傾斜管內蒸汽凝結換熱研究.pdf

1、目前,電廠直接空冷技術廣泛應用于我國富煤少水地區(qū),其核心元件——凝汽器內蒸汽的凝結情況決定了空冷機組的換熱效率,然而截止目前對空冷凝結器管內凝結換熱的研究文獻卻很少。本文針對傾斜光滑圓管內蒸汽凝結過程分別進行了試驗研究和數值計算分析,為更加復雜的較大截面傾斜管凝結換熱研究提供參考。
　　管內蒸汽凝結涉及復雜的汽液兩相運動,本文在設計建設汽液兩相流試驗臺的基礎上,對蒸汽在傾斜光滑圓管內凝結過程中的流型、壓降以及換熱特性進行了系統(tǒng)的試

2、驗研究,并基于試驗數據確定試驗關聯式,建立管內凝結換熱和壓降耦合方程組,對傾斜圓管內蒸汽凝結特性進行了數值計算研究。
　　對于短管試驗段,利用透明玻璃管段對各種工況條件下的流型進行了可視化研究,發(fā)現了環(huán)狀流、波環(huán)狀流、波狀分層流和分層流四種流型,基于試驗數據和Kattan流型圖,拓展了試驗參數范圍內傾斜光滑圓管內蒸汽凝結流動的流型圖。在壓降特性方面,傾斜角度對管內壓降影響不太明顯,通過摩擦壓降試驗關聯式、截面含汽率關聯式和試驗壓降

3、數據相結合,確定了適于本試驗條件下傾斜管內蒸汽凝結的壓降關聯式。在換熱特性方面,冷卻水溫度對凝結換熱系數影響較小,蒸汽流速、換熱溫差以及傾斜角度對凝結換熱系數影響顯著,在一定范圍內,凝結換熱系數隨蒸汽質量流速增加而增加,隨換熱溫差增大而減小,同時存在一個最佳的傾斜角度對應凝結換熱系數最大,在本試驗參數范圍內,最佳傾角為30o。
　　在短管試驗段基礎上,對長管試驗段進行凝結換熱特性的試驗研究,得出了冷卻水溫度、蒸汽溫度、管壁溫度以及

4、蒸汽干度沿蒸汽流動方向分布規(guī)律。冷卻水溫度、蒸汽溫度、管壁溫度、以及蒸汽干度均沿蒸汽流動方向降低,干度對換熱系數的影響顯著,隨蒸汽干度增加凝結換熱系數增加明顯;30o傾斜光滑圓管換熱系數為水平管換熱系數的1.06~2.98倍;將試驗結果與幾種經典計算關聯式進行比較,確定了本試驗條件下管內蒸汽凝結換熱計算關聯式。試驗數據與關聯式計算值相比,大部分試驗數據分布在擬合公式的15％誤差范圍內。
　　通過分析管內蒸汽凝結流動和傳熱特性,對傾

5、斜管分段,以試驗數據為基礎,結合試驗確定的計算關聯式,建立了微元段的凝結換熱和壓降耦合微分方程組,對管內蒸汽凝結特性進行數值計算研究。蒸汽凝結過程中干度沿蒸汽流動方向沒有按線性規(guī)律分布,傾斜光滑圓管內蒸汽凝結過程中微元段的干度不能依照算術平均法計算;蒸汽壓降梯度沿蒸汽流動方向逐漸降低,蒸汽壓力沿蒸汽流動方向降低的趨勢逐漸平緩,蒸汽在管內流動過程中剪切力對凝結液的影響亦逐漸減弱,摩擦阻力隨之減小。
　　本文在傾斜管內蒸汽凝結流型、壓