核电汽轮机低压缸中平衡与非平衡凝结流动对比研究

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1、第42卷第1期Vo1．42No．12013年3月Mar．20l3核电汽轮机低压缸中平衡和非平衡凝结流动的对比研究杨建道，游玮，李亮，吴晓明，程凯，王恭义，余德启，彭泽瑛(1．西安交通大学能源与动力工程学院，西安710049；2．上海汽轮机厂有限公司，上海200240)摘要：采用IF97水蒸汽实际气体性质进行计算，对某核电机组低压缸中的平衡和非平衡凝结流动进行研究，对比分析两者的差异和影响。结果表明：与平衡凝结流动相比，非平衡凝结流动中低压缸叶片表面压力分布、湿度分布、反动度、进出口气流角、各透平级焓降以及低压缸内热

2、力过程线均有明显变化。按照非平衡凝结流动规律设计湿蒸汽透平是提高核电汽轮机效率的一个途径。关键词：核电汽轮机；低压缸；平衡凝结；非平衡凝结；对比研究中图分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1672-5549(2013)01-0009-06ComparativeResearchonEquilibriumandNon-EquilibriumCondensationFlowinLowPressureCylinderofNuclearTurbinesYANGJian．dao，yDUWei，LILiang，Xiao—m

3、ing，CHENGKai，WANGGong．yi，YUDe．qi，PENGZe．ying(1．SchoolofEnergy&PowerEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China；2．ShanghaiTurbineWorksCo．，Ltd．，Shanghai200240，China)Abstract：Theequilibriumandnon-equilibriumcondensationflowstateinlowpressurecylinderisre

4、searchedandcomparedbymeansofW97steamprope~y．Itindicatesthatthedistributionsofpressureonbladesurface，wetnessfraction，reactiondegree，inletandoutletsteamflowangle，andtheenthalpydropofstagesalongthethermodynamicprocesschangeobviouslyinnon-equilibriumcondensationfl

5、owcomparingwiththeequilibriumone．Thewetsteamstagedesignaccordingtothecondensationnon—equilibriumflowisafeasiblemethodtoimprovetheeficiencyofnuclearturbines．Keywords：nuclearturbine；lowpressurecylinder；equilibriumcondensation；non—equilibriumcondensation；comparat

6、iveresearch在核动力汽轮机、火电汽轮机低压缸、地热电常将蒸汽透平中的凝结流动视为平衡过程，即在站汽轮机中，蒸汽通常处于湿蒸汽两相流动状态。蒸汽膨胀跨越饱和线后认为蒸汽开始凝结。然而汽轮机中的湿蒸汽流动主要带来两个方面的问题：在实际透平中，由于过饱和现象的存在，蒸汽在跨一是使得在湿蒸汽区工作的透平级气动效率降低、越饱和线后并不立即凝结，而是继续按照过热蒸做功能力下降；二是湿蒸汽中的水滴会导致汽轮机汽的性质膨胀，蒸汽因此偏离了饱和的平衡态。末几级叶片的水蚀损坏¨J。对于压水堆核电汽轮随着蒸汽继续膨胀，这种热力

7、不平衡状态也发展机来说，由于进口压力和温度较低，湿蒸汽流动引到极点，即Wilson点，这时蒸汽中开始突然凝结发的问题在核电汽轮机中更加突出，因此研究核电出大量微小水滴，这一过程被称为非平衡凝结过汽轮机中的湿蒸汽凝结流动具有重要意义。程¨J。在随后的流动中，随着凝结放热不断对蒸在传统的湿蒸汽透平设计和流动分析中，通汽加热，蒸汽逐渐恢复或趋近于热力学平衡状态。收稿日期：2012-10-08修订日期：2013-019作者简介：杨建道(1977．)，男，毕业于清华大学，高级工程师，主要从事汽轮机的设计与开发工作，现为西安交

8、通大学在职博士生。本论文获得2012年度中国动力工程学会透平专委会学术研讨会优秀论文奖。

9、III■■第1期核电汽轮机低压缸中平衡和非平衡凝结流动的对比研究在非平衡凝结及随后的水滴生长过程中，汽、液两兴用一个动量，寸怛万栏，兵彤式与半衡忑凝结流相之间发生复杂的质量、动量和能量交换，凝结过动中的动量守恒方程形式相同。汽相和液相的其程中凝结潜热的释放还会引发凝结冲