[發明專利]基于單個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法

有效

• 申請號: 201510410557.7
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105184043B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 鄭莆燕;姚秀平;王建剛;盧冬冬
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及汽輪發電機組技術，特別是涉及一種基于單個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法的技術。

背景技術

凝汽器及其輔助系統是汽輪發電機組冷端，其運行狀態對汽輪發電機組的運行具有重要意義，因此關于凝汽器運行診斷及優化的研究與應用一直受到廣泛的重視。凝汽器運行診斷及優化的關鍵問題是確定機組運行狀態下應達到的換熱系數(換熱熱阻)。

目前凝汽器傳熱系數的確定方法有以下三種：

1)理論計算方法

凝汽器基本傳熱過程是管外凝結放熱，管壁導熱以及管內對流傳熱過程。因此，理論上單管凝汽器總傳熱系數為總熱阻的倒數，那么凝汽器正常傳熱系數k_c可表示為：

其中，d₁、d₂為換熱管外徑、內徑，a_w為水側對流放熱系數，α_s為蒸汽側凝結放熱系數，λ_t為冷卻管壁的導熱系數，l為管道的長度；

實際中凝汽器是多根換熱管的復雜組合，在凝汽器換熱面的不同區段，由于蒸汽參數、空氣相對含量、冷卻水參數和局部冷卻管的排列形式等不相同，凝汽器各區段內換熱狀態也不相同，單管的換熱模型顯然不能描述實際凝汽器的換熱。

2)工程計算方法

由于理論方法的不足，工程中往往通過經驗公式來確定凝汽器傳熱系數，目前應用較廣的是美國傳熱學會(HEI)推薦的公式、前蘇聯熱工院的別爾曼經驗公式和英國BEAMA公式。

但上述經驗公式計算方法都未能考慮實際凝汽器冷卻管束布置以及汽側空氣泄漏和清潔系數變化的影響，因此針對具體的機組計算中也存在一定的誤差。

3)試驗確定法

工程中也可通過試驗方法來確定凝汽器傳熱系數：按照《汽輪機性能試驗規程》以及《凝汽器性能試驗規程》的規定，測量在不同機組負荷下的循環水流量、凝汽器壓力、冷卻水進口溫度及出口水溫等主要性能參數，通過查表或者軟件的方式獲得各工況下的循環水密度和凝汽器壓力下的飽和壓力，進而求得凝汽器總傳熱系數。

然而，凝汽器性能試驗較為復雜，操作不便，因此只能確定有限工況的傳熱系數，并不能獲得在優化過程所需要的各個工況下凝汽器傳熱系數，因此此種方法在實際應用中具有局限性。

綜上所述，雖然從理論到工程實際都有方法來確定凝汽器的傳熱系數，但實際針對某臺確定的機組，在任意工況下，其正常傳熱系數還是很難方便、準確、快速確定。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能在任意工況條件下方便、準確、快速的確定凝汽器正常傳熱系數的基于單個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種基于單個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法，涉及凝汽式汽輪發電機組，其特征在于，具體步驟如下：

1)定義一個無量綱數為：

其中，M為凝汽式汽輪發電機組的無量綱數，P_e為凝汽式汽輪發電機組的負荷，D_w為凝汽式汽輪發電機組的冷卻水流量，c_p為凝汽式汽輪發電機組的冷卻水比熱容，t_w1為凝汽式汽輪發電機組的冷卻水進口溫度；

2)定義無量綱數與凝汽器正常傳熱系數之間的關系為：

k_c＝a·M^b

其中，k_c為凝汽式汽輪發電機組的凝汽器正常傳熱系數，a、b均為冷卻水流量相關系數；

3)采用多項式擬合方法擬合冷卻水流量相關系數a與冷卻水流量D_w的關系，及冷卻水流量相關系數b與冷卻水流量D_w的關系，得到冷卻水流量相關系數a、b與冷卻水流量D_w的關系式為：

其中，n為冷卻水流量相關系數a的擬合點的數量，m為冷卻水流量相關系數b的擬合點的數量，為第i個擬合點的冷卻水流量，為第j個擬合點的冷卻水流量，a_i為確定a的第i個多項式系數，b_i為確定b的第i個多項式系數；

4)獲取當前工況下凝汽式汽輪發電機組的負荷P_e、冷卻水流量D_w、冷卻水比熱容c_p、冷卻水進口溫度t_w1；