某汽轮机中湿蒸汽流动研究

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1、201O年第1期圣言汔扮揍11DoNGFANGTURBINE徐小波李瑜吴其林李亮(1．西安交通大学，陕西西安，710049；2东方汽轮机有限公司，151川德阳，618000)摘要：按照平衡凝结流动设计方法设计的低压汽轮机实际按照非平衡凝结流动规律运行，因此会带来额外的损失。为了评估两种凝结方式的差异，对某汽轮机低压缸内的平衡凝结和非平衡凝结流动进行了对比研究。结果表明：与平衡凝结流动相比，非平衡凝结流动中汽轮机低压缸各级透平焓降、反动度、湿度分布以及各叶栅表面压力分布、叶栅进口攻角、出1：3气流角、末级El余速及低压缸

2、内热力过程线均有明显差异。按照非平衡凝结流动规律设计低压汽轮机是进一步提高其效率的一个途径。关键词：汽轮机；平衡凝结；非平衡凝结StudyontheWetSteamFlowinaSteamTurbineXuXiaobo’一LiYu’，，WuQilin，LiLiangf1．xi’anJiaotongUniversityXi’al7100492．DongfangTurbineCo．，LtdDeyangSichuan618000)Abstract：Traditionallythelowpressure(LP)cylinder

3、ofsteamturbineisdesignedinaccordancewiththeequilibriumcondensationtheory,Howeverinarealsteamturbinethenon—equilibriumcondensationishappened．Asaresultadditionallossesmaybeproduced．Theflowswithequilibriumandnon—equilibriumcondensationintheLPcylinderofasteamturbine

4、aresimulatedandcompared．Itisshownthatcomparedwiththeequilibriumflow,theenthalpydrop，reactionandwetnessineachturbinestage，thesurfacepressure，attackangleandexitflowangleofeachbladeroaswellastheleavingvelocityoflaststageandthethermalprocessinthenon—equilibriumconde

5、nsingflowareobviouslychanged．Theresultindicatesthatit’Snecessarytoapplythenon—equilibriumcondensationtheorytodesigntheLPcylinder．Keywords：steamturbine，equilibriumcondensation，non—equilibriumcondensation0引言性质膨胀，蒸汽因此偏离了饱和的平衡态。随着蒸汽继续膨胀，这种热力不平衡状态也发展到极湿蒸汽流动导致透平效率降低和叶

6、片的水蚀点，即wilson点，这时蒸汽中开始突然凝结出大破坏，湿蒸汽问题一直是蒸汽透平中的重要研究量微小水滴，在随后的流动中，随着凝结放热不课题。传统的湿蒸汽透平设计方法，将蒸汽透平断对蒸汽加热，蒸汽逐渐恢复或趋近于热力学平中的凝结流动视为平衡过程，认为在蒸汽膨胀跨衡状态，这一过程称为非平衡凝结过程⋯。越饱和线后凝结即开始发生。然而在透平的实际按照平衡凝结理论设计的低压蒸汽透平实际运行中，由于过饱和现象的存在，蒸汽在跨越饱按照非平衡凝结流动规律运行，这样即使在设计和线后并不立即凝结，而是继续按照过热蒸汽的T况下，实际运

7、行参数也与设计参数不同，从而作者简介：徐小波(1972一)，男，西安交通大学能源动力1-程学院在凑研究生，高级【程师，主要从事产品设汁及标准化l作。12圣言汔粉槭_2010年第1期DONGFANGTURBINE导致额外的损失。面的质量输运，为液滴的成核率。搬为水滴为了分析实际低压透平中平衡凝结流动和非生长率。液滴半径由如下方程计算：平衡流动的差异，本文对某汽轮机低压缸内的流R=(8)动进行了对比分析。凝结流动求解中水蒸汽实际气体性质采用1数值计算模型IAPWS—IF97标准计算。本文利用CFX软件进行平衡和非平衡凝结流

8、2数值方法的验证动的分析。非平衡凝结流动的数值模型描述如—。非平衡凝结过程产生的一次液滴直径非常小(<1m)，因而可以忽略液滴与气流的速度差为了验证CFX计算非平衡凝结流动的性能，异。另外凝结产生的液滴数目巨大，可以在欧拉进行了两个算例验证。坐标系中描述。对湿蒸汽混合物的连续方程和动算例一：拉阀尔喷管中的凝结流动。文献量方程为：『