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1、三分仓回转式空气预热器的建模与仿真程芳真蒋滋康(北京清华大学)摘要该文介绍了三分仓回转式空气预热器的特点和建模方法,并给出了在各种运行工况下的仿真结果,并进行了分析。该模型已成功应用于实际仿真对象,具有较高的精度与较好的动态特性,并可以适应包括故障在内的各种工况的仿真运行。图5参3主题词:电站锅炉回转式空气预热器仿真数学模型到二次风侧,但当一次风机出现故障时,可能导致一次风压力反而小于二次风压力,从而出现相反方向的漏风),在建模过程中,对3种工质之间的漏风应考虑为双向的;·由于预热器转子转速较慢,为了能够正确地对其动态过程
2、进行模拟,我们需要考虑转子横截面上温度分布的不均匀性。对象简介三分仓回转式空气预热器是回转式空气预热器的一种,外壳的扇形顶板和底板,把转子流通截面分割为三部分,这三部分两端分别与烟气道、一次风道和二次风道相通,扇形角度分别为180°、60°和120°。这种空气预热器与普通二分仓回转式空气预热器相比,由于它多出一个通道,且具有变转速的特性,所以它的建模方法与其它类型的空气预热器相比具有很大的不同,有着较大的难度。0数学模型由于分段后各段形式相同,以下只列出单段的数学模型。单段预热器示意图如图1所示。转子的同一部位与工质的接触
3、顺序为:一次风→二次风→烟气→一次风。2建模原则在模型的建立过程中,我们将遵循以下原则:·由于空气预热器具有较大的换热系数,为使模型具有良好的动态特性和精确度,需将其划分为若干段进行计算;·分段后,对每段的一次风、二次风、烟气和金属壁均采用集中参数的数学模型进行建模;·由于回转式空气预热器具有较大的漏风量,且随着运行时间的增加会变得越来越大,故在建模过程中必须加以充分的考虑;·由于它具有电动马达和气动马达两套转速不同的传动装置,且要考虑故障时的仿真,需要认真考虑转子转速对传热系数的影响;·考虑到各种特殊情况(如在正常情况下
4、一次风压力大于二次风压力,漏风是从一次风侧漏1图1预热器计算示意图2.1一次风侧数学模型能量守恒方程:GapoCapotapo=GapiCapitapi-GaplaCaplatapla(1)(2)-=fa(tapi)GaplgCaplgtaplg+QapCapi19970207收到来稿·10·发电设备1997年第10期=fa(tapo)(3)Capo式中:Gapi———一次风进口流量;tapi———一次风进口温度;Capi———一次风进口比热;Gapo———一次风出口流量;tapo———一次风出口温度;Capo———一次风
5、出口比热;kg/s℃J/(kg·℃)kg/s℃J/(kg·℃)Gapla———一次风侧与二次风侧漏风流量(漏出为正);kg/stapla———一次风侧与二次风侧漏风温度;℃Capla———一次风侧与二次风侧漏风比热;J/(kg·℃)Gaplg———一次风侧与烟气侧漏风流量(漏出为正);kg/staplg———一次风侧与烟气侧漏风温度;℃Caplg———一次风侧与烟气侧漏风比热;J/(kg·℃)Qap———金属壁对一次风放热量;漏风温度、比热方程W>0≤0tapGaplatapla=tas特殊Gapla于分由(6)fa(ta
6、plg)fg(taplg)>0≤0GaplgGaplgCaplg=wa(16)Casla=fa(tasla)(17)tastagGaslgGaslg>0≤0taslg=scus(19)换热方程1997年第10期发电设备·11·Gnas(tQas=μaskasasmasas换热方程)(20)-tQg=μgkgGg(tg-ngtmg)(29)Ggsi+Ggso(21)Gas=2G+Ggigo(30)Gg=式中:kas———二次风与金属壁换热系数;2W/℃式中:kg———烟气与金属壁换热系数;W/℃nas———二次风与金属壁换热
7、修正指数μas———二次风吸热修正系数Gas———二次风平均流量;kg/sng———烟气与金属壁换热修正指数μg———烟气放热修正系数Gg———烟气平均流量;kg/stmas———二次风侧金属壁温度;2.3烟气侧数学模型能量守恒方程℃tmg———烟气侧金属壁温度;2.4金属壁温数学模型℃GgoCgotgo=GgiCgitgi+GglpCglptglp+(22)(23)(24)αapMmCmdtmapn(tmg-tmap)MmCm=GglsCglstgls-Qg-Qdτap36060CgiCgo式中:=fg(tgi)=fg(
8、tgo)(31)α()asMmCmdtmasMmCmntmap-tmas=-Qasdτ36060Ggi———烟气进口流量;tgi———烟气进口温度;Cgi———烟气进口比热;Ggo———烟气出口流量;tgo———烟气出口温度;Cgo———烟气出口比热;kg/s℃J/(kg·℃)kg/s℃J/(kg·℃)
