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        新聞資訊

        汽輪機低壓排汽缸氣動性能的數值研究
        摘要:針對汽輪機低壓排汽缸氣動性能對汽輪機組效率的影響,采用小尺寸試驗模型對汽輪機低壓排汽缸進行了數值模擬,得到擴壓器進口導流環壁面壓力分布和出口特征平面速度分布,并與相應的試驗測量結果進行了比較,驗證了數值計算結果的可靠性.通過數值模擬方法分析了擴壓器和蝸殼的性能.結果表明:汽輪機擴壓器導流環和蝸殼之間的渦系結構復雜,通道渦是造成排汽缸擴壓能力降低和能量損失的主要因素.
        關鍵詞:汽輪機;分汽缸;排汽損失;壓力恢復系數;試驗模型;數值計算
        汽輪機低壓排汽缸是連接汽輪機低壓缸和凝汽器的通道,同時它對汽輪機低壓排汽進行減速擴壓,回收余速動能并將其轉化為壓力能.在凝汽器喉部真空度一定的工況下,排氣缸的擴壓能力強,則汽輪機末級葉片出口處的靜壓就低,可以增加機組的可配置焓降,從而提高汽輪機組的熱效率.現代大功率汽輪機的末級排汽速度都很高,余速損失也相應較大,通常占整個汽輪機通流部分損失的15 左右.排汽缸氣動性能的優劣決定了這部分能量能否再利用,因此對排汽缸氣動性能進行研究具有重要意義.沿排汽通道分別取擴壓器進、出口及排汽蝸殼出口面上的平均靜壓恢復系數和平均總壓恢復系數,用以表征擴壓器和蝸殼的性能.圖5為平均靜壓恢復系數.由圖5可知:擴壓器的靜壓恢復系數為正,排汽蝸殼的靜壓恢復系數為負.擴壓器是排汽缸系統壓力恢復的主要部件,蝸殼的壓降反而減弱了擴壓器的擴壓效果,也制約了整個排汽缸系統壓力恢復能力.圖6為平均總壓損失系數.
        為了驗證數值計算的準確性,通過試驗測量了擴壓器進口導流環壁面壓力系數和出口平面速度分布,并與數值計算結果進行了對比.在圖1中,在yoz平面定義角 ,其值為arctan(y/z),0以順時針方向為正,逆時針方向為負.使用壓力掃描閥測量系統測量了擴壓器進口壁面周向的壓力分布.圖3給出了試驗測量得到的擴壓器進口外環壁面壓力系數與數值計算結果的對比.擴壓器進口靜壓沿0?!?±180。呈現先降低后升高的趨勢,其計算值和試驗值比較接近,整體趨勢符合較好,初步驗證了數值計算的準確性.采用熱線風速儀測量了擴壓器出口處的流場,圖4給出了擴壓器出口處臼為0。平面的 向速度和z向速度的試驗值與計算結果的對比.在圖4中,、 分別為z 向速度和 向速度, 。為出口處速度,b為擴壓器的出口寬度.由圖4可知,擴壓器出口處速度的計算結果與試驗值吻合較好,兩者僅在靠近導流環和軸承錐壁面處差異稍大.基于以上對比驗證,認為數值計算能夠比較準確地描述流場的流動情況,所得到的計算結果能夠用于分析排汽缸氣動性能和流動特性.
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