凝汽器喉部補償節阻力計算分析

崔艷艷

摘 要：該文以常適用于300 MW等級機組凝汽器為例，建立了凝汽器上部的三維模型，考慮到凝汽器喉部補償節對入口蒸汽的影響程度，分析了在補償節及凝汽器上部支撐結構作用下蒸汽的流動阻力情況，為凝汽器上部的結果優化提供了重要的指導意義。

關鍵詞：凝汽器 補償節 數值模擬

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0034-02

凝汽器的喉部是凝汽器的重要組成部分，喉部蒸汽流動的均勻性，會對凝汽器殼側蒸汽的流動和傳熱產生很大影響，如果喉部的流動阻力較大，就會使汽輪機的排汽壓力升高，同時，過大的蒸汽阻力還會造成凝結水溶氧超標，加速冷凝管和其他設備的腐蝕。另外，喉部流場不均勻而產生的局部高速汽流，對凝汽器內的支撐管和冷凝管產生巨大的沖擊，影響其使用壽命。低壓加熱器、上部支撐管、抽氣管組、喉部補償節等設備的布置，都會產生一定的阻力作用。該文主要分析凝汽器喉部補償節對入口蒸汽的影響程度，為下一步喉部補償節的優化做準備。

1 喉部補償節結構模型

根據凝汽器喉部補償節外形結構及尺寸，進行流動性能分析。具體過程為：使用Unigraphics NX建立凝汽器上部的三維計算模型，導入Ansys-Icem網格劃分軟件中劃分計算網格，然后使用CFX軟件進行計算分析。

采用ICEM網格劃分軟件對上述建立的凝汽器上部結構模型進行網格劃分。生成網格后，將網格導入ANSYS-CFX進行求解計算，求解模型采用模型，不考慮重力的影響，流體介質為蒸汽（Steam1v）；查找相應的熱平衡圖紙，采用凝汽器非均勻進汽入口（兩端多中間少）模型，給定入口邊界條件。

2 結果分析

建模時的坐標系位置，為更加直觀地分析每層支撐結構的壓損大小，建立如下幾個平面進行分析：inlet平面（Z=4.81 m，凝汽器入口平面）、plane1平面（Z=4.56 m）、plane2平面（Z=4.31 m）、plane3平面（Z=3.5 m）、plane4平面（Z=2.5 m）、plane5平面（Z=1.5 m）、plane6平面（Z=0.8 m）、plane7平面（Z=0 m，凝汽器上部出口平面）、outlet平面（Z=-4 m，延伸段出口平面）。各截面產生的壓損值見表1所示。

從表1中可以看出，凝汽器喉部補償節產生的靜壓損失數值為219.12 Pa，總壓損失數值為105.6 Pa。整個凝汽器上部產生的靜壓損失數值為480.55 Pa，總壓損失數值為558.08 Pa。

凝汽器喉部補償節所產生的靜壓損失與凝汽器整個上部的靜壓損失的比值：219.12/480.55=0.456。

凝汽器喉部補償節所產生的總壓損失與凝汽器整個上部的總壓損失的比值：105.6/558.08=0.189。

凝汽器整個上部的靜壓損失與凝汽器整個上部的總壓損失的比值：568.26/665.37=0.854。

3 結論

根據上述計算過程，可以得出如下結論：

（1）在表1中第五列最后一行的總壓損失數值（36.62）近似等于最后一排支撐管（Plane7平面）到假定的凝汽器蒸汽出口（outlet平面）的壓力損失值，該壓力損失主要產生于蒸汽流動過程中的沿程損失。而該列其余總壓損失數值既包括蒸汽繞流每層支撐管產生的局部損失又包括所建立的上下兩個平面間的沿程損失。由數據對比可見，凝汽器上部的壓力損失主要源于蒸汽繞流每層支撐管產生的局部損失。

（2）從表1結果可以看出，凝汽器喉部補償節所產生的靜壓損失的數值要比補償節產生的總壓損失數值大，這是因為該過程中部分靜壓轉化為動壓的緣故。該報告中涉及到的靜壓值指的是凝汽器某一平面上的平均靜壓值；壓力表測得的壓力應為某一測點位置的靜壓值。

（3）從（2）節分析中可以得出，無論是將靜壓損失還是將總壓損失作為凝汽器壓損的衡量標準，凝汽器喉部補償節所產生的壓損數值在凝汽器整個上部的壓損數值中都占有很高的比例，因此，在計算凝汽器上部的壓力損失時，喉部補償節部分產生的壓力損失是不應該被忽略的。相比于凝汽器壓損以總壓損失來衡量，當以靜壓損失為凝汽器壓損的衡量標準時，凝汽器喉部補償節產生的壓損數值在凝汽器整個上部的壓損數值中占有更高的比例。

（4）整個凝汽器上部的壓力損失計算中，在總壓損失中靜壓損失占有很高的比例，遠大于動壓損失的部分。

（5）整個凝汽器上部的壓力損失中，壓力損失最大的地方主要集中在喉部補償節最上一層的支撐結構以及凝汽器上部最上一層的支撐結構。

參考文獻

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