汽—液两相流表面式高压加热器动态数学模型的建立与仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com电站辅机第4期61999年12月一0●●汽一液两相流表面式高压加热器动态数学模型的建立与仿真(龇西北⋯电力仿真培训中心710032)／0摘要本文介招了汽一液两相流表面式高压加热器动态教学模型建立的方法与过程．井对几种典型-r-~T高压加热器的仿真结果进行分析与研完。该模型具有很高的精度和通用一肚，可用于对不同容量机组高压加热嚣的仿真，而且对高压加热嚣的优化设计具有一定的指导意艾。爷叮f1．7忽略高加启动时的抽气过程，不考0引言虑非凝结性气体对换热的影响。高压加热器是热力发电厂最重要的辅机2动态数学模型描述

2、奎一，它的主要任务是利用抽汽凝结放热将去锅炉的给水加热到一定的温度，从而满足如图1所示，表面式高压加热器按其热机组带负荷对给水温度的要求以及运行工况力工作特性可分为三个工作区域：疏水侧、管变化的需求。所以高加的正常运行是保证整侧、汽坝4。个机组完全经济运行的关键。建立高压加热器的数学仿真模型，有助于运行人员全面了解高加的工作特性、熟练掌握高加投入，解列的操作方法．并对高加所在系统的相关参数的变化规律具有一定的认识。l建立数学模型的简化原则以及假设条件Wo,_T，iL1．1视管内给水为不可压缩流体。圄1高压加热器工作区域示意图1、2数学模型内参数采用集总

3、参数。2．1汽侧13高加内所有并联管路用一根等效●该区质量平衡方程为：管子代替。1．4沿管内给水流动方向无传热，换热警=(一‰一)仅发生在径向。式中：疋一蒸汽压力系数e：dP1．5管侧换热系数与管内给水流速有关。16忽略商加向外散热。p一蒸汽密度。维普资讯http://www.cqvip.com第4期1999年l2月电站辅机高压加热器汽侧容积。耽一高加的泄褊量。一进人高压加热器抽汽流量评—本级的疏水量。：B●高加水位L=巩B一抽汽阀门导纳。式中：一高加水位转换系数。P一抽汽压力。●琉水对金属的换热方程一蒸汽凝结流量Q=K肛(一)P一高加工作压力。式中：

4、一琉水与金属间的换热系数。一—安全阀动作时高加泄汽疏水温度。量。2．3管侧●汽侧对管侧的换热方程●根据参考文献[1]，金属管壁对管内Q=A(1一)(一)介质的放热系数主要取决于介质的流速(流式中：‰—壳侧换热系数。量)，并与它的075次方成正比，所以金属对A一高加总的换热面积。给水的传热量为：一加热器相对水位。Q蛐=^。A(一7)L—HB式中：—金属管子对给水的总换热一HT—HB系数。一工作水位。一高加人口水流量。一高加底层管子到底部的高一给水出人口的平均温度。度。●管侧的能量平衡方程—高加顶层管子到底部的高M．C=‰+Q一度。—蒸汽的加权平均温度。式

5、中：^～金属管子总质量。：0．25+0．75—金属比热。一抽汽温度。●给水侧的能量平衡方程一加热器工作压力下对应的M￡P：WnTtCP—WT2CP+QF饱和蒸汽温度。式中：M一管子内的存水重量。一管子的平均温度。c一水的比热。●蒸汽凝结流量一给水人口温度。：。一一‘，给水出口温度。式中：一高加工作压力下饱和水焓。加热器内总的能量平衡方程：一进人高压加热器抽汽焓。巩=(一)+(i一i)2．2疏水侧+(一i￡)质量平衡方程：式中：一本级疏水焓警：+‰+‰一一上级疏水惦。式中：帆一加热器疏水侧的存水量。一高加所泄漏的给水焓。可评一其它各级到本级的疏水量。近似

6、认为它等于给水的平均焙。维普资讯http://www.cqvip.com电站辅机第4期1999年12月采用欧拉法将以上微分方程转化为差分T1的响应曲线(如图2所示)并进行分析：方程，通过n7语言将描述加热器工作特性●给水流量增加时的数学模型，编写为仿真模型。由于这几个当给水流量突增大，抽汽流量维持不变，方程中的未知基是相互关联、封闭的，所以只此时管内给水流速加快，传热加强，蒸汽凝结要给予所有未知量赋予适当的初始值，就可率略增，加热器工作压力略降，管子温度降通过迭代计算求得加热器工作压力、水位、疏低、给水出口温度降低。经过一段时间动态水络、温度及给水出口

7、温度。调整后，各参数趋于稳定，重新达到新的平衡仿真程序略。状态。见图2一(1)所示。●抽汽流量减少时3仿真结果及分析当给水流量一定，抽汽流量突然减少根据除氧给水系统的具体特点，将高压50％，加热器内换热减少，管子金属温度降加热器仿真模型的输入，输出与相应的操作低，给水出口温度降低。经过一段时间动态开关及表计连结，并在计算机上进行所在热调整后，各参数趋于稳定，重新达到另一种平力系统和设备的仿真。通过仿真，可达到下衡状态。见图2一(2)所示。列效果：●疏水水位升高时(1)此模型能够满足对高压加热器起动当给水流量一定时，由于某种原因(如懈列的仿真操作的要求。

8、高加管侧泄漏)水位升高，部分管子被淹没，(2)能够反映高压加热器投入『解列时，汽侧换热面积减少