[發明專利]一種電站凝汽器殼側和管側動態耦合數學模型及建模方法

有效

• 申請號: 201911356865.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111159875B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 徐嘯虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 朱欣欣

1.一種電站凝汽器殼側和管側動態耦合模型的建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：根據傳熱學基本原理，結合凝汽器結構，建立冷卻管兩側動態微元傳熱方程；

步驟2：對步驟1所述方程在空間上對循環水溫度集總參數化，解析得到殼側和管側溫度的動態耦合方程；

步驟3：利用步驟2所述方程進一步獲得兩側動態傳熱量計算式；

步驟4：在殼側凝結區建立質量和能量守恒微分方程，并帶入步驟3所述傳熱量，得到兩側溫度的另一個動態耦合方程；

步驟5：將步驟2、步驟4所述方程及熱井水位方程聯立，同時求解殼側飽和溫度、壓力、管側循環水出口溫度及熱井水位；

將冷卻管壁金屬溫度處理為與殼側飽和溫度同速率變化，所建立的冷卻管兩側動態微元傳熱方程為：

其中，k為傳熱系數，kW/(m²·K)；U為冷卻管周長，m；T_s為殼側飽和溫度，K；T_w為循環水溫度，K；m_j為單位長度金屬質量，kg/m；c_j為金屬比熱，kJ/(kg·K)；D_w為循環水流量，kg/s；h_w為循環水焓，kJ/(kg·K)；F_w為冷卻管內截面積，m²；ρ_w為循環水密度，kg/m³；p_w為循環水工作壓力，MPa；τ為時間，s；z為長度，m；

所述步驟2中，得到的殼側和管側溫度的動態耦合方程為：

其中，A_z＝Uz，a_d＝kA_z/(D_w·c_p,w)，e_ad＝1-exp(-a_d)，M_w,z＝zF_wρ_w，M_j,z＝zm_j；T_w,0為循環水入口溫度，K；T_w,z為長度為z處循環水溫度，K；c_p,w為循環水比熱，kJ/(kg·K)；

所述步驟3中，獲得的兩側動態傳熱量計算式為：

其中，Q_n,z為動態傳熱量，kW；

所述步驟4中，得到殼側和管側溫度動態耦合的另一方程式為：

其中，Ф表示殼側飽和水體積份額；V_ss為殼側總容積，m³；ρ＇、ρ＂分別為殼側蒸汽分壓力下飽和水密度和飽和汽密度，kg/m³；u＇、u＂分別為殼側蒸汽分壓力下飽和水比內能和飽和汽比內能，kJ/(kg·K)；∑D_s,in為進入殼側空間的各工質流量，kg/s；h_s,in為進入殼側空間的各工質焓，kJ/(kg·K)；h＇為進入熱井的凝結水焓，等同于殼側壓力下的飽和水焓，kJ/(kg·K)；

所述步驟5中，得到的熱井水位變化的最終聯立求解的動態方程式為：

其中，A_r為熱井截面積，m²；H_r為熱井水位，m；D_p為流出熱井的凝水流量，kg/s；∑D_r為外部直接輸入熱井的各工質流量，kg/s。