火電機(jī)組直接空冷凝汽器空氣側(cè)強(qiáng)化傳熱研究.pdf

1、空冷技術(shù)是解決富煤缺水地區(qū)火力發(fā)電的重要選擇,近年來在我國北方地區(qū)得到大力發(fā)展。為彌補(bǔ)空氣冷卻能力低的不足,火電機(jī)組汽輪機(jī)排汽的空冷凝汽器需采用翅片管束達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的?？諝庠诔崞g流動(dòng)的阻力損失以及在擴(kuò)展表面上的傳熱特性是影響機(jī)組空冷系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素,也是火電空冷凝汽器優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要方向。
　　 首先針對適用于低雷諾數(shù)條件下,空氣在翅片間的流動(dòng)及傳熱的物理數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析討論。以此為基礎(chǔ),分析橢圓管矩形翅片空氣側(cè)換熱的特性

2、,對提出的偏置矩形翅片強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱進(jìn)行研究。其次分析鋼制扁平管釬焊蛇形鋁翅片空氣側(cè)的換熱特性,對縱向渦強(qiáng)化扁平管蛇形翅片空氣側(cè)的換熱及新提出的交錯(cuò)蛇形短翅片和間斷蛇形短翅片強(qiáng)化扁平管空氣側(cè)的換熱進(jìn)行深入研究。
　　 偏置矩形翅片強(qiáng)化橢圓管空氣側(cè)換熱的數(shù)值結(jié)果表明,翅片偏置于空氣進(jìn)口方向,空氣側(cè)總的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)甲均增加了4.2％,且偏置距離越大,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。
　　 將四種不同類型的縱向渦發(fā)生器分別沖壓于扁平管蛇形

3、翅片的表面強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱。對三角形對渦發(fā)生器在翅片表面的沖壓位置及渦的排數(shù)對流動(dòng)與換熱的影響進(jìn)行分析,數(shù)值結(jié)果表明,三角形對渦強(qiáng)化了空氣側(cè)的換熱,同時(shí)阻力增大。在研究風(fēng)速范圍內(nèi),攻角為25°的三角形對渦強(qiáng)化換熱性能的評價(jià)指標(biāo)PEC達(dá)到最高,六對三角形對渦強(qiáng)化空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是最高的。且當(dāng)一對三角形對渦沖壓在翅片的幾何中心時(shí),平均PEC可達(dá)到1.182。經(jīng)PIV(粒子圖像測速儀)系統(tǒng)的測試,得到渦發(fā)生器空氣流動(dòng)截面上的速度矢量圖,并驗(yàn)

4、證了數(shù)值結(jié)果的可行性。
　　 進(jìn)一步通過數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究六對三角形對渦強(qiáng)化扁平管蛇形翅片空氣側(cè)流動(dòng)和換熱的特性,并擬合得出努謝爾特?cái)?shù)和摩擦系數(shù)隨雷諾數(shù)變化的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。其中,對于對流換熱Re=1500～4500,而流動(dòng)損失則在Re=500～4500。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,空氣側(cè)的平均努謝爾特?cái)?shù)增加了20.5%～59.8%,平均摩擦系數(shù)增加了12.8%～82.6%,且PEC都大于1。紅外熱像儀測試技術(shù)作為一種新的測試方法首次被應(yīng)用,與原始結(jié)

5、構(gòu)相比,當(dāng)翅片表面沖壓有三角形對渦后,翅片表面的溫度降低,尤其渦發(fā)生器后方的翅片表面溫度明顯降低。
　　 交錯(cuò)蛇形短翅片強(qiáng)化扁平管空氣側(cè)換熱的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究表明,交錯(cuò)蛇形短翅片破壞了邊界層發(fā)展,揭示了其強(qiáng)化換熱的物理機(jī)制。較長翅片斷開為短翅片后,翅片表面的局部傳熱系數(shù)不再是單調(diào)遞減,而是階躍性地下降?？諝鈧?cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)提高了1.4%～16%。通過翅片表面溫度分布的比較,在斷開短翅片的空氣進(jìn)口處,翅片表面的溫度降低。