凝汽器总体传热系数计算模型

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1、第25卷第12期电力科学与工程Vo1．25．NO．12Dec一2009372009年l2月ElectricPowerScienceandEngineering凝汽器总体传热系数计算模型张伟，杨文正，侯伟军(华北电力大学能源与动力工程学院，河北保定071003)摘要：从分析影响凝汽器总体传热系数的因素开始，介绍了常用的3种传热系数的计算模型。通过实际的工程计算，分析了3种方法在计算中的应用条件和优缺点。关键词：凝汽器；传热系数；计算中图分类号：TK264．4文献标识码：A总传热系数为：0引言1^一=凝汽系统作为汽轮发电机组重要组成部

2、分，在电站热力循环中具有十分重要的作用，其工作性能2影响传热系数的因素直接影响到整个汽轮机组的热经济性和安全性。凝汽系统的安全经济运行越来越受到人们的重视。2．1凝汽器水侧污垢的影响凝汽器总体传热系数的计算，在凝汽器的设计、热由于冷却水(开式或闭式的)直接与外界环境经济性分析、变工况特性分析、故障诊断等方面有接触，故水质较差。杂质在管道内壁上不断聚集而非常重要的作用。由于各种因素的影响，人们很难结垢、结污，阻碍了水与管壁的直接接触，增加了精确计算出其总体传热系数，目前工程应用上主要导热热阻。该热阻可以表示为：是通过经验公式的方法来

3、计算。本文通过实际计R=h算，比较了常用的几种计算模型。式中为污垢的导热系数；为污垢层厚度；，为管1凝汽器总传热系数道的长度。可以看出，随着的增大，热阻也将增大，对凝汽器传热热阻由相互串联的热阻构成，传热传热影响较大，会明显降低传热系数。总热阻∑是传热系数的倒数，即：2．2汽侧凝结液膜厚度的影响∑=常规电厂表面式凝汽器的凝结换热一般按膜状凝结设计。蒸汽遇到温度较低的管壁放出汽化潜热以管外表面积为基准的传热总热阻∑。为：而凝结成水，凝结水不会立即离开壁面而是吸附在换热管表面上形成一层水膜，后到来的蒸汽与管壁∑。=去鲁+啬鲁++的换热

4、必须首先与水膜换热，然后经过水膜的热传式中do，el,分别为管外径和管内径；。，优分别为管导才能实现，所以，传热过程中又额外增加了水膜外和管内放热系数；ro，ri分别为管外和管内污垢热的导热热阻，使传热系数下降，传热效率降低。这阳．：为管材的导热系数。部分热阻可以近似表示为：收稿日期：2009—09—26．作者简介：张伟(1981一)，男，华北电力大学能源与动力工程学院硕士研究生38电力科学与工程2009矩lndo+2~=一当音>0·6时，0-6,8式中，分别为水膜的导热系数和厚度。3．2美国热交换协会HEI方法显然，水膜越厚，对

5、传热的影响越大。凝汽器管材总体传热系数研0用美国热交换协2．3管子排列的影响会HEI计算方法可表示为：蒸汽在水平管束外凝结时，各排管子的凝结情K=838tB况和管子的排列方式有关。在管子的各种排列方式=c1√v下，由于上排管凝结液的下落，下面各排管的液膜厚度逐渐增加，导致其传热系数逐渐减小。式中C。为计算系数。2．4蒸汽中空气含量的影响3．3BEAMA公式实际运行过程中，凝汽器中不可避免地存在一英国凝汽器总平均传热系数的计算是根据英国部分空气。空气的来源有两方面，一方面是由蒸汽电气机械制造协会的标准进行的。这种计算方法和直接带入的

6、，另，‘方面是通过真空系统不严密处漏HEI相似，由下式计算：入的。在壁面处，由于蒸汽凝结，靠近壁面处K=8sBm蒸汽的分压力将减少，并且越近壁面处减小得越多。根据道尔顿定律，壁面各处混合物的总压力是式中‰为凝汽器管在清洁情况下，冷却水入口温度不变的，则越靠近壁面处空气分压力越大。所以靠21℃时的基本平均传热系数。近壁面处空气的浓度比较大，形成一层空气膜，这相当于增加了热阻，使传热系数下降。4计算实例比较分析3凝汽器管材总体传热系数的计算方法4．1不同冷却水进口温度时的比较选用024x1的铝黄铜管HAL77—2A，冷凝管3．1全苏热

7、工研究所实验分析方法内水速为1．5m／s时的计算结果图1。从图1中可以看出，随着冷却水进口温度的升K=4070flflwfl,flzfl,高，凝汽器总体传热系数得到加强，近似直线上升趋势。这是因为冷却水进口温度升高总是使出口温锨_()度变高；另使铜管内壁的附面层厚度变薄，对传热有利。从三种不同方法的计算结果看，随着冷却水一(35)进口温度的逐渐升高，全苏公式比其他两种方法先趋于平缓。这说明全苏公式比较切合实际，因为：+鲁(一tw1]冷却水达到一定的温度后，对总体传热的影响减小。在不同的流速范围内HEI，BEAMA公式与b=0．52

8、—0．0072全苏公式的接近程度不同。式中为考虑冷却表面清洁状况和冷凝管材料及壁后的系数；为冷却表面清洁系数，与冷却方式和，水质有关；为管材修正系数；Vw为冷却水在冷凝g管内的流速；为系数；z为冷却水的流程数；为丫每冷凝管内径；为蒸汽负荷率；，，，