立式三分螺旋折流板冷凝器的性能研究

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1、隶劫大辔硕士学位论文立式三分螺旋折流板冷凝器的性能研究本论文获国家自然科学基金资助项目(51276035)、江苏省科技创新与成果转化专项引导资金项目(BY2011155)资助。Study0nperformanCe0lvertlcalC0nnenser⋯一n--’1withtrisectionhelicalbamesAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLinliSupervis

2、or：Prof．CHENYapingSchoolofPowerandEnvironmentSoutheastUniversityMarch2014东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：

3、Ⅺ峨1、、东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：j晦导师签名：避馥龇j、牛摘要立式三分螺旋折流板冷凝器的性能研究硕士研究生：林丽导师：陈亚平发

4、电厂常用的卧式高、低压给水加热器不仅本身占地面积较大，还要留有与管束长度相当的抽管束用的空间，而且水平方向抽取管束的操作也不方便；另一方面，高大的汽轮机厂房有着现成的起吊设备，如果能够通过强化立式换热器的管外(壳侧)凝结换热，推广使用立式给水加热器，不仅能有效减小占地面积，而且还因无需设置滚轮导向轨等部件而使其结构较简单，并减少维修时间，这对于发电行业极有吸引力。立式三分螺旋折流板冷凝器是应用三分螺旋折流板换热器技术于传统弓形折流板管壳式冷凝器，特别是针对高、低压给水加热器等壳侧凝结设备而提出的改

5、进方案，它将冷凝器垂直布置，壳侧设置周向重叠三分螺旋折流板，并在倾斜的折流板上设置挡液堰和疏液缺口，管束上的液膜可有效地刮除，并疏至冷凝器的底部。本论文采用数值模拟的方法研究了不同折流板布置形式以及折流板挡液堰等对立式三分螺旋折流板冷凝器器壳侧传热、压降及凝结量等性能的影响。本论文首先数值模拟研究了立式三分螺旋折流板冷凝器模型中倾斜折流板的疏液对凝结换热强化的影响，建立了竖壁管外凝结物理数学模型。采用MaⅡab软件模拟了含不凝性气体时倾斜角为150、250和350的立式三分螺旋折流板方案的凝结模型

6、，得出了在不同蒸汽入口速度和管壁温度等参数下凝结液膜、蒸汽凝结量和凝结换热系数沿管程的分布情况，并与Nusselt经典凝结模型及弓形折流板凝结模型进行比较。其次分别建立了带挡液堰倾斜角为15。和25。单头、倾斜角为350单头与双头、分段变角度的35。、25。、15。三种角度(以下简称三角度)倾斜角单头与双头方案，无挡液堰的350单头和三角度倾斜角单头方案的立式三分螺旋折流板冷凝器，以及立式等间距弓形折流板冷凝器和立式无折流板光管冷凝器方案等共lO个方案的壳侧流动和凝结传热的数学模型，并利用CFD与

7、Matlab软件对模型凝结性能进行数值模拟研究。模拟结果表明，三分螺旋折流板冷凝器方案壳侧蒸汽整体流线分布呈现近似螺旋流动，在螺旋折流板通道内几乎没有流动死区，并且带挡液堰倾斜布置的折流板能够很好地减薄液膜厚度，加速凝结液排泄；另外，双头螺旋折流板方案的凝结换热效果优于单头方案，带挡液堰方案能够很好地加速凝结液排泄，有利于气液分离，避免凝结过程演变成复杂的两相流。弓形折流板存在流动死区，折流板缺口处流动阻力大，并且水平布置的弓形折流板凝结液易堆积；光管无折流板冷凝器方案凝结液膜沿程逐渐增厚，凝结换

8、热效果不理想。算例表明在10K温差下，双头带挡液堰的三角度三分螺旋折流板方案的平均凝结换热系数比立式弓形折流板模型和光管无折流板模型分别高出32％和139．7％。关健词：立式冷凝器；三分螺旋折流板换热器；倾斜角；挡液堰；数值模拟ABSTRACrStudy0nperformanCe0Iverticalcondenserdtat⋯一●_●withtrisectionhelicalba脚esLinliSupervisor：CHENYapingABSTRACTHorizontalhigha