凝汽系统冷却器优化设计

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1、第56卷第6期汽轮机技术V01．56No．62014年l2月TURBINETECHN0LOGYDeC．2014凝汽系统冷却器的优化设计周振起，闫涛(东北电力大学，吉林132012)摘要：通过计算分析，以冷却器的阻力以及真空泵入口的绝对压力优化设计目标函数，建立了冷却器的数学模型，并用该模型分析了600MW机组在设计工况下冷却器的长度、宽度以及管间距对目标函数的影响，通过模拟得到了最佳的冷却器几何参数。关键词：表面式冷却器；结构参数；优化分类号：TK172．4；TH122文献标识码：A文章编号：1001-5884(2014)0643415-02OptimizationDesigno

2、fCoolerSystemZHOUZhen—qi．YANTao(NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China)Abstract：Amathematicalmodelofcoolerhadbeendevelopedthathastheobjectivefunctionoftheresistancetothecoolerandtheabsolutepressuretothevacuumpumpinletbycalculatingandanalyzing，andusethemodeltoanalyzethelength，withandspaci

3、ngofpipesofcoolerimpactonobjectivefunctionat600MWunitdesignconditions．Atlast，weobtainedthetopgeometricparameterofcoolerbysimulating．Keywords：surfacetypecooler；structureparameters；optimization的凝汽器体积，使得凝汽器的真空提高。同理，真空泵的抽0前言吸能力也同样高于夏天，即冬天真空泵入口的绝对压力要小于夏天，所以凝汽器的真空在冬天要比夏天高。从图1可以能源问题是当今世界各个国家所共同面临的重要

4、问题看出，夏天未安装冷却器时，=Vl+，安装冷却器之后，之一，如何节约能源越发显得重要。我国目前电力生产主要v4=VI++，凝汽器真空提高。还是以煤电为主，火电比例超过70％，大型机组的发电效率不到45％，提高火电厂机组的经济性一直是我们努力奋斗的目标之一。在凝汽式机组中，凝汽器真空是汽轮机各项参数中对机组出力和煤耗率影响很大的因素，是影响机组安全、经济运行的一个重要指标，因此，研究如何提高凝汽器真空是一个极具潜力的方向。在凝汽器至真空泵之间的管道上设置冷却器，能有效提高凝汽器真空，冷却器能够将汽侧出口温度降低，真空泵人口的绝对压力随之降低，从而使凝汽图1真空泵入口前安装冷却器后

5、凝汽系统示意图器真空得到提高，应用该方法后，电厂经济效益提高⋯。1——凝汽器；2——冷却器；3——真空泵；V。——漏人凝汽器的空气体积；——未完全凝结的气体体积；——安装冷却器后1工作原理凝汽器内多抽出的气体体积；——进入真空泵的气体体积。冷却器的结构参数直接影响冷却器的换热效果和阻力凝汽器真空的形成由两部分组成。第一，是汽轮机低压的大小。缸排汽在凝汽器内凝结后体积急剧缩小而形成的；第二，是真空泵把漏入凝汽器的空气和排汽中未完全凝结的蒸汽抽2冷却器数学模型的建立吸升压排人大气形成的。火电厂凝汽式汽轮机的真空，冬天要比夏天好，这主要2．1模型假设是因为冬天凝汽器冷却水温度较低，同时

6、冷却水温度低又使冷却器的冷却效果与很多因素有关，计算较为复杂，考得凝汽器汽侧存留的气体温度也低，其体积缩小，占据较小虑到计算的简便性，分析时可做如下假设：收稿日期：2014-09-17作者简介：周振起(1963一)，男，教授，硕士生导师，主要从事节能理论及节能技术的教学与研究工作。416汽轮机技术第56卷(1)温度场为稳态温度场；器的宽；o为冷却器的长度；为管中水流速度；为管内径。(2)外界环境温度影响很小，可忽略不计。真空泵人口绝对压力：2．2约束性条件的确定min(p)：minp(f，T)(3)在冷却器的优化建模中，影响冷却器的主要因素有运行式中表示阻力损失；T表示真空泵入口

7、前的温度。参数和结构参数，本文是在运行参数确定的情况下对结构参数进行分析计算，所以将运行参数作为约束条件，主要包括3模型求解以下几个方面：(1)换热量的限定根据文中建立的冷却器模型，求解过程中需要计算不同换热量的多少对冷却器的参数有着很大的影响，换热量结构参数对目标函数的影响，计算量较大，为使计算方便并的增加，意味着冷却器的长、宽等都随着增加，冷却器汽侧进保证结果准确可靠，采用mat1ab编程求解。口温度比低压缸排汽温度略低，取38。，安装冷却器后温度下3．1冷却器的长度对目标函