电站锅炉炉膛和管内工质的分布参数动态数学模型

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1、东南大学博士学位论文电站锅炉炉膛和管内工质的分布参数动态数学模型姓名：冷伟申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：徐治皋20030201电站锅炉炉膛和管内5-质的分布参数动态数学模型根受热管为建模对象，因而可以方便地与炉膛三维动态模型相结合，以反映在炉膛不同区域水冷壁管内工质动态过程的差异。模型包括了管内工质在全工况(过冷区、饱和区、过热区)范围内的动态变化过程，因而模型既适用于自然循环锅炉中两相区的水冷壁，也适用于单相区的省煤器、过热器和再热器，还可以用于直流锅炉管内工质从过冷水到过热蒸汽的整个连续变化过程，模型具有很好的通用性。在建立的管内工质动

2、态模型中考虑了两相区内汽水之间的相对滑移，以及流体动量沿流程、随时间的变化对动态特性的影响；对过冷区、饱和区和过热区都采用了分布参数模型。与以往的两相区采用均相模型、动量方程采用简单的压差流量关系式、以及对过冷区、饱和区和过热区分别采用集总参数的模型相比，本文所建模型机理性更好，考虑因素更全面，模拟的动态特性更加符合实际过程。模型既可以用于电站的实时仿真系统，还可以用于对锅炉受热面及其控制系统的工程设计、调试和优化。最后，对锅炉在稳态工况以及燃烧器摆角和燃料量变化的扰动工况下，炉膛和蒸发区的整体动态过程进行了仿真计算和分析，计算结果表明，只有采用机理性

3、分布参数动态数学模型才能正确反映模拟对象在动态过程中的一些变化特性，以满足在对电站锅炉的动态特性深入分析、研究和应用过程中，对动态数学模型提出的更新、更高的要求。关键词l锅炉，炉膛，管内工质，两相流，燃烧，传热，动态特性，分布参数数学模型东南大学博士学位论文ABSTRACTBecausetheapplicationoftheutilityboilerdynamicmathematicalmodelisextendedfromsimulation仃mnmgtotheengineeringanalysisandthecontrolsystemtestetc

4、．，moreadvancedboilermathematicalmodelisneeded．Atpresent，inthemodelingofthefluidflow,combustionandheattransferintheutilityboilerfumace，three—dimensionalmathematicalmodelisgenerallyusedonlyforthesteady—statecalculation，whilethedynamicsismainlystudiedbyzeroorone—dimensionalmathemat

5、icalmodel．whichneedslassCPUtimebutlaeksinmechanism；Inthedynamicmodeloftheworkingfluidinboilertube，therestillaresomeshortcomingsinthedistributed—parameterdynamics，thefull-scopeavailability,thesteam—watertwo-phaseflowandfluidmomentumsimulation．Inconsiderationofthosementionedabove，

6、adistributed-parameterdynamicmathematicalmodeloftheutilityboilerfurnaceandworkingfluidinthetubeisdevelopedinthispaper．Themodelisabletodeeplyandsoundlysimulatetheboilerdynamics．themaincontentsareabstractedasfollows．Athree—dimensionaldynamicmodeloftangentiallyfiredutilityboilerfur

7、naceisestablished．nlegas-solidheatandmasstransfer,andthedynamicsoffluidvelocity,temperature，constituent，andheatfluxinthefurnaceareallconsideredinthemodel．111eamountofthedataavailableandthemechanismofthemodelhavebeengreatlyimproved．incomparisonwithzeroorone-dimensionaldynamicmode

8、l．Themodelismoresuitablefortheengineeringdesign