凝汽器喉部补偿节阻力计算分析

崔艳艳

摘 要：该文以常适用于300 MW等级机组凝汽器为例，建立了凝汽器上部的三维模型，考虑到凝汽器喉部补偿节对入口蒸汽的影响程度，分析了在补偿节及凝汽器上部支撑结构作用下蒸汽的流动阻力情况，为凝汽器上部的结果优化提供了重要的指导意义。

关键词：凝汽器 补偿节 数值模拟

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0034-02

凝汽器的喉部是凝汽器的重要组成部分，喉部蒸汽流动的均匀性，会对凝汽器壳侧蒸汽的流动和传热产生很大影响，如果喉部的流动阻力较大，就会使汽轮机的排汽压力升高，同时，过大的蒸汽阻力还会造成凝结水溶氧超标，加速冷凝管和其他设备的腐蚀。另外，喉部流场不均匀而产生的局部高速汽流，对凝汽器内的支撑管和冷凝管产生巨大的冲击，影响其使用寿命。低压加热器、上部支撑管、抽气管组、喉部补偿节等设备的布置，都会产生一定的阻力作用。该文主要分析凝汽器喉部补偿节对入口蒸汽的影响程度，为下一步喉部补偿节的优化做准备。

1 喉部补偿节结构模型

根据凝汽器喉部补偿节外形结构及尺寸，进行流动性能分析。具体过程为：使用Unigraphics NX建立凝汽器上部的三维计算模型，導入Ansys-Icem网格划分软件中划分计算网格，然后使用CFX软件进行计算分析。

采用ICEM网格划分软件对上述建立的凝汽器上部结构模型进行网格划分。生成网格后，将网格导入ANSYS-CFX进行求解计算，求解模型采用模型，不考虑重力的影响，流体介质为蒸汽（Steam1v）；查找相应的热平衡图纸，采用凝汽器非均匀进汽入口（两端多中间少）模型，给定入口边界条件。

2 结果分析

建模时的坐标系位置，为更加直观地分析每层支撑结构的压损大小，建立如下几个平面进行分析：inlet平面（Z=4.81 m，凝汽器入口平面）、plane1平面（Z=4.56 m）、plane2平面（Z=4.31 m）、plane3平面（Z=3.5 m）、plane4平面（Z=2.5 m）、plane5平面（Z=1.5 m）、plane6平面（Z=0.8 m）、plane7平面（Z=0 m，凝汽器上部出口平面）、outlet平面（Z=-4 m，延伸段出口平面）。各截面产生的压损值见表1所示。

从表1中可以看出，凝汽器喉部补偿节产生的静压损失数值为219.12 Pa，总压损失数值为105.6 Pa。整个凝汽器上部产生的静压损失数值为480.55 Pa，总压损失数值为558.08 Pa。

凝汽器喉部补偿节所产生的静压损失与凝汽器整个上部的静压损失的比值：219.12/480.55=0.456。

凝汽器喉部补偿节所产生的总压损失与凝汽器整个上部的总压损失的比值：105.6/558.08=0.189。

凝汽器整个上部的静压损失与凝汽器整个上部的总压损失的比值：568.26/665.37=0.854。

3 结论

根据上述计算过程，可以得出如下结论：

（1）在表1中第五列最后一行的总压损失数值（36.62）近似等于最后一排支撑管（Plane7平面）到假定的凝汽器蒸汽出口（outlet平面）的压力损失值，该压力损失主要产生于蒸汽流动过程中的沿程损失。而该列其余总压损失数值既包括蒸汽绕流每层支撑管产生的局部损失又包括所建立的上下两个平面间的沿程损失。由数据对比可见，凝汽器上部的压力损失主要源于蒸汽绕流每层支撑管产生的局部损失。

（2）从表1结果可以看出，凝汽器喉部补偿节所产生的静压损失的数值要比补偿节产生的总压损失数值大，这是因为该过程中部分静压转化为动压的缘故。该报告中涉及到的静压值指的是凝汽器某一平面上的平均静压值；压力表测得的压力应为某一测点位置的静压值。

（3）从（2）节分析中可以得出，无论是将静压损失还是将总压损失作为凝汽器压损的衡量标准，凝汽器喉部补偿节所产生的压损数值在凝汽器整个上部的压损数值中都占有很高的比例，因此，在计算凝汽器上部的压力损失时，喉部补偿节部分产生的压力损失是不应该被忽略的。相比于凝汽器压损以总压损失来衡量，当以静压损失为凝汽器压损的衡量标准时，凝汽器喉部补偿节产生的压损数值在凝汽器整个上部的压损数值中占有更高的比例。

（4）整个凝汽器上部的压力损失计算中，在总压损失中静压损失占有很高的比例，远大于动压损失的部分。

（5）整个凝汽器上部的压力损失中，压力损失最大的地方主要集中在喉部补偿节最上一层的支撑结构以及凝汽器上部最上一层的支撑结构。

参考文献

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