均表面传热系数公式及Dittus-Boelter（迪图斯—贝尔特）公式分别计算了蒸汽侧和冷却水侧的换热系数,并利用不同算法对凝汽器的动态特性进行了数值仿真,通过对仿真结果的分析比较,选出最优算法。然后,利用英国电气机械协会公式、美国传热学会公式、别尔曼公式和分部计算式四种经验公式分别计算了凝汽器的总换热系数,并对凝汽器的整个工作过程进行了数值仿真,根据仿真结果选出最优总换热系数计算公式。最后,采用最优总换热系数计算公式和最优算法对凝汽器的工作特性进行了数值仿真,研究了凝汽器进汽量、冷却水流速、冷却水流量及冷却水进口温度对其稳态特性和动态特性的影响,另外还研究了抽气器故障对处于稳定运行状态下的凝汽器的动态特性的影响。本文的研究成果为凝汽器的实时物理仿真提供了参考意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 计算仿真及其特点
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 论文工作内容及预期结果
• 1.5 本章小结
• 第2章 凝汽器仿真模型
• 2.1 仿真对象
• 2.2 仿真数学模型
• 2.2.1 仿真模型的简化
• 2.2.2 数学模型的建立
• 2.3 换热系数计算及其影响因素
• 2.3.1 凝汽器换热的基本理论
• 2.3.2 总换热系数的计算
• 2.3.3 换热系数的计算
• 2.3.4 不凝结气体对换热系数的影响
• 2.3.5 冷却水温度变化对换热系数的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 仿真算法分析比较
• 3.1 冷却管壁温度微分方程的建立
• 3.2 数值计算方法
• 3.2.1 Euler法
• 3.2.2 四阶Runge-Kutta法
• 3.2.3 动态因子法
• 3.3 算法比较
• 3.3.1 计算量比较
• 3.3.2 稳定性比较
• 3.3.3 精度比较
• 3.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 凝汽器工作特性仿真
• 4.1 换热系数计算公式的选取
• 4.2 凝汽器工作过程仿真
• 4.2.1 单流程凝汽器工作过程仿真
• 4.2.2 双流程凝汽器工作过程仿真
• 4.3 凝汽器稳态特性影响因素分析
• 4.3.1 凝汽器进汽量对稳态特性的影响
• 4.3.2 冷却水流速对稳态特性的影响
• 4.3.3 冷却水流量及其进口温度对稳态特性的影响
• 4.4 凝汽器变工况动态特性仿真
• 4.4.1 进汽量对凝汽器动态特性的影响
• 4.4.2 冷却水流速对凝汽器动态特性的影响
• 4.4.3 冷却水流量对凝汽器动态特性的影响
• 4.4.4 抽气器故障对凝汽器动态特性的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢