傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性的試驗研究與數(shù)值分析.pdf

1、目前，電廠直接空冷技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國富煤少水地區(qū)，其核心元件——空冷凝汽器內(nèi)蒸汽的凝結(jié)情況決定了空冷機(jī)組的換熱效率，然而目前對凝結(jié)器管內(nèi)凝結(jié)換熱的研究文獻(xiàn)卻很少。本文針對傾斜光滑圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)換熱特性分別進(jìn)行了試驗研究和數(shù)值分析，為更加復(fù)雜的較大截面傾斜管凝結(jié)換熱研究提供參考。
　　管內(nèi)蒸汽凝結(jié)涉及復(fù)雜的汽液兩相運(yùn)動，本文在設(shè)計建設(shè)汽液兩相流試驗臺的基礎(chǔ)上，對蒸汽在傾斜光滑圓管內(nèi)凝結(jié)過程中換熱特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究，得出了蒸汽溫

2、度、凝結(jié)換熱系數(shù)沿蒸汽流動方向降低的分布規(guī)律；在換熱特性方面，冷卻水溫度對凝結(jié)換熱系數(shù)影響較小，蒸汽流速、換熱溫差以及傾斜角度對凝結(jié)換熱系數(shù)影響顯著。在一定范圍內(nèi)，凝結(jié)換熱系數(shù)隨蒸汽質(zhì)量流速增加而增加，隨換熱溫差增大而減小，隨著傾斜角度先增大后減小，同時存在一個最佳的傾斜角度對應(yīng)凝結(jié)換熱系數(shù)最大。在本試驗參數(shù)范圍內(nèi)，最佳傾角為60°，傾斜光滑圓管換熱系數(shù)明顯高于水平圓管換熱系數(shù)，將試驗結(jié)果與幾種經(jīng)典計算關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比較，確定了本試驗條件下

3、管內(nèi)蒸汽凝結(jié)換熱計算關(guān)聯(lián)式，試驗數(shù)據(jù)與關(guān)聯(lián)式計算值相比，大部分試驗數(shù)據(jù)分布在擬合公式的15％誤差范圍內(nèi)。
　　通過分析管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流動和傳熱特性，對傾斜管分段，以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合試驗確定的計算關(guān)聯(lián)式，建立了微元段的凝結(jié)換熱和壓降耦合微分方程組，對傾斜圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)特性進(jìn)行了數(shù)值計算研究。蒸汽凝結(jié)過程中干度沿蒸汽流動方向沒有按線性規(guī)律分布，傾斜光滑圓管內(nèi)蒸汽凝結(jié)過程中微元段的干度不能依照算術(shù)平均法計算；蒸汽壓降梯度沿蒸汽流動方向

4、逐漸降低，蒸汽壓力沿蒸汽流動方向降低的趨勢逐漸平緩，蒸汽在管內(nèi)流動過程中剪切力對凝結(jié)液的影響亦逐漸減弱，摩擦阻力隨之減小。
　　基于兩相流動理論，對管內(nèi)流動換熱進(jìn)行了研究；通過應(yīng)用兩相流混合物模型和用戶自定義函數(shù)(UDF)，針對傾斜管內(nèi)蒸汽凝結(jié)流動換熱過程，并考慮了不同入口蒸汽流量、管束傾斜角度等參數(shù)的影響，進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：沿管程換熱強(qiáng)度不斷下降，壓降增大；相同傾斜角下，換熱系數(shù)隨入口蒸汽流量的影響規(guī)律與管傾角大小有關(guān)，